Modelos matemáticos aplicados en la Nixtamalización
Se cree que el maíz existe desde hace aproximadamente unos 12, 000 años y que su domesticación tiene alrededor de 5, 000. Es tal su importancia que nuestros antepasados escribieron mitos de creación en torno a este alimento, parte importante de la dieta de los mexicanos.
Por lo anterior, obtener su mejor rendimiento es vital para aprovechar todos sus derivados sin tener que invertir cuantiosos recursos de rentabilidad. Ahora, “imaginen lograr esto a partir de un modelo matemático”, así lo dijo la doctora María del Carmen Valderrama Bravo, profesora de asignatura B definitiva adscrita al Departamento de Matemáticas de la Facultad y miembro del SNI nivel 1, quien desde hace algunos años, la académica ha trabajado en el tema de visualización de funciones y aplicación de modelos matemáticos a procesos de alimentos.
Con el apoyo de proyectos PAPIME y PIAPI, ella y su grupo de trabajo han desarrollado diversas investigaciones cuyo objetivo es aplicar las matemáticas en diversas disciplinas, como en la asignatura de Álgebra de la carrera en Ingeniería en Alimentos, en la que únicamente se enseña al estudiante a realizar operaciones o cálculos que no logra visualizar de forma tangible.
La Tradición de la Nixtamalización
Con la idea de obtener de la nixtamalización el mayor rendimiento posible, la doctora Valderrama comentó que este proceso de origen prehispánico consiste en añadir una solución de “cal” por un determinado porcentaje de maíz, gracias a lo cual se alternan cocción y humedad obteniendo otro subproducto llamado “nejayote”.
A partir de ello se obtiene el maíz “nixtamalizado”, cuya principal característica es la cocción alcalina que presenta una difusión de calcio a través del pericarpio. Es importante destacar el tiempo de reposo, ya que durante éste los granos absorben agua y se hinchan y dan origen a una parcial gelatinización de los gránulos de almidón. Además, en el proceso se mejora la calidad nutritiva del maíz al permitir que la fibra y otros nutrientes sean absorbidos más fácilmente por el organismo.
Un aspecto importante del proyecto desarrollado es la reducción de los costos. Al respecto, la investigadora destacó que en varias investigaciones han establecido modelos matemáticos que determinan tiempos de reposo y en los que ocurren diferentes mecanismos de acumulación, difusión y percolación de calcio en el interior del grano de maíz.
Así, por medio de ajustes matemáticos, los investigadores obtuvieron modelos polinomiales de la cantidad de calcio que es incorporado al grano de maíz en función del tiempo de reposo de tres diferentes temperaturas. De aquéllos se apuntaron tiempos críticos para la nixtmalización. Adicionalmente, no sólo determina la absorción de calcio, también es útil para desarrollar las propiedades reológicas de la masa
Los puntos de inflexión se relacionaron con el fenómeno de percolación, el que se manifiesta con cambios drásticos en el grano de maíz en relación con el calcio absorbido. Asimismo, el máximo del modelo polinomial fue vinculado con el punto de mayor absorción de calcio en el grano de maíz durante el tiempo de reposo.
La importancia de la Viscoelastisidad
La viscoelasticidad es el comportamiento que presentan ciertos materiales que poseen tanto propiedades viscosas como elásticas a la deformación. La masa, como muchos otros alimentos, es un material con estas características, por lo que durante su obtención, manejo y utilización para la elaboración de tortilla y otros productos es sometida a diferentes tipos de fuerzas con diferentes niveles de compresión, por las cuales el molinero juzga la textura de manera empírica.
Los parámetros visco-elásticos que nos definen el comportamiento reológico de las masas se denominan módulos elástico y viscoso. Estos módulos, llamados son un vector con una parte real (módulo elástico) y una parte imaginaria (módulo viscoso), mediante los cuales, y en función de relaciones trigonométricas, se obtiene la tangente del ángulo formado entre la parte real y el vector complejo. Asimismo, la masa es rica en proteínas y carbohidrato. En condiciones de actividad de agua favorables se llevan a cabo la mayoría de las reacciones químicas, enzimáticas y las transformaciones hidrolíticas necesarias para que un microorganismo (bacteria u hongo) crezca y se desarrolle, originando modificaciones en la estructura del almidón de las masas y la modificación de viscoelasticidad, matemáticamente manifestado en cambios de los módulos mencionados.
Conclusiones
Actualmente en el proyecto PAPIME PE108316, “Aplicación de las matemáticas activas a la Administración e Ingeniería desde un enfoque Sistemico-Transdisciplinario” se ha elaborado no sólo material de apoyo a la docencia, también se ha incursionado en la investigación con estudiantes de licenciatura.
La investigación de la doctora Valderrama ha demostrado cuán importante es que en las asignaturas de matemáticas se le dé mayor relevancia al tema de funciones a fin de que el alumno establezca un modelo matemático con ejemplos de aplicación enfocados a su carrera para que pueda comprender los fenómenos físicos, aseguró la doctora Valderrama.
La interacción entre las ciencias numéricas como las matemáticas, y en este caso Ingeniería en Alimentos, demuestra que todas las ciencias están ligadas. “En un modelo multidisciplinario como el de la FES Cuautitlán el trabajo en conjunto puede beneficiar aspectos en apariencia simple como lo es la nixtamalización”, concluyó.
Rodrigo Pérez Maldonado