Cereales

Universidad Nacional Autónoma de MéxicoLaboratorio de ciencia básica IIISeminario 1 equipo 5Guillen Rodríguez María del MarPeña Anacoreta Gabriela Estefany Ramírez Puente Yeudiel Alexis

Introducción El hombre dispone de muchos alimentos que resultan

de las actividades de la agricultura, ganadería, pesca etc.

Uno de esos alimentos es el grupo de los cereales constituyen, desde milenios, la fuente principal de alimentos para el hombre.

Por lo mismo en esta ocasión abordaremos al grupo de los cereales con el fin de investigar varios aspectos biológicos, socio-económicos y procesos de industrialización que permiten el origen y mejor aprovechamiento de este grupo alimenticio.

Y así mismo darles a conocer la importancia que tienen para el hombre y lo que le pueden aportar.

Definición Los cereales son una familia de

plantas gramíneas y herbáceas que ostentan granos o semillas que resultan imprescindibles en la base de la alimentación humana y de los animales, especialmente del ganado, siendo lo más común su molida hasta generar la harina.Las principales cosechas de cereales son el trigo, cebada, avena, centeno, arroz, maíz, sorgo y mijo.

Origen Las culturas europeas y del medio oriente

se desarrollaron gracias a la disponibilidad de productos como el trigo, la avena y el centeno; las asiáticas con el arroz, y las de Mesoamérica con el maíz.

El termino cereal proviene del latín ceralia, este era el término con el que los antiguos romanos designaban las fiestas en honor de Ceres, diosa de los granos.

Obtención

TRILLADO

La trilla consiste en la extracción de los granos. En el sistema tradicional, las gavillas . Una vez recolectadas, se extienden en el suelo, en un área de superficie dura especialmente preparada para ello, llamada era.

COSECHA

PRESECADO(en el campo)

VENTILADO

SECADO

ALMACENAMIENTO

INDUSTRIALIZACION

COMERCIO

CONSUMO

Clasificación tribu Especie

típicaCentro de vanilov

Fecha mas antigua conocida

Hordeae TrigoCebada Centeno

Asia menor, Grecia, Israel

7000 a.c.

Maydeae Maíz America: de las rocosas a los andes

3500 a. c.

oryzeae Arroz China, india 3000 a. c.aveneae Avena    Paniceae      andropogoneae

Sorgo África, subsahariana

3000 a.c.

zinanieae Trigo silvestre    

Morfología El grano de cereal es botánicamente un fruto en

cariópside que contiene solo una semilla. La cubierta exterior de esta semilla esta constituida fundamentalmente por el pericarpio y el tegmen o testa.

El pericarpio comprende a su vez diversos tejidos como el epicarpio, mesocarpio, capa de células transversales, entre otros, mas o menos diferenciados según el cereal formados en el grano maduro, por células vacías.

En el tegmen o testa del grano maduro solo se diferencia fácilmente una capa celular.

Sección longitudinal de los granos de trigo y maíz

Sección longitudinal de los granos de arroz y cebada

Fisiología Se hace hincapié en la

germinación del grano. La germinación es la recuperación de la actividad biológica por parte de la semilla; para que tenga lugar, es necesario que se den una serie de condiciones ambientales favorables como son: un sustrato húmedo, suficiente disponibilidad de oxigeno que permita la respiración aerobia y, una temperatura adecuada para los distintos procesos metabólicos y para el desarrollo de la planta.

El ciclo de desarrollo de los cereales

1. El periodo vegetativo que va desde la germinación hasta el inicio del alargamiento del tallo principal (comienzo del encañado) comprende 3 fases:

germinación la fase denominada como

nascencia la última etapa de este

periodo es el ahijado.

. Periodo Reproductivo : El primer síntoma visible de este periodo es el enderezamiento de los tallos.

. Periodo de formación y maduración del grano: La formación del grano transcurre en tres fases, una de multiplicación celular intensa, otra de enriquecimiento en glúcidos y proteínas y una última de desecación o pérdida de agua.

Propiedades físicas, químicas, fisicoquímicas y termodinámicas.

Propiedades físicas

La estructura anatómica de los granos de todos los cereales es básicamente similar, diferenciándose un cereal de otro solamente en detalle.

Los granos de trigo, centeno, triticale, maíz, sorgo de grano y los mijos de grano desnudo, se componen de una cubierta de fruto (pericarpio) y semilla. La semilla está constituida a su vez por una cubierta de semilla, germen y endospermo.

El grano de avena, cebada, arroz y los tipo de vestidos de sorgo y mijo tienen además, envolviendo la cubierta del fruto, las glumas fusionadas que constituye la cascara.

Dimensiones y pesos de 1000 granos de cereal

Cereal

Dimensiones Peso de 1000 granos

Longitud Anchura Promedio

(mm) (mm) (g)

Centeno 4.5-10 2.5-3.5   21

Sorgo 3-5   2-5  28

Arroz  5-10  1.5-5  27

Avena  6-13  1.0-4.5  32

Triticale      36

Cebada  8-14  1.0-4.5  35

Trigo  5-8  2.5-4.5  37

Maiz  8-17  5-15 324 

Propiedades químicas:Carbohidratos

Los carbohidratos representan el 65-90% del peso seco de los granos de cereales. El componente principal de esta fracción es el almidón

En el grano los hidratos de carbono se localizan fundamentalmente en el endospermo

Proteínas Las proteínas

representan alrededor del 10% del peso seco de los granos de cereales.

La distribución de las proteínas entre los diversos tejidos del grano y aun en el interior de los mismos no es uniforme y varia de un cereal a otro.

Composición por solubilidad de las proteínas de los granos enteros de cereal

Composición en aminoácidos de las proteínas de los granos enteros de cereales

Lípidos Los lípidos

representan el 1-4% del peso del grano.

Se encuentran concentrados en el tegmen o testa y en los tejidos del germen

Ácido graso.docosahexaenoic acid image by Cornelia Pithart 

Estructura química

Principales ácidos grasos

AguaAl agua no se le considera

nutrimento, como sucede con los hidratos de carbono, las proteínas y los lípidos, ya que su molécula no sufre cambios químicos durante el aprovechamiento metabólico; sin embargo, es un hecho que sin ella, las enzimas ni los ácidos nucleicos podrían llevar su vital función en el cuerpo.

Los cereales solo tienen un promedio de 10 – 14 de agua

Cenizas Están constituidas por el

residuo inorgánico que queda después de que la materia orgánica se ha quemado. Las cenizas obtenidas no tienen necesariamente la misma composición que la materia mineral presente en el alimento original, ya que pueden existir pérdidas por volatilización o alguna interacción entre los constituyentes.

Minerales

Se ha demostrado que algunos de los minerales presentes en los alimentos son necesarios  para un buen funcionamiento del organismo, su carencia puede causar trastornos que se manifiestan por signos clínicos por ejemplo, una deficiencia de calcio (Ca) puede causar raquitismo en los animales jóvenes, manifestada por deformación de los huesos largos principalmente los de los miembros locomotores.

Fibra Cruda Fibra cruda es el residuo

orgánico insoluble que queda después de que la muestra se ha tratado. La fibra cruda es el residuo orgánico lavado y seco que queda después de hervir sucesivamente la muestra desengrasada con ácido sulfúrico e hidróxido de sodio diluidos. 

En el tracto intestinal, fibra resiste desglosadas por enzimas, aunque parte de ella puede ser metabolizado por bacterias en el tracto digestivo inferior. Fibra se caracteriza por valor bajo o no nutricional, pero debido a su efecto en el sistema digestivo, se piensa para ayudar con problemas tales como la diabetes y los altos niveles de colesterol en la sangre.

Composición química

Fuente: Ramírez G. Q.F. (1998). Notas para el Curso de Bromatología. Universidad de Antioquia Facultad de Química Farmacéutica. Departamento de Farmacia. Medellín. Colombia

Componente

Porcentaje

Humedad 10-14

Proteína 7-12

Carbohidratos

6

Fibra 4-8

Grasa 1-6

Cenizas 1.5-2.5

Composición química general de los cereales.

Composición química de algunos cereales

Cereal Proteínas Grasa Totales Fibra Cenizas

Arroz 10.1 2.1 86.4 1.0 1.4

Avena 22.4 9.8 64.0 3.9 3.8

Cebada 10.1 1.1 87.6 0.8 1.2

Centeno 13.6 1.9 82.5 2.2 2.0

Maíz 10.3 4.5 83.8 2.3 1.4

Mijo 11.2 3.3 82.7 3.6 2.8

Sorgo 12.3 3.7 82.1 1.9 1.9

Trigo 13.4 2.4 82.3 2.4 1.9

Triticale 20.2 4.5 73.1 ---- 2.2

Amaranto

19 6.1 68.2 3.5 3.3

Aporte Nutritivo Los cereales nos aportan carbohidratos que

constituyen una gran fuente de energía para el organismo y especialmente para el sistema nervioso

Los cereales contienen principalmente vitaminas del grupo B que son importantes para digerir los carbohidratos, entre las principales vitaminas tenemos : Timina, Niacina, Piridoxina cuya función es convertir los carbohidratos en energía.

Contienen vitamina E y Zinc

Vitaminas

Propiedades fisicoquímicas

PH

El PH determina el grado de la acidez o basicidad del alimento

En promedio el PH de los cereales abunda entre 6.3 y 6.8

Propiedades termodinámicas

Los cereales poseen bajo calor específico y una escasa conductibilidad térmica, es decir, son aislantes del mismo calor. Cuando se produce una fermentación en la masa del cereal dentro de un almacenamiento a granel, resulta insuficiente la circulación natural del aire entre granos para evacuar el calor producido, y debido al bajo calor especifico, la temperatura puede alcanzar valores muy elevados.

Industrialización Los procesos industriales

modernos de panificación son altamente mecanizados y requieren un estricto control de calidad de la harina ya que la misma afecta variables de proceso y calidad del producto terminado.

Los ingredientes básicos para la manufactura de pan fermentado son harina, agua y fermento.

Tipos Pan de mesa:

Panificación directa:

Panificación tipo

esponja:

Panificación continua:

Este proceso es altamente mecanizado y es el mas eficiente en el ahorro de mano de obra

tiempo, proceso y espacio.

Es el mas popular a nivel industrial, se le denomina

esponja ya que en este proceso parte de la harina (60%) es

mezclada con casi toda el agua y la levadura que la formulación

requiere.

En este proceso la harina se mezcla con otros ingredientes de panificación para formar un

lote de masa con su gluten propiamente desarrollado.

Cereales Matinales y botanas:Los cereales para el desayuno y botanas son las mas versatiles y

tecnificadas.Para la manufactura de estos productos se precisa de la

apropiada selección y combinación de la materia prima y de depuradas practicas de producción y control de calidad.

Cereales Matinales Botanas

Proceso de transformación Derivados

Trigo Molienda, fermentación, extrusión

Bebidas alcohólicas, harina de trigo, productos derivados de la panificación (pizza, crepas, pastelería, barra tradicional, bollo de leche), cereales matinales

Sorgo Molienda seca, molienda abrasiva, molienda húmeda

Avena Molienda seca Avena instantánea, que suele mezclarse con yogur y leche.Sémola de avena, elaborada con el grano entero.Copos de avena, la forma de comercialización más común.

Maíz Molienda seca, nixtamalización, extrusión

Todos los productos de maíz (tortillas, tamales, pozole) Almidón – Sémolas para sopas, mermeladas, cereales matinales

Cebada Fermentación, perlado, molienda, maltado

Cerveza, aderezos, cebada perlada para sopas y aderezos

Arroz Cereal

Microbiología El grano húmedo sólo

puede almacenarse un corto período de tiempo por dos razones.

1. Los microorganismos presentes en el grano pueden crecer y alterarlo.

2. En condiciones adecuadas de temperatura, el grano puede germinar.

Hay dos tipos de mohos que afectan a los granos:

1. Los de campo: Estos pueden provocar coloraciones anormales en los granos y transferir la infección a las semillas.

2. Mohos de almacén: Pueden producir toxinas conocidas de forma genética como micotoxinas, que son dañinas tanto para el hombre como para los animales; algunas producen toxicidad aguda pero otras producen toxicidad acumulativa letal.

Especies Micotoxina

Aspergillus flavus Alfatoxinas

A.niger Acido oxálico

A.ocharaceus Ocratoxinas

Fusarium graminearum Zearalenona, tricotecenos

Penicillium citrinum Citrina

P. verrucosum Ocratoxinas

Almacenamiento Existen diferentes formas,

diseños y tipos de almacenes, aunque en general pueden clasificarse en bodegas al aire libre, silo.

Tipos de almacén Almacén al aire libre. El

producto es acumulado en un piso y está expuesto a la intemperie y agentes bióticos externos.

Almacén en sacos Los sacos pueden ser de yute, henequén, fibras locales y sintéticas. Son relativamente costosos, de poca duración, de lenta manipulación y no proporcionan buena protección contra la humedad, insectos y roedores.

Almacén hermético Almacén hermético. Consiste

en almacenar el producto en recipientes que evitan la entrada de aire y humedad al producto. En estas condiciones, la respiración de la semilla y de los insectos agota el oxígeno existente, provocando la muerte de estos últimos y la reducción de la actividad de la semilla, por lo que el almacenamiento puede durar mucho tiempo sin que exista deterioro.

Silos

El objetivo de los silos es disipar el calor y humedad de los granos de cereal o de los granos para prevenir su deterioro

Son construidos en acero u hormigón y pueden albergar hasta 15000 toneladas. Los silos de acero, de uso muy frecuente, se construyen mediante la unión de placas de acero corrugado y galvanizado, y normalmente disponen de una doble pared

Métodos de conservación

Aireación. La mayoría de las bodegas cuentan con equipos de aireación, el grano almacenado con exceso de humedad tendrá una vida de almacén menor y este será un contaminante potencial, la aireación tiene como objeto preservar la calidad del grano mediante el mantenimiento de una temperatura uniforme para prevenir la migración de humedad que causa focos de calentamientos.

Secado Muchas bodegas cuentan con gusanos helicoidales que mueven el grano dentro del mismo almacén. El objeto primordial del movimiento del grano es evitar focos de calentamiento y uniformizar el cereal almacenado, el propósito primordial del secado es reducir la humedad y que se conserve dentro de los límites recomendados.

Trasporte Para el transporte de los cereales

generalmente se usan camiones, con un revestimiento por dentro el cual está elaborado del mismo material que los impermeabilizantes el cual no permite el paso de agua, en el caso de que los cereales estén en presencia de humedad los cereales tienen una de las condiciones favorables para que el grano germine, como son:

Contenedores. Limpios, fumigación regular y programada, libres de humedad.

Granos. Fumigarlos. Almacenes. Limpios y fumigados.

Zonas de producción En México, las principales zonas de

producción son: Chiapas, Chihuahua, Guanajuato, Jalisco, México, Tamaulipas, Veracruz, y recientemente, Sonora y Sinaloa. Estas zonas a pesar de su diversidad y condiciones ecológicas se mantienen con un alto índice de producción.

EstadísticaEstado de

MéxicoMichoacán Guanajuato Jalisco

Estados Unidos Mexicanos

Superficie sembrada total

908,158 1,088,796 1,060,561 1,579,623 21,855,443

Superficie sembrada de avena

65,533 22,248 17,699 11,771 860,497

Superficie sembrada de maíz

586,787 477,474 383,254 606,835 7,746,460

Superficie sembrada de sorgo

338 121,271 260,156 27,028 1,955,207

Superficie sembrada de trigo

12,604 36,402 118,093 35,784 866,288

Tabla 8. Superficie (hectáreas) de granos de cereal sembrados en los estados de mayor producción y en el país en 2009.

EstadísticaEstado de

MéxicoMichoacán Guanajuato Jalisco

Estados Unidos Mexicanos

Volumen de la producción de avena

1,365,242 285,792 213,990 268,837 10,645,341

Volumen de la producción de maíz

1,358,607 1,182,458 844,470 2,543,056 20,185,221

Volumen de la producción de sorgo

1,744 410,556 1,198,238 129,711 6,108,085

Volumen de la producción de trigo

32,995 183,544 655,089 145,022 4,116,484

Tabla 9. Volumen (toneladas) de producción de granos de cereal en los estados de mayor producción y en país en 2009.

Costos El costo de los granos no sólo esta relacionado con actividades de comercialización o de simple mercadeo, ya que tiene que ver con operaciones de carácter financiero, de almacenamiento, de logística y de distribución.

Mes Precio Tasa de cambio

ene. 2013

3.852,93 -

feb. 2013

3.847,49 -0,14 %

mar. 2013

3.875,38 0,72 %

abr. 2013

3.421,07

-11,72 %

may. 2013

3.632,83 6,19 %

jun. 2013

3.848,70 5,94 %

jul. 2013

3.555,27 -7,62 %

Maíz precio mensual (peso mexicano por tonelada)

Mes Precio Tasa de cambio

ene. 2013 4.262,12 -

feb. 2013 4.056,34 -4,83 %

mar. 2013 3.880,89 -4,33 %

abr. 2013 3.768,59 -2,89 %

may. 2013 3.925,88 4,17 %

jun. 2013 4.061,96 3,47 %

jul. 2013 3.883,48 -4,39 %

Trigo precio mensual (peso mexicano por tonelada)

Mes Precio Tasa de cambio

jul. 2013 2.831,16 -

ago. 2013 2.511,73 -11,28 %

sep. 2013 2.282,73 -9,12 %

oct. 2013 2.070,15 -9,31 %

nov. 2013 2.044,56 -1,24 %

dic. 2013 2.034,37 -0,50 %

Cebada precio mensual (peso mexicano por tonelada)

Mes Precio Tasa de cambio

ene. 2013 7.284,23 0,10 %

feb. 2013 7.301,59 0,24 %

mar. 2013 7.068,82 -3,19 %

abr. 2013 6.759,02 -4,38 %

may. 2013 6.792,14 0,49 %

jun. 2013 7.077,20 4,20 %

jul. 2013 6.860,71 -3,06 %

ago. 2013 6.498,20 -5,28 %

sep. 2013 6.137,06 -5,56 %

oct. 2013 5.891,00 -4,01 %

nov. 2013 5.869,37 -0,37 %

dic. 2013 5.823,35 -0,78 %

Arroz precio mensual (peso mexicano por tonelada)

Consumo • Para México, de un volumen de 18 millones de toneladas de

maíz que se producen anualmente se consume en la alimentación humana y animal, un 10% representa miles de millones de pesos, en un solo cultivo.

• El pequeño productor rural guarda una buena proporción de cosecha, generalmente de 30% a 40% para su autoconsumo.

• La demanda en México de cereales: maíz, sorgo, trigo, arroz, cebada y avena, reporta una tendencia creciente en la última década. Durante el ciclo comercial 2008/2009 alcanzó un máximo histórico de 48.8 millones de toneladas. Así en el 2011/2012 se ubicó en 47.2 millones de toneladas; 50.4% de la demanda nacional se destinó al consumo humano e industrial, y 49.6% a la alimentación animal

Conclusión Se puede concluir que los cereales son

parte importante para la alimentación humana, ya que son una buena fuente de energía para el cuerpo.

Así mismo se observa que existe gran variedad de cereales en México y que México es un principal productor e importador de los cereales lo cuál ese beneficia a la economía del país.

Bibliografía N. L. Kent“Tecnología de los cereales”Editorial Acribia S.A Zaragoza España A. Serna“Química, almacenamiento e industrialización de los Alimentos”• E. Primo Yufera« Química Agrícola III»Editorial AlhambraMadrid España Badui Dregal Salvador “ La ciencia de los Alimentos en la practica”Ed. Pearson• http://www.indexmundi.com/es/precios-de-mercado/?

Gracias por su atención