Influence of the particle size of the wholegrain maize flour after sieving on nutrient composition in different fractions

Abstract

Maize (Zea mays L.) is one of the most important cereal crops in the world, along with wheat and rice. Considering that maize is naturally gluten-free, and safe for persons suffering from celiac disease, or gluten intolerance, wholegrain maize flour is currently trending in the functional food market. Numerous studies related to the distribution of nutritional components among flour fractions with different particle sizes have so far been conducted on barley, sorghum, rice, peas, and soybeans, while the results related to maize are few. Maize grain of different genetic backgrounds and kernel colors: white dent, yellow popcorn, red dent, and blue popcorn, was used in this study. After grinding maize grain on a stone mill, the wholegrain flour was sifted through three different mesh sieves: 1700, 710, and 212 μm. The content of the major chemical constituents of maize grain was analyzed in each fraction of the sifted wholegrain flour to determine the influence of the particle size after sieving on the distribution of the major nutrients in different fractions. The distribution of the particle sizes among the investigated wholegrain flour samples showed that the medium particle size (710-212 μm) was predominant in all cases, ranging from 60.97% in red flour to 70.64% in white flour, followed by the smallest (≤212 μm) and the largest fraction (1700-710 μm), on average 22.82% and 11.38%, respectively. An increase in the protein content was observed with a decrease in the particle size of the fraction, predominantly in yellow and blue flour, while in white and red flour, the differences among fractions were less significant. The highest increase with the decrease in the particle size of the fraction was manifested by the oil content, followed by the ash content. The crude fiber content in most cases showed a decrease, which is best seen in the example of yellow flour, from 3.59% in the largest particle size fraction to 1.96% in the smallest particle size fraction. The highest starch content was determined in medium particle size fractions of the white (71.86%), red (68.33%), and blue (68.39%), while the highest starch content of the yellow popcorn genotype flour (65.38%) was determined in the largest particle size fraction. The highest ash and oil content was determined in the smallest particle size fraction. Considering that the digestibility of diet ingredients varies along with the particle size distribution, the next step of the research would be to determine the exact values of the in vitro digestibility of different flour fractions. The fact that the mean particle size of ground maize grains significantly influences nutrient composition, may provide new possibilities of incorporating different wholegrain maize flour fractions in food or feed to meet the specific criteria and dietary needs of different categories of consumers.

Kukuruz (Zea mais L.) je jedna od najvažnijih žitarica u svetu, pored pšenice i pirinča. S obzirom da je kukuruz prirodno bez glutena i bezbedan za osobe koje boluju od celijakije, ili intolerancije na gluten, potražnja za integralnim kukuruznim brašno je trenutno u porastu na tržištu funkcionalne hrane. Brojna istraživanja koja se odnose na distribuciju nutritivnih komponenata među frakcijama brašna različite veličine čestica do sada su sprovedena na ječmu, sirku, pirinču, grašku i soji, dok su rezultati vezani za kukuruz malobrojni. U ovom istraživanju korišćeno je zrno kukuruza različite genetske osnove i boje zrna: beli zuban, žuti kokičar, crveni zuban i plavi kokičar. Nakon mlevenja kukuruznog zrna na mlinu sa kamenom, inegralno brašno je prosejano kroz tri različita sita sa otvorima: 1700, 710 i 212 μm. Sadržaj najznačajnijih hemijskih komponenata kukuruznog zrna analiziran je u svakoj frakciji prosejanog integralnog brašna kako bi se odredio uticaj veličine čestica nakon prosejavanja na raspodelu glavnih hranljivih materija u različitim frakcijama. Distribucija veličina čestica među ispitivanim uzorcima integralnog brašna pokazala je da je u svim slučajevima najzastupljenija bila srednja veličina čestica (710-212 μm), koja se kretala od 60,97% u crvenom do 70,64% u belom brašnu, a zatim najsitnija (≤ 212 μm) i najkrupnija frakcija (1700-710 μm), u proseku 22,82% i 11,38%, redom. Uočeno je povećanje sadržaja proteina sa smanjenjem veličine čestica frakcije, pretežno kod žutog i plavog brašna, dok su kod belog i crvenog brašna razlike među frakcijama bile manje značajne. Najveći porast sa smanjenjem veličine čestica frakcije manifestovao se u sadržaju ulja, zatim u sadržaju pepela. Sadržaj sirove celuloze u većini slučajeva je pokazao pad, što se najbolje vidi na primeru žutog brašna, sa 3,59% u najkrupnijoj frakciji na 1,96% u frakciji sa najsitnijim česticama. Najveći sadržaj skroba utvrđen je u frakcijama srednje veličine čestica belog (71,86%), crvenog (68,33%) i plavog (68,39%), dok je najveći sadržaj skroba u brašnu od žutog kokičara (65,38%) utvrđen u frakciji sa najkrupnijim česticama. Najveći sadržaj pepela i ulja određen je u frakciji najmanje veličine čestica. S obzirom na to da svarljivost hranljivih sastojaka varira zajedno sa distribucijom veličine čestica, sledeći korak istraživanja bi bio utvrđivanje tačnih vrednosti in vitro svarljivosti različitih frakcija brašna. Činjenica da prosečna veličina čestica mlevenog zrna kukuruza značajno utiče na sadržaj pojedinih hranljivih materija, može da pruži nove mogućnosti za upotrebu različitih frakcija integralnog kukuruznog brašna u formulaciji hrane za ljude i životinje kako bi se zadovoljili specifični kriterijumi i prehrambene potrebe različitih kategorija konzumenata.