Hidrolisis de Almidones y Gelatinización

HIDROLISIS DE ALMIDONES Y GELATINIZACIÓN CARLOS DIAZ, YURANIS MEZA, JULIAN MONTES, MISHELL RUBIO Universidad de córdoba Facultad de ingeniería Programa ingeniería de alimentos RESUMEN El almidón es un polisacárido natural que se almacena en las raíces, tubérculos y semillas de las plantas. En esta práctica se utilizó almidón de yuca casero se realizó hidrolisis del almidón, después de verter la suspensión en agua hirviendo, y realizando prueba de lugol (+) posteriormente al resto de la solución se agregó HCl, se llevo a calentamiento por condensación y tomando cada ½ hora muestras para realizar prueba de lugol y fehling, arrojando un resultado (-) con reactivo lugol y (+) con reactivo fehling ; por otra parte, para la gelificaciòn se tomò 7g de almidón para interactuar con distintos solventes y observando la rapidez y temperatura de gelatinización; finalmente se tomaron 10g de arroz enteros y se vertieron en agua para someterse a calentamiento y luego de un tiempo tomar una muestra y comprimirse para observar el % de gelatinizados, el cual aumentaba a medida que transcurría el tiempo.

OBJETIVOS 

Comprobar la hidrólisis del almidón mediante las pruebas de lugol y fehling.

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Estudiar el fenómeno de gelatinización de almidones. Estudiar el efecto de adicionar ácidos bases y azucares en la gelatinización del almidón. Cuantificar el % de gelatinización de los granos de arroz

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MARCO TEORICO El almidón es la sustancia de reserva alimenticia predominante en las plantas, y proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería. Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales, particularmente de maíz, maíz céreo, maíz rico en amilosa, trigo, varios tipos de arroz, y de algunas raíces y tubérculos, particularmente de patata, batata y tapioca. Tanto los almidones como los almidones modificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente antienvejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante.

El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que en la naturaleza se presenta como complejas partículas discretas (gránulos). Los gránulos de almidón son relativamente densos e insolubles. Y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que pueden ser fácilmente mezcladas y bombeadas, incluso a concentraciones mayores del 35%. El trigo, el centeno y cebada tienen dos tipos de granos de almidón: los grandes lenticulares y los pequeños esféricos. En la cebada, los granos lenticulares se forman durante los primeros 15 días después de la polinización. Los pequeños gránulos, representando un total de 88% del número de granos, aparecen a los 18-30 días posteriores a la polinización. El almidón está compuesto fundamentalmente por glucosa. Aunque puede contener una serie de constituyentes en cantidades mínimas, estos aparecen a niveles tan bajos, que es discutible si son oligoconstituyentes del almidón o contaminantes no eliminados completamente en el proceso de extracción. Los almidones de los cereales contienen pequeñas cantidades de grasas. Los lípidos asociados al almidón son, generalmente, lípidos polares, que necesitan disolventes polares tales como metanol-agua, para su extracción. Generalmente el nivel de lípidos en el almidón cereal, está entre 0.5 y 1%. Los almidones no cereales, no contienen esencialmente lípidos. Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina; contienen regiones cristalinas y no cristalinas en capas alternadas. Puesto que la cristalinidad es producida por el ordenamiento de las cadenas de amilopectina, los gránulos de almidón céreo, tienen parecido grado de cristalinidad que los almidones normales. La disposición radial y ordenada de las moléculas de almidón en un gránulo resulta evidente al observar la cruz de polarización (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarización cuando se colocan los polarizadores a 90° entre sí. El centro de la cruz corresponde con el hilum, el centro de crecimiento de gránulo. 

Amilosa: es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos a(1,4), que establece largas cadenas lineales con 200-2500 unidades y pesos moleculares hasta de un millón; es decir, la amilosa es una aD-(1,4)-glucana cuya unidad repetitiva es la a-maltosa. Tiene la facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta de hélice consta de seis moléculas de glucosa. El interior de la hélice contiene sólo átomos de hidrógeno, y es por tanto lipofílico, mientras que los grupos hidroxilo están situados en el exterior de la hélice. La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. Los dos almidones de maíz comúnmente conocidos como ricos en amilosa que existen comercialmente poseen contenidos aparentes de masa alrededor del 52% y del 70-75%.

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Amilopectina: se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular a la de un árbol; las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces a-D-(1,6), localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa. Su peso molecular es muy alto ya que algunas

fracciones llegan a alcanzar hasta 200 millones de daltones. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos. La amilopectina de patata es la única que posee en su molécula grupos éster fosfato, unidos mas frecuentemente en una posición O-6, mientras que el tercio restante lo hace en posición O-3.

PROCEDIMIENTO HIDRÓLISIS DEL ALMIDON Se mezcló 1 gramo de almidón en 10 ml de agua fría y se vertió esta suspensión en 200 ml de agua hirviendo, luego se tomó 5 ml de la solución se enfrió y se le agrego 4 gotas de lugol control (ver figura 1). Al resto de la solución se le añadió 10 ml de HCl 6N y se llevó a calentamiento por condensación. Cada 30 minutos se tomó 2 muestras de 3 ml y c/u y se realizó prueba de feling y lugol (ver figura 2 y 3). EFECTO DEL ACIDO Y AZUCAR EN LA GELIFICACION Se prepararon soluciones de acuerdo con la tabla 1 y se mezcló bien. Se caliento hasta ºC alcanzados por cada solución (ver tabla 2) con agitación fuerte. Hasta que se gelatinizo la mezcla traslucida. (Ver figura 4) ALMIDON

AZUCAR

ACIDO

BASE

ACEITE

AGUA 100ml 100ml

15ml o 13gr

100ml

15gr 7 gr de yuca

100ml Ac. citrico 0.4N 100ml NaOH 0.1N

GELATINIZACION DE GRANOS DE ARROZ. Se Seleccionaron 10 gramos de arroz (sanos y enteros), en un beaker de 400 ml se adiciono 200 ml de agua, posteriormente se procedió a calentar la mezcla transcurridos 20 min, se retiraron10 granos en un vidrio reloj y se cubrieron con otro, se comprimió para mirar el % de gelatinizados, se repitió el anterior procedimiento cada 10 minutos. (Ver figura 5 y grafica 1). ANALISIS Y RESULTADOS HIDROLISIS DE ALMIDON

Figura 1. Prueba de lugol control. a

b

Figura 2. Solución de almidón con HCl después de 30 min de calentamiento, prueba de lugol negativo(a) y feling positivo (b)

a

b

Figura 3. Solución de almidón con HCl después de 60 min de calentamiento, prueba de lugol negativo(a) y feling positivo (b) EFECTO DEL ACIDO Y AZUCAR EN LA GELIFICACIÒN La presencia de glucosa y sacarosa ejerce una competencia por el agua de hidratación lo que trae consigo cambios en las propiedades reologicas del almidón, ya que reducen la velocidad de gelatinización y la viscosidad final. En este sentido los disacáridos son mas activos que los monosacáridos. En condiciones muy acidas se favorece la hidrolisis del enlace glucosisdico con la consecuente pérdida de la viscosidad

Figura 4.soluciones de almidón con solo agua (1), agua + azúcar (2), Ac. Cítrico (3), aceite + agua (4) y NaOH (5). GELIFICACION DE GRANOS DE ARROZ

Figura 5. Granos de arroz después de 10 min.

Figura 6. Granos de arroz después de 20 min.

Figura 7. Granos de arroz después de 30 min. El arroz posee una cantidad elevada de almidón en forma de amilosa y amilopectina, al llegar al procedimiento, cuando se vertió el arroz en el agua caliente hay que tener en cuenta la importancia de la temperatura en el proceso, para la óptima gelatinización (la temperatura dependerá del contenido de amilosa y amilopectina del grano del arroz), a medida del tiempo (10min) se tomó lectura del % de gelatinización en aumento (tabla 1) y registrar el % de gelatinización en el tiempo, en ese proceso se observó como el arroz va aumentando de tamaño esto se debe a la cantidad de agua que absorbe el grano y a la misma ves en cada prueba perdió más su estructura. Esto ocurre porque las moléculas de almidón vibran y giran vigorosamente rompiendo los enlaces de hidrogeno intermoleculares permitiendo de esta manera el crecimiento del grano (penetración del agua en el grano), aumentando los segmentos de las cadenas de almidón aumentando el azar en la estructura general y disminuyendo el número y tamaño de las regiones cristalizadas.

Gelatinizacion del arroz

% Gelatinizacion

Gelatinizaci on del arroz

Tempo (minutos)

Tabla 2. Grafica % de gelatinizacion Vs tiempo

CONCLUSIÓN

En esta práctica se comprobó la hidrólisis del almidón mediante las pruebas de lugol y fehling de igual modo se observó el fenómeno de gelatinización de almidón con las diferentes soluciones, el cual se favoreció por la hidrolisis del enlace glucosidico con la consecuente pérdida de viscosidad, asi también se obtuvo una cuantificación del % de gelatinización de los granos de arroz que estaba en aumento conforme pasaba el tiempo debido a la absorción de agua que ocurre en el grano de arroz y la perdida de la estructura del mismo.

BIBLIOGRAFÌA   

BADUI DERGAL SALVADOR. QUIMICA DE LOS ALIMENTOS, cuarta ed. D.R. © 2006 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V. pag. 80-98. http://www.lafacu.com/apuntes/quimica/Almidon/default.htm http://www.uco.es/master_nutricion/nb/Vaclavik/almidones.pdf