DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA DE GELATINIZACIÓN EN ALMIDONES I.
INTRODUCCIÓN:
Particularmente, ha surgido un gran interés en el estudio de los materiales basados en recursos renovables como el almidón, gracias a sus bajos costos y a su disponibilidad. Este tipo de material se puede obtener por medio de técnicas convencionales de procesamiento tales como la extrusión, donde el almidón natural o nativo puede convertirse en TPS (por sus siglas en inglés Thermoplastic Starch en presencia de un bajo contenido de plasti!icante como el agua o la glicerina. "un#ue "un#ue el almidón se puede obtene obtenerr por medios medios con conve venci nciona onales les,, sus sus propie propieda dades des de proce procesam samien iento to son muy complejos dado #ue se presentan muchos procesos !$sicos y #u$micos tales como la di!usión de agua dentro del material, la expansión de los gr%nulos, la gelatini&ación, la retrogradación, la descomposición y la cristali&ación del compuesto (Teyssandier et al. !"##$. 'no de los !enómenos m%s importantes es la gelatini&ación, #ue es el proceso mediante mediante el cual se presenta presenta una transición transición solgel solgel de los gr%nulos gr%nulos de almidón. almidón. Por lo tanto, para el procesamiento y obtención de materiales basados en almidón es necesario conocer completamente el mecanismo de gelatini&ación y los !actores #ue in!luyen sobre él. (%en&'ei alley A)er*+s !"##$. )a gelatini&ación es un proceso irreversible de transición de !ase, donde los gr%nulos de almidón se unen para !ormar una red polimérica amor!a. )a plasti!icación del almidón se da un medio continuo o solvente donde se presenta la hincha&ón granular debido al incremento de la temperatura y a la aplicación de es!uer&os cortantes. Posterior a la hincha&ón, se presenta la desestructuración del gr%nulo y la solubili&ación de las moléculas de amilosa y amilopectina en el solvente. El !enómeno de gelatini&ación esta intr$nsecamente relacionado con el !enómeno de gelación el cual corresponde a la agregación molecular con!ormando una red polimérica (D*+,als et al. #--$. )a gelatini&ación es un proceso irreversible de transición de !ase, donde los gr%nulos de almidón se unen para !ormar una red polimérica amor!a. )a plasti!icación del almidón se da un medio continuo o solvente donde se presenta la hincha&ón granular debido al incremento de la temperatura y a la aplicación de es!uer&os cortantes. Posterior a la hincha&ón, se presenta la desestructuración del gr%nulo y la solubili&ación de las moléculas de amilosa y amilopectina en el solvente. El !enómeno de gelatini&ación esta intr$nsecamente relacionado con el !enómeno de gelación el cual corresponde a la agregació agregaciónn molecular molecular con!ormando con!ormando una red polimérica polimérica (D*+,als et al. #--$. Para caracteri&ar las transiciones de !ase #ue ocurren durante la plasti!icación del almidón se pueden utili&ar varias técnicas. Estas técnicas se dividen en dos grupos principales, las #ue involucran es!uer&os cortantes, tales como la reometr$a y el *+", y las #ue no involucran es!uer&os cortantes, tales como *S, di!racción de rayos -, resonancia magnética y microscopia (Teyssandier et al. !"##$.
II.
O/0ETI1OS:
•
omparar la estructura de almidones de di!erentes !uentes alimenticias. *eterminar la temperatura de gelatini&ación de almidones de di!erentes !uentes
•
alimenticias. omparar la viscosidad y !uer&a del gel de almidones de di!erentes !uentes
•
alimenticias.
III.
%UNDAMENTO TEÓRICO:
)a gelatini&ación del almidón es un !enómeno el cual se mani!iesta por el cambio estructural en los gr%nulos de almidón. Esos cambios consisten principalmente en una disgregación y rompimiento del orden molecular del almidón. Esta se mani!iesta como una propiedad irreversible tal como la absorción de agua en los gr%nulos, hinchamiento de los gr%nulos de almidón !usión de cristales, perdida de birre!ringencia, incremento de viscosidad y solubilidad de los gr%nulos. Existen muchos métodos #ue se utili&an para determinar la temperatura de gelatini&ación del almidón. Todos ellos est%n basados en cambios observados en varias propiedades de los gr%nulos y suspensiones lo cual ocurre cuando el almidón es calentado en agua, varias técnicas ópticas son empleadas con microscopio para observar los cambios en los gr%nulos, el crecimiento e hinchamiento o perdida de birre!ringencia en lu& polari&ada. )os cambios en viscosidad de suspensiones acuosas de almidón medidas durante el calentamiento por medio de métodos visco simétrico, para la determinación de temperatura de gelatini&ación. El almidón est% constituido esencialmente por una me&cla de polisac%ridos con!ormada por amilosa y la amilopectina, y una !racción minoritaria (de / a 0/ de con!ormación no glucos$dica (%ren23 #-45$. )a mayor$a de los almidones en su estructura glucos$dica est% con!ormada por 01/ de amilosa, y el restante 21/ de amilopectina. (/ad+i #-4$ )a gelatini&ación consiste en las modi!icaciones #ue se producen cuando los gr%nulos de almidón son tratados por calor en agua. " temperatura ambiente no tienen modi!icaciones aparentes en los gr%nulos nativos de almidón pero cuando se le aplica calor (31 4 516, la energ$a térmica permite #ue pase algo de agua a través de la red molecular (7adui, 823. Si se contin9a aumentando la temperatura los enlaces de hidrógenos se rompe y la entrada de agua se produce m%s !%cilmente cuando contin9a el calentamiento, provocando el hinchamiento r%pido de los gr%nulos de almidón (!ormación de pasta. (%*6 7 Ca8er*n #--9$ )a geli!icación es la !ormación de un gel y no se produce hasta #ue se en!r$a una pasta de almidón. Es decir, la gelatini&ación debe preceder a la geli!icación. "l en!riarse una pasta de almidón se !orman enlaces intermoleculares entre las moléculas de amilosa. Se !orma una red donde #ueda el agua atrapada, al igual #ue cual#uier otro gel, el de almidón es un l$#uido con caracter$sticas de sólidos. )os geles !ormados se hacen progresivamente m%s !uertes durante las primeras horas de preparación, pero a medida #ue progresa el tiempo el gel tiende a envejecerse debido a la retrogradación del
almidón, perdiendo su !ortale&a y permitiendo la salida del agua del gel. (/elit, 7 Gr*s23 #-4$ )as di!erentes caracter$sticas del almidón, no sólo la mor!olog$a y el tama:o del gr%nulo, sino también la calidad y la composición #ue posee, est%n muy relacionadas con la procedencia de la !uente vegetal de la cual se obtiene (Reis 7 C+n3a !""$ Existen algunos !actores #ue a!ectan a la gelatini&ación y geli!icación del almidón entre estos tenemos los siguientes;
oncentración de amilosa
)a geli!icación es la !ormación de un gel y no se produce hasta #ue se en!r$a el almidón gelatini&ado (en otras palabras, la gelatini&ación debe preceder a la geli!icación. Si la pasta de almidón se deja en!riar se !orman enlaces de hidrogeno intermoleculares entre las moléculas de amilosa. (/*;a2a C+2aita Ri,,* 7 Ira&*rri.$
C+adr* #!. Cara2tern de di?erentes ?+entes )e&etales Ti@*
A8il* @e2tina ($
A8il*sa ($
Te8@erat+ra de &elatini,a2i>n(B2$
Ta8a* del &ran+l*(8i2ras$
+a$&
5>
05
30 50
? 0?
+a$& rico en amilasa
01 4 @?
?? 21
35 21
? 0?
Papa
52
00
?2 35
? 11
"rro&
2>
5
30 52
0?
Tapioca
20
2
? 3?
? >?
+a$& céreo
88 11
1
3> 50
? 0?
Sorgo céreo
88 11
1
35 5@
? 0?
Trigo
53
0@
?2 35
@
amote
51
>1
%>r8+la @ara 3allar el P*r2enta;e ($ de 3+ndi8ient*:
? 0?
de hundimiento
I1.
=
altura gel enrecipiente altura gel fuerarecipiente × 100 altura gel en recipiente −
MATERIALES MTODOS:
A$ MATERIALES: • • • • • • • • • • • • •
"lmidón de di!erentes !uentes vegetales ( Papa, amote, Auca, +a$& Bcido c$trico. "gua destilada. Termómetro pC metro. Diolas de 11 m). +icroscopio. )%minas porta y cubre objetos. asos de precipitación. ocinilla eléctrica asitos descartables. ucharas Fllas
/$ MTODOS: 1is+ali,a2i>n de la Estr+2t+ra Mi2r*s2>@i2a:
Preparar 11 m) de una suspensión de almidón / (m
la inclusión de burbujas. Fbservar al microscopio e identi!icar el origen de los gr%nulos de
acuerdo a reportes bibliogr%!icos. Gepetir con todas las clases de almidón.
Deter8ina2i>n de la te8@erat+ra de &elatini,a2i>n ?+er,a del &el de di?erentes @astas de al8id>n:
olocar 3g de almidón en un vaso de precipitado de 0?1 m) y agitar
lentamente en agua (0>3 m) Suspender en un termómetro cubriendo el bulbo con el sol de almidón y
sin tocar el !ondo o los lados del recipiente. alentar el sol a !uego medio mientras se agita constantemente para
evitar !ormación de grumos y #ue se #ueme el producto. "notar la temperatura de ebullición. Geali&ar la prueba de extensibilidad lineal con una parte de la muestra
para cada muestra durante min. (Geg$strese los datos *espués de reali&ar la prueba de extensibilidad lineal, colocar el resto del
sol en un vaso descartable. ubrir bien con papel aluminio. Eti#uetarlo con el nombre, !echa y variable y aguardar en el !rigor$!ico hasta la
siguiente sesión. Geali&ar una determinación del porcentaje de hundimiento con la pasta de almidón en!riada. *ejar #ue se huna durante min. "notar los resultados. Evaluar cada producto mediante un an%lisis sensorial y registrar los datos.
1ariaFles:
Preparar la !ormulación b%sica del producto adicionando ?1 g de sacarosa. Preparar la !ormulación b%sica del producto adicionando 0 m) de solución de
%cido c$trico al ?1/. Preparar la !ormulación b%sica del producto, adicionando 0? g de sacarosa y 0
m) de solución de %cido c$trico al ?1/.
P*r2enta;e:
+edir la altura de la muestra del gel en un recipiente insertado una
brocheta. Separar y sacar el gel de pectina del recipiente y darle la vuelta sobre un
plato de cistal. +edir la altura El porcentaje de hundimiento se calcula con la siguiente ecuación antes vista.
Cara2ter
#
ESCALA DESCRIPTI1A !
5
Trans@aren2ia
Ho transparente
Tra&as de transparencia
)igeramente transparente
transparente
+uy transparente
1is2*sidad
Ho viscoso
Tra&as de viscosidad
)igeramente viscoso
iscoso
+uy viscoso
G*8*sidad
Ho gomoso
Tra&as de gomosidad
)igeramente gomoso
=omoso
+uy gomoso
1.
RESULTADOS:
Cara2tern EF+lli2i>n lineal 3+8edad
Alt+ra de la s*l. En el )as*
2laridad )is2*sidad &*8*sidad "lmidón de ma$&
5
51.>
.2
1.1@0
0
0
@
@.2
"lmidón de papa
5
32.8
1.
1.1@
>
?
?
?
"lmidón de yuca
5
3>
1.@
1.12>
>
@
@
5
@1.3
1.0
1.33
@
>
>
"lmidón de camote
Gráfca de Gelatinización Pto. Ebullición
Extenibilidad lineal
! "umedad
70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Almidón de maíz
Almidón de papa
Almidón de yuca
Almidón de camote
Cara2tern
@
Al8id>n de Ca8*teHA,2 ar
Pt*. E6tensiFilida EF+lli2i> d lineal 3+8eda 2larida n d d 9.
#.9
"."!"
#
)is2*sida d
&*8*sida d
!
Alt+r a de la s*l. En el )as* 5.-
Al8id>n de Ca8*teHJ2id*
!
9"
5.#
"."94
#
#
!
.#
Al8id>n de J2id*HA,2ar
!.
9!.
5.#
".!"
5
Gráfca de Gelifcación
Almidón de 'cido$Az%ca&
Almidón de #amote $'cido
Almidón de #amote$Az%ca&
0
5
10
15
Pto. Ebullición
20
25
30
35
Extenibilidad lineal
40
45
! "umedad
50
55
60
65
70
1I.
RESUMEN:
1II.
DISCUSIÓN:
1III. CONCLUSIÓN:
IK. •
•
/I/LIOGRA%IA: Teyssandier et al., D. (01. Solgel Transition and =elatini&ation Iinetics o! Jheat starch. arbohydrate Polymers, @11@13. -ie, D., Calley, P., K "verous, ). (01. Gheology to 'nderstand and Fptimi&e Processibility, Structures and Properties o! Starch Polymeric +aterials. Progress in Polymer Science.
•
*ou&als et al., L. P. (883. +icroscopic Study o! Starch =elatini&ation under Cigh Cydrostatic Pressure. "gronomic and Dood hemistry, @1>@12.
•
Drench, *. (82@. Frgani&ation o! Starch =ranules. Scielo.
•
7adui. (823. Mu$mica de los alimentos. +éxico; "lhambra.
•
•
•
•
K.
Dox, 7. "., K ameron, y. ". (885. En iencia de los alimentos, nutrición y salud. Scielo, 00402. 7elit&, C., K =rosch, N. (82?. Mu$mica de los "limentos. "cribia. Geis, G. )., K unha, y. ". (011?. Encyclopedia o! +aterials; Science and Technology. Scielo. 7ojaca, "., ucaita, E., Gi&&o, L., K Oragorri., ). (s.!.. "lmidones.
ANEKOS:
