Proyecto de Feria de Ciencias “OBTENCIÓN DE GOMA ECOLÓGICA DE ALMIDÓN DE YUCA” Nombre: Misael Svante Vílchez Molina Profesor: Carlos Grado: 4to de Secundaria Colegio: I. E. P. “Cristo Rey” Aplao-2017
Página | 1
I.-DENOMINACIÓN DEL PROYECTO:
“OBTENCIÓN DE GOMA ECOLÓGICA DE ALMIDÓN DE YUCA”
II. PLANTEAMIENTOS PREVIOS 2.1 OBJETIVOS DEL PROYECTO: Con este proyecto se pretende aprovechar la Yuca que se produce en los campos de nuestro Valle de Majes, para obtener una goma ecológica del almidón natural que contiene este tubérculo y mediante procedimientos caseros. 2.2.- JUSTIFICACIÓN: En la escuela, sobre todo para la enseñanza de las ciencias naturales, se debe motivar a los niños para que utilicen los recursos de su entorno y lo transformen para satisfacer sus necesidades diarias, como una forma de desarrollar competencias y que aprendan haciendo; es por ello que través de este experimento y utilizando el almidón de yuca, los estudiantes
comprenderemos
muchos
conceptos relacionados con la materia; como por ejemplo: Nociones de mezclas heterogéneas, transformación de la materia, coloides; en este caso, para elaborar de una manera muy creativa, una goma ecológica para usarlo en la actividad escolar.
2.3.- MATERIALES, INSTRUMENTOS Y REACTIVOS: Materiales: -
5 kg de yuca fresca
Instrumentos:
Un cuchillo de cocina
Un rallador
Dos pocillos de tamaño regular
Una cuchara
Una olla de tamaño regular
Potes para envasar
Página | 2
Reactivos: -
Agua de caño
III.- MARCO TEÓRICO: 3.1.- El almidón de yuca o mandioca, es un polímero que la producen las plantas a partir de la glucosa, durante el proceso de la fotosíntesis y al entrar en contacto con el calor se hidroliza en moléculas más pequeñas, transformándose de esta manera en una especie de coloide traslúcido y pegajoso. El almidón de yuca es un polisacárido ampliamente utilizado a nivel de las industrias alimentarias, como estabilizador de postres, caramelos, mermeladas, sopas y como aditivo en muchos otros alimentos. Al calentarse forma una especie de coloide traslúcido muy pegajoso al tacto, por lo que podemos aprovechar esta propiedad, para fabricar una goma ecológica muy buena, para pegar todo tipo de papeles o tela.
3.2.- El almidón. El almidón (C6H10O5)n,
o fécula,
es
una
macromolécula compuesta de dos
polisacáridos, la amilosa (en proporción del 25 %) y la amilopectina (75 %). Es el glúcido de reserva de la mayoría de los vegetales. Gran parte de las propiedades de la harina y de los productos de panadería y repostería pueden explicarse conociendo las características del almidón. El almidón es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces (yuca), tubérculos (patata), frutas y semillas (cereales). Pero, no sólo es una importante reserva para las plantas, también para los seres humanos tiene una alta importancia energética, proporciona gran parte de la energía que consumimos los humanos por vía de los alimentos. El almidón se diferencia de los demás hidratos de carbono presentes en la naturaleza en que se presenta como un conjunto de gránulos o partículas. Estos gránulos son relativamente densos e insolubles en agua fría, aunque pueden dar lugar a suspensiones cuando se dispersan en el agua. Suspensiones que pueden variar en sus propiedades en función de su origen.
El almidón está constituido por dos compuestos de diferente estructura:
Página | 3
a) Amilosa: Está formada por α-D-glucopiranosas unidas por centenares o miles (normalmente de 300 a 3000 unidades de glucosa) mediante enlaces α-(1 → 4) en una cadena sin ramificar, o muy escasamente ramificada mediante enlaces α-(1 → 6). Esta cadena adopta una disposición helicoidal y tiene seis monómeros por cada vuelta de hélice. Suele constituir del 25 al 30 % del almidón.
Estructura de la molécula de Amilosa
b) [Amilopectina]: Representa el 70-75 % restante. También está formada por αD-glucopiranosas, aunque en este caso conforma una cadena altamente ramificada en la que hay uniones α-(1 → 4), como se indicó en el caso anterior, y muchos enlaces α-(1 → 6) que originan lugares de ramificación cada doce monómeros. Su peso molecular es muy elevado, ya que cada molécula suele reunir de 2000 a 200 000 unidades de glucosa.
Estructura de la molécula de Amilopectina
De todos modos, la proporción entre estos dos componentes varía según el organismo en el que se encuentre. 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. Desde el punto de vista químico, 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 Página | 4
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. La 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 a-D(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 %. La amilopectina se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular similar 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 papa es la única que posee en su molécula grupos éster fosfato, unidos más frecuentemente en una posición O-6, mientras que el tercio restante lo hace en posición O-3. Hidratación. Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría, pero pueden contener agua al aumentar la temperatura, es decir los gránulos de almidón sufren el proceso denominado gelatinización. Durante la gelatinización se produce la lixiviación de la amilosa, la gelatinización total se produce normalmente dentro de un intervalo más o menos amplio de temperatura, siendo los gránulos más grandes los que primero gelatinizan. Los diversos estados de gelatinización pueden ser determinados. Estos estados son: la temperatura de iniciación (primera observación de la pérdida de birrefrigencia), la temperatura media, la temperatura final de la pérdida de Página | 5
birrefringencia (TFPB, es la temperatura a la cual el último gránulo en el campo de observación pierde su birrefringencia) y el intervalo de temperatura de gelatinización. Al final de este fenómeno se genera una pasta en la que existen cadenas de amilosa de bajo peso molecular altamente hidratadas que rodean a los agregados, también hidratados, de los restos de los gránulos. Retrogradación. Se define como la insolubilización y la precipitación espontánea, principalmente de las moléculas de amilosa, debido a que sus cadenas lineales se orientan paralelamente y reaccionan entre sí por puentes de hidrógeno a través de sus múltiples hidroxilos; se puede efectuar por diversas rutas que dependen de la concentración y de la temperatura del sistema. Si se calienta una solución concentrada de amilosa y se enfría rápidamente hasta alcanzar la temperatura ambiente se forma un gel rígido y reversible, pero si las soluciones son diluidas, se vuelven opacas y precipitan cuando se dejan reposar y enfriar lentamente. La retrogradación está directamente relacionada con el envejecimiento del pan, las fracciones de amilosa o las secciones lineales de amilopectina que retrogradan, forman zonas con una organización cristalina muy rígida, que requiere de una alta energía para que se rompan y el almidón gelatinice. Las moléculas de amilosa y amilopectina están dispersas en la solución acuosa (gelatinizada) de almidón. Después del enfriamiento, las porciones lineales de varias moléculas se colocan paralelamente debido a la formación de enlaces H. Esto obliga a las moléculas de agua a apartarse y a permitir que las moléculas cristalicen juntas. Cuando se disuelve el almidón en agua, la estructura cristalina de las moléculas de amilosa y amilopectina se pierde y éstas se hidratan, formando un gel, es decir, se gelatiniza. Si se enfría este gel, e inclusive si se deja a temperatura ambiente por suficiente tiempo, las moléculas se reordenan, colocándose las cadenas lineales de forma
paralela
y
formando
puentes
de
hidrógeno.
Cuando
ocurre
este
reordenamiento, el agua retenida es expulsada fuera de la red (proceso conocido como sinéresis), es decir, se separan la fase sólida (cristales de amilosa y de amilopectina) y la fase acuosa (agua líquida). El fenómeno de sinéresis puede observarse en la vida cotidiana en las cremas de pastelería, yogures, salsas y purés.
Página | 6
Almidón y digestión. El proceso de digestión, en todos los organismos vivos, implica el desdoblamiento de moléculas complejas y de elevada masa molecular, en otras más sencillas de manera que los nutrientes puedan ser absorbidos. La digestión involucra una serie de mecanismos de reacción, entre los que encontramos la adición de agua, conocida como hidrólisis. Para el caso del almidón, las amilasas secretadas por el páncreas y las glándulas salivales, son las encargadas de degradar los carbohidratos. De esta forma, los polisacáridos que se encuentran en el alimento, son degradados a glúcidos más simples con capacidad para atravesar la pared digestiva o ser absorbidos en el intestino. Beneficios. El almidón extraído de la yuca, es uno de los sustitos del gluten que más beneficios le aportan al organismo. Aporta energía tanto a deportista como a infantes que se encuentran en pleno proceso de desarrollo, gracias a que posee vitaminas, minerales y proteína, esenciales para el organismo. Este tipo de gránulos de yuca cuenta con propiedades astringentes y digestivas, que ayudan a mantener un peso estable, ya que mantienen una sensación de saciedad. IV.- MARCO OPERATIVO: 4.1 PROCEDIMIENTO: El presente trabajo se realizó en nueve etapas: Primera etapa: Comprar 5 kilos de yuca en el mercado. Segunda etapa: Lavar y pelar la yuca. Tercera etapa: En un recipiente, triturar la yuca con un rallador. Cuarta etapa: En otro recipiente, exprimir todo el jugo de la yuca rallada. Quinta etapa: Enseguida se cuela en una olla. Sexta etapa: A este líquido se agrega un poquito de agua y se pone a hervir y agitar hasta que tome consistencia de goma traslúcida o gel bien pegajoso. Sétima etapa: Si queremos darle color para otros usos, se le puede agregar colorante de repostería, cuando la mezcla está hirviendo. Octava: Una vez que se observa que se ha formado una especie de gel o coloide se apaga el fuego y se deja enfriar. Novena: Envasar en potes o recipientes para su uso. Página | 7
4.2 IMPORTANCIA: Los niños suelen utilizar diversos tipos de pegamentos pero lamentablemente estos contienen una sustancia llamada acetato de vinilo que puede resultar nocivo al ser ingerido ya que podría causar diferentes reacciones como la intoxicación. Consideramos que la realización de este proyecto es importante porque permite que los estudiantes puedan usar una goma ecológica y natural libre de contaminantes; ya que principalmente los alumnos de grados inferiores, se llevan a la boca la goma sintética exponiéndose a inminentes infecciones e intoxicaciones contra su salud. 4.3 RESULTADOS Y CONCLUSIONES: De acuerdo al proyecto realizado, hemos podido llegar a las siguientes conclusiones: -
Es fácil de hacer y no lleva ningún químico, por lo que nuestra goma saldrá 100% ecológica.
-
Sirve para pegar todo tipo de manualidades que lleven papel o tela.
-
Consignamos unas imágenes del procedimiento.
Bibliografía: URL del artículo: http://www.experimentos.com/goma-ecologica Nota completa: Goma ecológica de almidón
Página | 8
