HIDROLISIS DEL ALMIDON Y CELULOSA POR ACCION DE ACIDOS. L. M. Castillo Caballero1; J. M. Ortega Arrieta1; Y. Torres Hernandez1; T. M. Vega Cañate1. Universidad de Cartagena Facultad de ingeniería Programa ingeniería de alimentos Bioquímica de alimentos Cartagena, Mayo del 2013 1. estudiantes de ingeniería de alimentos IV Semestre de la Universidad de Cartagena.
RESUMEN. En la industria alimentaria, muchos de los insumos y productos son los hidrolizados del almidón, de esta hidrolisis se puede producir, dextrinas, jarabes, maltodextrinas, entre otras; las cuales se utilizan como aditivos alimentarios, ya sea como edulcorantes o aprovechando otras propiedades funcionales de tales derivados. En la práctica se quiso realizar la hidrolisis de almidón de YUCA, mediante enzimas y con un ácido (ácido clorhídrico), para determinar cuál de los métodos de hidrolisis es más efectivo. Fue mucho más fácil hidrolizar el almidón de YUCA, debido a que la harina contiene otros componentes ajenos al almidón. PALABRAS CLAVES. Almidón de yuca, Hidrolisis química.
ABSTRACT. In the food industry many of the inputs and outputs are starch hydrolysates, this hydrolysis can occur, dextrins, syrup, maltodextrin, among others, which are used as food additives, either as sweeteners or other advantage functional properties of such derivatives. In practice it would perform cassava starch hydrolysis by enzymes and with an acid (hydrochloric acid), to determine which method is most effective hydrolysis. It was much easier to hydrolyze starch YUCCA, because the flour contains other components outside the starch. KEYWORDS. Yucca starch, chemical Hydrolysis.
l. INTRODUCCIÓN. Polisacáridos La amilo pectina es ramificada, constituida por 1.000 a 3.000 unidades de glucosa conectadas por uniones 1-4 y 1-6 en los puntos de ramificación. Ver figura 2. Se necesitan
Más de 10 unidades de azúcar y a veces hasta miles de unidades para formar los polisacáridos. El almidón es la principal reserva de energía de las hortalizas de raíz y los cereales. Está formado por largas cadenas de glucosa en forma de gránulos, cuyo tamaño y forma varían según el vegetal del que forma parte. El almidón se encuentra en abundancia en: Gramíneas (cereales): trigo (Triticumsativum); arroz (Oryza sativa); maíz (Zeamays); avena (Avena sativa); centeno (Secalecereale); cebada (Hordeumvulgare). Los polisacáridos sin almidón son los principales componentes de la fibra alimenticia. Entre ellos están: la celulosa, las hemicelulosas, las pectinas y las gomas. La celulosa es el componente principal de las paredes celulares vegetales y está formada por miles de unidades - Leguminosas (legumbres): porotos; arvejas; lentejas (Lens sculenta), etc.-Solanáceas: papas (Solanum tuberosum). II.
MARCO TEORICO
La yuca denominada científicamente Manihot esculenta Crantz (Figura. 4-1) perteneciente a la familia Euphorbiaceae, es conocida según la zona de origen como yuca, mandioca, aipi o cassava. Se caracteriza por el desarrollo de sus raíces, las cuales son vasos laticíferos6 que se encuentran compuestos por
células galactocitas o monosacáridos que son fuente de energía de la planta. La familia Manihot se encuentra naturalmente en las Américas desde el suroeste de Estados Unidos hasta Argentina (Ospina & Hernán 2002; Ceballos & de la Cruz 2002). La yuca se encuentra constituida por tres tejidos principales: El periderma (cascarilla), la parénquima cortical (corteza) y la parénquima interior, Estas raíces se encuentran constituidas principalmente por un 80% de parénquima interior el cual cuenta con un 60 a 70% de agua, 1% de fibra, 2 % de proteína y un porcentaje de almidón que representa la mayor parte de los carbohidratos de la yuca. EL ALMIDÓN DE YUCA. El almidón de yuca es un polisacárido en forma de gránulo redondeado de tamaño desigual que está presente en las hojas, el tallo y principalmente en la pulpa de la raíz dentro de los tejidos secundarios del xilema. El almidón se encuentra compuesto en un 98-99% de alfa glucanos12: amilosa y amilo pectina. de un 1-2% de lípidos como los lisofosfolipidos (LFL) y los ácidos grasos libres (AGL) especialmente los lípidos mono cíclicos, un 0,6% o Menos de proteínas y 0,4% o menos de minerales. La relación de los alfa glucanos en el almidón varía de acuerdo al origen botánico de la variedad, con concentraciones que van desde el 15% de amilosa para almidones con relación baja, 20 al 35% de amilosa para almidones con relación normal, hasta almidones con relaciones superiores en intervalos que oscilan en un 40% de amilosa. Los lípidos hacen parte de los
componentes del almidón mediante la asociación con las fracciones de amilosa en contenidos superiores al 2% (bs) de LFL. Además es posible encontrar otros compuestos grasos sobre la superficie de la partícula de almidón como triglicéridos, glicolípidos, fosfolípidos y ácidos grasos libres contaminantes del almidón derivado de la membrana de los amiloplastos. Por su parte el porcentaje de proteína se encuentra sobre la superficie de la partícula y no son derivados del almidón. El tipo de proteína presente en el almidón se diferencia entre la capa externa y las de conformación interna con pesos moleculares de 15 a 30 kDa para las capas externas y de 50 a 150 kDa para las capas internas, las cuales pueden relacionarse con la rigidez del gránulo y se encuentran conformadas por sintasas. HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA ALMIDÓN DE YUCA.
otros) como el número de dextrosas equivalentes (DE). Las variables que más influyen en la cinética de reacción del almidón son el tipo de catalizador, la temperatura de proceso, la relación sólido – líquido, el diámetro y cristalinidad de la partícula las cuales involucran la relación de amilosa/amilopectina, y el contenido de lípidos y proteínas. La reacción de hidrólisis se puede representar por una ecuación reversible de tipo ácido base la cual implica varios pasos; la etapa más lenta es cuando se genera un enlace covalente entre los átomos de oxigeno de la molécula de agua y el átomo de carbono. Posteriormente los enlaces carbono-oxigeno de los grupos funcionales y los iones de hidrogeno desprendidos de la molécula de agua se unen a la molécula de alcohol naciente.
DEL
LA HIDRÓLISIS. La hidrólisis es el proceso químico en el cual una molécula es separada en dos partes por la adición de una molécula de agua. La reacción se lleva a cabo cuando uno de los fragmentos del par molecular gana una molécula de hidrogeno (H+) mientras que el otro grupo recibe un grupo hidroxilo (OH-). Las reacciones de hidrólisis se basan en el rompimiento de tres tipos principales de macromoléculas que son los polipéptidos, los polisacáridos y los ácidos nucleicos, Cuando la molécula está compuesta por almidón el polisacárido es fraccionado en unidades de menor tamaño llamadas dextrinas que son cuantificadas por diferentes métodos (HPLC15, DNS entre
Ill. MATERIALES y REACTIVOS
Materiales: Vaso de precipitado Gradilla papel filtro tubos de ensayo
Reactivos: Solución de Almidón al 0.1% H2So4 concentrado HCL concentrado Reactivo de Lugol y Benedict Sol de KOH al 40% yuca.
lV. PROCEDIMIENTO 1. aislamiento: se tomó un pedazo de yuca, se ralla y mezcla la pasta que se obtuvo con 100 ml de agua, agitamos
vigorosamente y se estrujo atraves de varias capas de papel filtro. El sedimento retenido en el papel, se examinó en el microscopio antes y después de haberle agregado una gota de Lugol. El filtrado se lava por decantación os veces con agua. El sedimento del filtrado se disuelve en 20ml de agua. 2. Reacción de yodo: se tomaros tres tubos de ensayos, en el tubo Nº1 residuo del filtrado, en el tubo Nº 2 filtrado, y en el tubo Nº3 agua se agregó 1ml de agua destilada. a cada uno de los tubos de ensayo se les agrego 2-3 gotas del reactivo de Lugo se observó y comparo. Luego se calentó al mechero y se observaron los cambios. 3. Hidrolisis: se tomaron dos tubos de ensayo limpios y se vierte en uno de ellos 10c.c de solución de almidón 0,1 M y en el otro 10 c.c de solución de almidón aislado en el laboratorio. A cada tubo se le agrego 1 ml de HCL concentrado y calentamos por 10 minutos dejamos enfriar y luego lo sacamos alícuotas y se hacen, pruebas de lugol y de benedict. A la prueba de benedict se le agregado previamente 1 ml de KOH concentrado. Se anotaron observaciones. 4. Prueba de celulosa: se mezcló c.c de agua y 5 c.c de ácido sulfúrico concentrado. Adicionamos el ácido al agua agitando y enfriando al agua corriente.
filtrada o la que pasó a través del papel filtrado se obtuvo amilosa. Y el residuo que es la yuca en si rayada obtuvimos Amilo pectina. Lo que se observó en el microscopio fue: La muestra es de color blancuzca con pequeños círculos pero se encuentran unidos como conglomerados en pequeños grupos. Al agregar Lugol se observó que los puntos se mancharon de color violeta. 2. Reacción de yodo.
Sin calentar
calentando
Nº1
Nº2
Nº3
A el residuo le agregamos 3-lugol cambio de color: tomo un color moradovioleta
Al filtrado le agregam os 3-lugol cambio un poco de color tomo un color violeta claro. Dejamos calentar hasta hervir no hubo cambio. – amilos.
Al agua le agregamo s las 3lugol y no hubo cambio.
Lo calentamos hasta hervir, se gelatino la muestra de almidón. dejamos enfriar
Tabla #1.
3. Hidrolisis. Primero separamos 3 tubos de ensayo. Nº1(10cc almidón 0,1M)
Nª2 (10cc almidón aislado del lab)
Se le agrego 1ml de HCL la solución se calentó al baño maría aprox. 10 minutos al sacarla la solución quedo sin grumos, se puso transparente
Este contenía filtrado, le adicionamos 1ml de HCL y calentamos durante 10 minutos, dejamos enfriar, pero no observamos ningún cambio.
V. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS: 1. aislamiento. Al rayar la yuca agregamos los 100ml de agua y luego se colocó a decantar utilizando un vaso precipitado y papel filtro en esto obtuvimos el residuo y el filtrado. Entonces lo que obtuvimos en el agua
Al calentar tampoco hubo cambio alguno.
Tabla #3.
concentración del reaccionante, en este caso el almidón y los disacáridos. El almidón de yuca tiene un buen potencial para utilizarse en procesos de producción de glucosa y podría sustituir al almidón de maíz, pero en necesario continuar con la investigación en busca de mejorar las tecnologías empleadas en la producción de los derivados del almidón de yuca. La gelatinización es el proceso en el cual los gránulos de almidón se hinchan y absorben agua, permitiendo la lixiviación dela amilosa y la formación de un gel viscoso. Para poder hacer la hidrolisis enzimática es casi que necesario que gelatinice para que la enzima tenga mayor acción; y en el caso de la acida, facilita el rompimiento por parte del agente químico.
4. Prueba de celulosa
CUESTIONARIO.
Se tomó un tubo, se le agrego 1cc de agua+5cc de ácido sulfúrico, sele agrego papel y no pasó nada. Luego se dividió la mezcla en 2 tubos de ensayo.
1. composición química polisacáridos estudiados.
Nº3 (almidón aislante, residuo + agua) Se le agregó 1ml de HCL a la solución, luego se calentó al baño maría por 10 minutos y al sacarla y dejarla enfriar se gelatino.
Tabla #2
Luego se separaron 6 tubos mitad Lugol y mitad Benedict. 3 Lugol
3 Benedict
Nº1 no dio
Nº no dio
Nº 2 se colocó de color amarillo
Nº no dio
Nº 3 Dio
Nº no dio
1cc+lugol 1cc+Benedict Se cambió de Hizo burbujas y color dorado claro. trato de cambiar de color azul, y luego quedo transparente Tabla #4 CONCLUSION.
Se determinó que la hidrolisis enzimática es más efectiva que la química debido a la especificidad de acción de las enzimas. Las reacciones contempladas en el proceso son de primer orden, donde la velocidad de la reacción es exactamente proporcional a la
de
los
R/ Amilosa (almidón no ramificado): formada por la condensación de unidades de glucosa, mediante enlaces glucosídicos alfa 1,4. Por hidrólisis ácida o por enzimas, la amilosa se convierte en un polímero menor, la dextrina. Se separarán maltosas, que por la acción de la enzima maltasa pasan a D-glucosa. Amilopectina (almidón ramificado): es un polisacárido cuyas cadenas principales son restos de glucosa unidos en enlaces alfa 1,4, con ramificaciones cada doce glucosas. Las enzimas amilasas separan maltosas, quedando núcleos de ramificación (dextrina límite). Sobre ellos sólo actúa la enzima Rdesramificante específica. Después, por la acción de la maltasa se obtiene la glucosa.
2. Cuál es la función de la saliva en la hidrolisis del almidón.
5. Porque la celulosa no puede ser digerida.
R/.La ptialina actúa sobre los hidratos de carbono. En la boca por tanto, van apareciendo fenómenos de hidrólisis y grandes moléculas de hidrato de carbono -almidón- que son hidrolizados a moléculas más pequeñas como dextrina y maltosa. La acción de la amilasa salivar es poco importante. Su secreción es a través de las glándulas salivares. En los mamíferos la parte más selectiva en donde más se segrega ptialina es en las glándulas de Von Ebner. Al día se segrega entre 1500 a 2000 ml. De saliva. La saliva no solamente tiene acción enzimática sino que diluye para hacer menos denso el bolo alimenticio.
R/ Porque nuestro organismo no posee una enzima indispensable para la degradación de la celulosa llamada celulasa, la celulosa es un polímero de beta glucosa, todos los polímeros de beta glucosa forman las polisacáridos estructurales( celulosa y quitina) importantes en la composición química de estructuras biológicas( celulosa= pared celular de células vegetales, quitina= exoesqueleto de los artrópodos), sin embargo, todos los polisacáridos formados por la polimerización de alfa glucosa son degradados por poseer las enzimas y los sistemas enzimáticos para su degradación( almidón, glucógeno), los herbívoros y algunos insectos( cucarachas, termitas) pueden utilizar a la celulosa como fuente de energía y degradarla a la misma por poseer la enzima celulasa.
3. Estado natural y función biológica de los polisacáridos. R/ función bilógica: Consiste en almacenar glucógeno. Y sus estados naturales se encuentran presentes en tejidos animales y vegetales. 4. Reacción yodo en los polisacáridos R/ Es la Reacción del Lugol Este método se usa para identificar polisacáridos. El almidón entra en contacto con unas gotas de Reactivo de Lugol (disolución de yodo y yoduro potásico) y toma un color azul-violeta característico. La coloración producida por el Lugol se debe a que el yodo se introduce entre las espiras de la molécula de almidón. No es por tanto, una verdadera reacción química, sino que se forma un compuesto de inclusión que modifica las propiedades físicas de esta molécula, apareciendo la coloración azul violeta.
REFERANCIAS BIBLIOGRAFICAS. 1.http://www.bdigital.unal.edu.co/3882/1/ 293752.2010.pdf 09/05/13 (WILHER ANDRÉS VILLADA PINILLAIngeniero Químico) 2.ensayos/HidrólisisDelAlmidón/23943564.html 09/05/13 (Martin G. Dario Alonso , Sandoval A. Karen Natalia , Garcia C. Jose Mauricio)
EN ESTA PRACTICA TERMINAMOS DE REALIZAR UNA PARTE DEL INFORME ANTERIOR SOBRE LOS ACIDOS NUCLEICOS QUE SE DARA ACONTINUACION. Prueba:
*Fosfato *Pentosa
SOBRENADANTE LENTEJA.
1. le adicionamos a las 2 muestras 3 ml de etanol al 95% luego las pasamos a centrifugar a 4000 revoluciones por 10 minutos.
SOBRENADANTE HIGADO. 1. luego que sacamos de centrifugar se separan 2 capas sobrenadante y residuo. En el residuo quedaron los ácidos nucleicos y el sobrenadante lo desechamos Muestra 3 Le adicionamos 3ml de KOH y se llevó a baño de maría por 30 minutos pudimos observar que en la prueba no ocurrió ningún cambio. Luego edificamos la solución con 2 ml de HCL y notamos que este perdió color. Luego tomamos el sobrenadante PENTOSA
FOSFATO
Al sobrenadante le agregamos 0,5 ml de solución de Benedict a 0,4% es ácido acético, luego lo llevamos a baño de maría por 10 minutos y notamos que no hubo ningún cambio.
A 1ml de sobrenadante, se le adiciono 1 ml de ácido molibdico. Mezclamos bien y luego lo dejamos en reposo por 10 minutos. Notamos que esta tomo una coloración Verdosa. Luego mezclamos y lo dejamos en reposo y notamos que se formaron 2 capas una de residuo y de sobrenadante el residuo se formó una especia de arenilla. Dio positiva.
1. luego que sacamos de centrifugar se separan 2 capas sobrenadante y residuo. En el residuo quedaron los ácidos nucleicos y el sobrenadante lo desechamos Muestra 3 Se observó que la muestra tomo una coloración violeta y pequeñas partículas. Luego que edificamos la solución con 2ml de HCL, notamos que este tomo un color amarillo con pequeñas partículas violetas que luego con el tiempo fueron desapareciendo PENTOSA Notamos que no tomo ningún color
FOSFATO
