ÍNDICE
Pag. Introducción.............................................................................03 Fundamento................................................. Fundamento.............................................................................04 ............................04 Reacciones Químicas........................................................... Químicas...............................................................08 ....08 Cálculos experimentales............................ experimentales..........................................................09 ..............................09 Resultados...............................................................................10 Discusión de resultados...........................................................11 Conclusiones............................................................................12 Recomendaciones....................................................................12 Bibliografía...............................................................................13
INTRODUCCIÓN 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. Se encuentra en abundancia en los cereales como el trigo, arroz, maíz, avena y cebada; en las leguminosas como los frejoles, arvejas, lentejas y en los tubérculos como las papas, etc Es debido a esta importancia alimenticia que tiene el almidón que en este segundo informe daremos cuenta de la determinación del porcentaje de almidón presente en nuestra muestra: “maicena” a través de la cantidad de dextrosa presente, para lo cual primero se debe desfragmentar la cadena de polisacárido para poder obtener la dextrosa. Para lo cual se puede hacer uso de dos métodos: Acción enzimática, con la enzima alfa amilasa que puede ser de origen fúngico (aspergillus oryzae), bacteriano y del páncreas. Como es sabido, el almidón está formado por la fracción amilosa de cadena recta de moléculas de glucosa unidas por enlaces glucosídicos alfa-1,4; en tanto que la fracción amilopectina, además de la cadena recta, presenta ramificaciones con enlaces glucosídicos 1,6. La alfa-amilasa cataliza la hidrólisis de la cadena lineal (amilosa) y la ramificada (amilopectina) del almidón, rompiendo enlaces 1,4 interiores (endoamilasa) para formar una mezcla de dextrinas produciendo una hidrólisis parcial con obtención de maltosa, glucosa y dextrina límite que es una cadena ramificada y para poder romperla se necesita de α-1-6 glucosidasa. El segundo método y el que vamos a utilizar en esta práctica es la hidrólisis ácida, que consiste someter al almidón a un ácido fuerte y a una temperatura elevada por un lapso de tiempo determinado, a fin de romper los enlaces y que se puedan liberar las dextrosas para que podamos cuantificarlas.
FUNDAMENTO CARBOHIDRATOS
Son los componentes más abundantes de los alimentos y los más ampliamente distribuidos. Los carbohidratos son derivados aldehídicos o cetónicos de alcoholes superiores polivalentes (más de un OH).
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Clasificación
Se clasifican en base al número de moléculas que los componen. Monosacáridos (azúcares simples): No se pueden hidrolizar en moléculas más sencillas, pueden subdividirse en triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, según el número de átomos de carbono que tengan. Disacáridos: Son compuestos que están formados por dos moléculas de monosacáridos. Oligosacáridos: Están formados de 3 a 6 moléculas de monosacáridos. Polisacáridos: Al ser hidrolizados dan más de 6 moléculas de monosacáridos.
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Identificación
La identificación de los carbohidratos en base a sus propiedades, Las muestras a identificar son las siguientes: agua como testigo negativo, glucosa, fructosa, galactosa, sacarosa, almidón, amilasa, lactosa y arabinosa. Las propiedades químicas y físicas de los carbohidratos varían de acuerdo a su composición, por lo que se han diseñado pruebas específicas para su detección y cuantificación. Los monosacáridos, como la glucosa y la fructosa, poseen grupos funcionales hidroxi o ceto, los cuales son reactivos químicamente. Una de sus propiedades es reducir el cobre de Cu+2 a Cu+1, observándose un cambio característico de color, de azul a naranja o rojo ladrillo. Si se mide el volumen de solución de un carbohidrato necesaria
para precipitar una cantidad medida de solución de cobre, se puede determinar la concentración del carbohidrato; lo que permite evidenciar el poder reductor de estos azucares. Para determinar la cantidad de almidón en cada alimento primero tenemos que romper la estructura compleja del almidón para esto hacemos hidrólisis ácida. ALMIDÓN
Probablemente no existe otro compuesto orgánico tan ampliamente distribuido en los vegetales como el almidón. Es el producto de asimilación más importante de la fotosíntesis y constituye la principal sustancia de reserva de los vegetales. Químicamente el almidón o fécula es un polisacárido homogéneo que está formado por una mezcla de dos polisacáridos estructuralmente diferentes: ♦
Amilosa
Es una molécula lineal que consiste típicamente de 200 a 20,000 unidades de glucosa que se despliegan en forma de hélix como consecuencia de los ángulos en los enlaces entre las moléculas de glucosa.
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Amilopectina
Está compuesta por cadenas laterales cortas conteniendo aproximadamente 30 unidades de glucosa se unen con enlaces 1α→6 cada veinte o treinta unidades de glucosa a lo largo de las cadenas principales. Las moléculas de amilopectina pueden contener hasta dos millones de unidades de glucosa.
La hidrólisis ácida por acción del HCl a 100ºC produce un rompimiento total de los enlaces que mantienen unido a los monómeros del almidón y se forma glucosa, maltosa e isomaltosa.
IDENTIFICACIÓN POR EL REACTIVO DE FEHLING
Para determinar la cantidad de almidón en cada alimento primero tenemos que romper la estructura compleja del almidón para esto hacemos hidrólisis ácida. Luego después de hacer la ruptura identificamos a la glucosa con el reactivo de Fehling. ♦
El reactivo de Fehling
Es una reacción que identifica carbohidratos con capacidad reductora, se basa en que algunos azúcares en un medio fuertemente alcalino y en presencia de oxígeno o de diversos agentes oxidantes ej. Cu, Ag dan las reacciones de reducción que dependen de la existencia de un grupo carbonilo libre como glucosa, galactosa, fructosa, maltosa y lactosa. Esta reacción se fundamenta cuando calentamos una solución de Cu (OH)2 en un medio alcalino formamos óxido cúprico (negro) CuO y en presencia de sustancias reductoras se precipita como oxido cuproso de color café rojizo pardo. Solución A: contiene sulfato de cobre, mientras que la solución B: contiene tartrato de sodio y potasio e Hidróxido de potasio. El reactivo de Fehling, también conocido como Licor de Fehling, es una disolución descubierta por el químico alemán Hermann von Fehling y que se utiliza como reactivo para la determinación de azúcares reductores. El licor de Fehling consiste en dos soluciones acuosas: Sulfato de cobre cristalizado; agua destilada. Sal de Seignette (Tartrato mixto de Potasio y Sodio), solución de hidróxido de sodio. Ambas se guardan separadas hasta el momento de su uso para evitar la precipitación del hidróxido de cobre (II).
El ensayo con el licor de Fehling se funda en el poder reductor del grupo carbonilo de un aldehído. Éste se oxida a ácido y reduce la sal de cobre (II) en medio alcalino a óxido de cobre (I), que forma un precipitado de color rojo. Un aspecto importante de esta reacción es que la forma aldehído puede detectarse fácilmente aunque exista en muy pequeña cantidad. Si un azúcar reduce el licor de Fehling a óxido de cobre (I) rojo, se dice que es un azúcar reductor. Se utiliza como reactivo para la determinación de azúcares reductores. ALMIDÓN DE MAÍZ
El almidón de maíz es un polisacárido natural obtenido de la molienda húmeda del grano. El método de obtención del almidón de maíz es la molienda húmeda la cual es una técnica que permite separar algunas de las partes del grano en sus constituyentes químicos. Las operaciones que tienen lugar en este método se describen a continuación: Secado El maíz es un producto que una vez recolectado, suele tener niveles de humedad demasiado elevados, por lo que para su adecuado almacenamiento debe sufrir un proceso de desecación. Este secado se debe efectuar a temperaturas menores de 54 °C, ya que a temperaturas mayores se producen alteraciones en la proteína, que provocan el hinchamiento del grano en la maceración y una mayor tendencia de éste a retener el almidón. Por otra parte, si en el secado se superan los 54 °C, el germen se pondrá gomoso y tenderá a unirse en una suspensión de maíz sólido, cuando para su separación debe flotar en éste, con lo que el almidón retendrá un alto porcentaje de aceite. .
El SO2 se utiliza para detener el crecimiento de microorganismos que originarían putrefacción y para facilitar que el almidón se libere con más facilidad de la proteína. Maceración Tras una limpieza del maíz, éste se sumerge en agua, con un contenido del 0,1 - 0,2 % de SO2, la temperatura se controla para que permanezca entre 48 - 52 °C, y se mantiene así durante 30 - 50 horas. A este proceso se le denomina maceración, y se realiza en una serie de depósitos a través de los cuales se bombea agua a contracorriente. Con este proceso el grano se ablanda, y conseguimos por tanto, favorecer la posterior separación de cáscara, germen y fibra. .
El germen recuperado se lava y se elimina el almidón adherido para posteriormente ser escurrido en prensas y secado en secaderos rotatorios a vapor. Una vez seco el germen, se destina principalmente a la producción de aceite. Separación del germen. Una vez macerado el maíz, éste se debe triturar con agua, de forma grosera, en un molino de fricción. Separación almidón - proteína . Después de la separación del germen, el material restante se criba y las partículas más gruesas como cáscara y trozos de endospermo se vuelven a moler con rodillos de piedras, de puntas de acero o de impacto. Tras este proceso, la fibra tiende a permanecer en
tamaños más grandes, por lo a fin de eliminarla, se criba el producto en tambores rotatorios, y una vez separada, se lava para eliminar el almidón adherido, tras lo cual se prensa y se deseca para su uso como alimento de ganado. Las fibras finas que interfieren en la posterior separación del almidón y la proteína, se deben eliminar en agitadores giratorios dotados de una fina tela de nylon. Tras la separación de la fibra, el almidón y la proteína restantes se separan por medio de grandes centrífugas continuas, o bien con hidrociclones, ya que el almidón es más denso que la proteína. El gluten se somete posteriormente a centrifugación para eliminar el agua y después se deseca quedando un producto muy rico en proteína y muy valorado en alimentación animal. El almidón, una vez separado, contiene todavía mucha proteína y debe ser purificado por medio de centrifugación o con hidrociclones, aunque más pequeños y en mayor número que los utilizados en el caso del germen; el almidón, así obtenido, se filtra y seca a 5 - 12 % de humedad en hornos o túneles de secado, y todavía posteriormente, se suele secar hasta el 1 - 7%, según países mediante secado a vacío. Tabla. Composición en hidratos de carbono de los cereales Cereal
Almidó Celulos Hemicelulo b Pentosan Azúcare n a sa -glucana as s libres s
Avena entera
4,6
3,2
1,3
Cebada
5,8
7,5
3,5
Maíz
70
2
3
-
6,2
1,9
Trigo
60
2
5
0,8
4,9
2,3
REACCIONES QUÍMICAS ♦
Reacción de hidrólisis ácida HCl calor
(C 6 H 10 O5 ) n →C n (H 2 O)
H C l c a l o r →
a l m i d ó nd e x t r
n -1
♦
Reacción de neutralización
n e u t r ca il ói nz a N a O H →
d e x t r i n a s O l i g o is da o→c samr a l t →o gs al cu o as ♦
Identificación con el reactivo de fehling
kkk Na COH +2Na2
Compl OH COONa COONa Solubl OH +
+ Cu2O + 3NaOH
El cobre cambia su estado de oxidación de +2 a +1, produciendo oxido de cobre(I), precipitado, de color rojo ladrillo.
OH
OH
CHOH CÁLCULOS EXPERIMENTALES OH OH ♦
Datos experimentales
OH
Muestra
NaOOC-C-O
Peso de la
Volumen
Volumen de
muestra
de pre
titulación
titulación
Harina de chuño (1)
OH
CH2OH 2.0459 g
17.8 mL
CHOH
17.8 mL
Harina de chuño (2)
2.0858 g
27 mL
24.5 mL
Maicena
2.0149 g
17.5 mL
17.2 mL
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Cálculos
Para la muestra de maicena (17.2 mL), según cuadro: 17 → 289 (-) 18 → 274 1 → -15 Como 17.2 – 17 = 0.2 → -3 Entonces
C = 289 - 3 = ∴
286 ← mg/100mL
C =2,86 mg/mL
Reemplazando en la fórmula con los datos experimentales: %almidon %almidon %almidon
=Cx
500
x
100
1000 500 = 2,86 x 1000 =
m
x0,9
100
x
2,0149
x0,9
63,87
RESULTADOS Muestra Harina de chuño (1) Harina de chuño (2) Maicena
% de almidón 60,82 43,87 63,87
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
La cantidad de almidón presente en la maicena es similar al contenido de la harina de chuño del grupo 1, lo cual nos indica que son similares pero de todas maneras se nota que la maicena contiene un poco más que la harina de chuño.
Notamos que la cantidad de volumen gastado de la bureta es indirectamente proporcional al porcentaje de almidón presente en la muestra, es decir, a más gasto de volumen, menor es el porcentaje de almidón.
Aunque el error cometido al momento de la titulación sea pequeño, los resultados varían enormemente.
Según bibliografía, el contenido de almidón en el maíz es de 70%, ya que la maicena es su derivado, su contenido de almidón debería ser cercano, pero se debe tomar en cuenta que en todo proceso industrial siempre se generan pérdidas en el proceso.
CONCLUSIONES ♦
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Podemos concluir la presencia de carbohidratos en alimentos como maicena El método de hidrólisis ácida es un paso importante para que se pueda observar la presencia de monosacáridos en las muestras, ya que hay ruptura de enlaces glicosídicos. El método con el reactivo de Fehling es importante para el reconocimiento de carbohidratos reductores tales como la dextrosa o comúnmente denominada glucosa.
RECOMENDACIONES
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Tener cuidado al momento de manipular la muestra, esto es, manipular con ayuda de pinzas para evitar perder masa de la muestra. Calibrar la balanza antes de ser utilizada. Impedir que la muestra quede en las paredes de la fiola. Si esto ocurre, tratar de incorporarla con los reactivos o el agua a utilizar. La titulación debe ser en caliento, esto es, directamente en la hornilla. Tratar de que así sea. Tomar medidas correctas en la pretitulación y titulación.
BIBLIOGRAFÍA ♦
www.scientificpsychic.com/fitness/amylopectin.gif
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http://docencia.izt.uam.mx/epa/archivos/quimalim/almidon_celu losa.pdf
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http://webdelprofesor.ula.ve/farmacia/ablan/materias/Ciencia %20de%20alimentos/carbohidratos.pdf
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Calvo, Miguel. Estructura del almidón. [Online]. [Octubre 2006]. Disponible en: http://www.milksci.unizar.es/bioquimica/temas/azucares/almido n.htm
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Memorias Cereales. [Offline]. [Octubre 2006]. Disponible en: http://www. qui.reduc.edu.cu
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http://revistaing.uniandes.edu.co/pdf/27a6.pdf
