PRÁCTICA PRÁCTIC A N° 4: OBTENCIÓN DE GLUTEN A PARTIR PARTIR DE LA HARIN HARINA A DE TRIGO I. INTR INTROD ODUC UCCI CION ON La harina de trigo es el principal ingrediente para la elaboración de pan, sus componentes son: almidón (70 – 75 %), agua (14 %) prote!nas (10 " 1# %), adem$s adem$s de polisa polisac$r c$rido idos s no del almidó almidón n (# " %) partic particula ularme rmente nte arabino&ilanos l!pidos (#%)' Las prote!nas de la harina de trigo pueden clasiicarse con base base en su solubilidad solubilidad su uncionalidad' on on respecto a su unc uncio iona nali lida dad, d, las las prot prote! e!na nas s se pued pueden en clas clasi iic icar ar en alb* alb*mi mina nas, s, globulinas, gliadinas gluteninas debido a su e&tracción con agua, solución de sal diluida, solución de alcohol solución de $cidos o $lcalis diluidos, respecti+amente esta clasiicación ue desarrollada por -sborne (1.#4)' /esde el punto de +ista de la uncionalidad de las prote!nas, se pueden distinguir dos grupos: prote!nas pertenecientes al gluten con un desempeo mu importante en la elaboración del pan prote!nas no pertenecientes al gluten gluten,, con un desemp desempeo eo secund secundari ario o en la elabor elaborac ación ión del del pan' pan' Las prot prote! e!na nas s del del glut gluten en repr repres esen enta tan n entr entre e un 0– 0–5 5 % del del tota totall de las las prot prote! e!na nas s del del trig trigo, o, Las Las prot prote! e!na nas s del del glut gluten en se encu encuen entr tran an en el endospermo del grano de trigo maduro donde orman una matri2 continua alrededor de los gr$nulos de almidón' Las prote!nas de gluten son en gran parte parte inso insolu lubl bles es en agua agua o en solu soluci cion ones es de sale sales s dilu diluid idas as'' 3ued 3ueden en distinguirse dos grupos uncionalmente distintos de prote!nas de gluten: gliadinas ue son monomricas gluteninas ue son polimricas estas *ltimas se subclasiican en e&tra!bles no e&tra!bles (6ega, (6ega, #00.)' l gluten gluten es respon responsab sable le de las propie propiedad dades es el$sti el$sticas cas de la masa masa de harina' n la masa propiamente elaborada, el gluten toma la orma de una malla ormadas de ibras ue constituen la estructura de dicha masa' La naturale2a de esta malla en consecuencia el n*mero la naturale2a de las ibrillas debe ser tal, ue la masa pueda pasar las pruebas !sicas de calidad (89, #005)' n la red de gluten, la elasticidad est$ determinada por los enlaces disuluro intermoleculares entre las gluteninas, mientras ue ue la +isc +iscos osid idad ad est$ est$ dete determ rmin inad ada a por por la racc racció ión n mono monom mri rica cas s de gliadinas, gliadinas, teniendo teniendo solamente solamente enlaces enlaces disuluro disuluro intramolec intramoleculare ulares s (6ega, (6ega, #00.)'
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO SEDE-HUAMACHUCO l gluten puede ser e&tra!do de la harina por la+ado sua+e de una masa (harina ; agua), con un e&ceso de agua o una solución salina' La maor parte del almidón mucha otra materia soluble es remo+ida por este la+ado, hasta ue el gluten es obtenido como una goma conteniendo cerca del 0% del total de la prote!na de la harina' l gluten puede ser $cilmente pesado su elasticidad anotada por estiramiento (89, #005)' Las prote!nas de trigo aportan +alor nutriti+o en sus órmulas' l peril de amino$cidos de las prote!nas de trigo se caracteri2a por altas cantidades de glutamina, prolina, metionina ciste!na' Las prote!nas de trigo no tienen actores anti"nutricionales s! un magn!ico ni+el de contenido en prote!nas digestibles totales' < pesar de los procesos de modiicación, las propiedades nutricionales t!picas de las prote!nas de los cereales se mantienen' l +alor calórico de las prote!nas de trigo es apro&imadamente 17 =>?g producto seco (<@L8@, #01)' sta pr$ctica de laboratorio, tiene como obAeti+o, e&traer las prote!nas del gluten del trigo, e+aluar sus propiedades nutricionales, as! como disear un producto a base de estas prote!nas, su en+asado etiuetado'
OBJETIVOS
trigo' Baber de cuanto de gluten se puede obtener a partir de un =ilogramo de harina de trigo'
HISTORIA DEL GLUTEN
acopo CartholomeD Ceccari, un proesor de Eu!mica de la 8ni+ersidad de Coloa, descubrió el gluten en 17#, cuando lo aisló la+ando a mano una masa de harina' Lo describió
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO SEDE-HUAMACHUCO como un material gelatinoso opuesto a cualuier material soluble amil$ceo' Fgualmente, obser+ó ue este material gelatinoso, una +e2 aislado, no era capa2 de ser me2clado m$s con agua ten!a propiedades !sicas *nicas (Ceach, 1.G1)' ste descubrimiento ue signiicati+o porue hasta ese momento se pensaba ue las prote!nas eran solo de origen animal' l siguiente paso en la in+estigación del gluten ocurrió en 1#, cuando -sborne 6oorhees desarrollaron el procedimiento de raccionamiento hasta ho utili2ado' Las prote!nas del gluten ueron separadas en cuatro racciones sobre la base de dierencias en solubilidad en el sistema cl$sico de cuatro sol+entes: agua, sal diluida, 70 % etanol $cido?$lcali diluidos, ue corresponden a albuminas, globulinas, prolaminas glutelinas, respecti+amente (-sborne H 6oorhees, 1.)' 9inguna de las prote!nas indi+idualmente pod!a ser clasiicada correctamente como gluten' Bin embargo, la combinación de prolamina glutelina produAeron el producto descubierto por Ceccari dos centurias antes' -sborne (1.07) describió sus componentes proteicos como racción gliadina monomrica racción glutenina polimrica mu agregada' l tercer descubrimiento maor, ue cambió el entendimiento del gluten, ue la publicación de Calls Iale (1.G), en la ue se describió el desdoblamiento del gluten despus de la adición de agentes reductores' Los autores e&aminaron la prdida de integridad del gluten en presencia de compuestos como ciste!na glutatión' 9o ueron capaces de identiicar el enómeno pensaron ue podr!a estar relacionado con la acti+ación de una en2ima ue tro2aba los enlaces disuluros' l halla2go inad+ertido ue el reconocimiento de ue los enlaces disuluros son necesarios para la estructura uncionalidad del gluten'
COMPOSICIÓN DEL GLUTEN l gluten del trigo contiene alrededor de 0 % de prote!nas, 5 a 10 % de l!pidos, almidón residual, carbohidratos prote!nas insolubles en agua entrapadas en la masa (9ierle l Caa, 1..0)' st$ compuesto de dos clases principales de prote!nas: gliadina (una prolamina) glutenina (una glutelina)'
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO SEDE-HUAMACHUCO Las gliadinas son un grupo de prote!nas con propiedades similares' Be caracteri2an
por
su
solubilidad
en
carbinoles
ali$ticos
ineriores,
especialmente etanol, en algunos carbinoles arom$ticos como el enol' Be les conoce como prote!nas solubles en alcohol' Jienen un peso molecular promedio de 40,000, son de cadena simple e&tremadamente pegaAosas cuando se hidratan'
mu
marcado sus patrones electroorticos no son aectados por condiciones ambientales (Killman H Cushu=, 1.7.)' Las gluteninas son un grupo heterogneo de prote!nas' Be caracteri2an por su solubilidad en $cidos $lcalis diluidos' Bon de cadena m*ltiple peso molecular +ariable (de 10,000 a +arios millones) ue comprende a gluteninas de baAo ele+ado peso molecular resiente gomosa, pero propensa a la ruptura' Las gluteninas, aparentemente, proporcionan a la masa la propiedad de resistencia a la e&tensión (Iosene, 1..4)' studios de reconstitución han indicado ue para una cosecha de una +ariedad en particular de trigo, la cantidad relati+a de glutenina est$ directamente relacionada con la resistencia a la e&tensión de la masa (@acitchie, 1.0, 1.7)' Bin embargo, debido a la solubilidad inconsistente de las racciones de gliadina glutenina, a la superposición de sus componentes, resulta di!cil demostrar esta relación para dierentes +ariedades cosechas' La disponibilidad de nitrógeno durante el crecimiento del trigo es un actor ue determina el rendimiento de la cosecha, las prote!nas del gluten la calidad del grano (Mianibelli H Barandon, 1..0)' l contenido de prote!na del trigo depende en gran medida de actores agronómicos ambientales como el nitrógeno la humedad del suelo, la temperatura durante las etapas de crecimiento (Cushu=, 1.5)' Los trigos comunes (duros sua+es) son he&aploises, es decir, contienen tres genomas <, C /, mientras ue el trigo
durum
es tetraploide
contiene solo genomas < C' los cient!icos han encontrado la locali2ación en el cromosoma de algunos de los genes para prote!nas polipptidos espec!icos (Iosene, 1..4)'
PROTEÍNAS DEL GLUTEN
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO SEDE-HUAMACHUCO Las prote!nas del gluten son las prote!nas de almacenamiento del trigo' Bon $ciles de aislar porue son insolubles en agua' Jienen ele+ado contenido de $cido glut$mico prolina, baAo contenido de lisina baAa densidad de carga (Iosene, 1..4)' l gluten sir+e como uente primaria de carbono, nitrógeno Nen menor medidaN a2ure de la planta inmadura' La glutamina es el amino$cido m$s abundante , Aunto con la prolamina la glicina, conorma m$s del 50 % de los amino$cidos residuales en el gluten (Iosene, 1..4)' sto puede limitar los tipos de conormaciones estructurales secundarias ue son posibles para el gluten, especialmente si los tres amino$cidos tienden a ser locali2ados
en
posiciones
conser+adas
en
moti+os
repetiti+os'
spec!icamente, el tipo FF O (iPi Q enlaces de hidrogeno) en menor grado el tipo F O son las conormaciones m$s probables cuando una &" prolina"glicina"& es abundante (Iorton et al', #00G)' -tras caracter!sticas adicionales del gluten son el n*mero relati+amente ele+ado de amino$cidos hidroóbicos residuales (apro&imadamente 5 %) la baAa densidad de carga debido a la relati+a carencia de amino$cidos b$sicos a la presencia de la orma amida de los amino$cidos $cidos' @etionionina, triptóano lisina son los amino$cidos limitantes en el gluten (Iosene, 1..4)'
MODELOS DEL GLUTEN La interacción entre gliadina glutenina en la presencia de agua energ!a mec$nica es la ue resulta en la ormación del gluten' La glutenina la gliadina proporcionan dierentes propiedades reológicas a la masa luego de haberse ormado una estructura din$mica' Be estima ue la gliadina contribue a la e&tensibilidad, mientras ue la glutenina contribue a la elasticidad' n el conte&to de una masa, especialmente la de pan, se dice ue el gluten orma una red continua ue esta red es la responsable por las propiedades +iscoel$sticas *nicas del gluten' /i+ersos modelos han
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO SEDE-HUAMACHUCO sido propuestos a tra+s de los aos para describir las bases de la red del gluten ue le permiten tener estas caracter!sticas reológicas *nicas' Dart (1.G, 1.7#, 1.77) propuso ue el enlace aleatorio de las gluteninas por enlaces disuluro intercatenarios, la cabe2a"cola, dein!a la reolog!a de la red del gluten, especialmente su elasticidad' l modelo, sin embargo, no indicaba un rol espec!ico de las gliadinas' 9o obstante, el reconocimiento de ue la glutenina polimrica es la responsable cla+e de la naturale2a contin*a de la red sus propiedades el$sticas han impulsado a comprender meAor su comportamiento' Rasarda et al' (1.7G) propusieron ue las gluteninas ormaban *nicamente enlaces disuluros intercatenarios las interacciones no co+alentes entre molculas conduc!an a la creación de la red de gluten' stas interacciones no co+alentes son dependientes, sin embargo, en la ormación de conormaciones estructurales especiicas por las gluteninas sobre la ormación de enlaces disuluros intramoleculares' Rhan Cushu= (1.7.) propusieron una teor!a h!brida en la cual la glutenina era capa2 de ormar enlaces disuluros inter" e intramoleculares' Fdentiicaron dos racciones de gluten: una de baAo peso molecular, ue orma enlaces no co+alentes uertes, otra de ele+ado peso molecular, ue orma enlaces disuluros' Los enlaces disuluros intermoleculares permiten el desarrollo de una red polimrica, mientras ue la estabilidad reuerida para interacciones no co+alentes es proporcionada por las gluteninas disuluras enla2adas intramolecularmente'
II. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO II.1. Ma!"#a$!% Iarina de trigo /epósitos olador stua
II.1.1. R!a&#'(% II.).
P"(&!*#+#!,( II.).1. O!,&#, *!$ /$0!, (" !$ +2(*( *!$ $a'a*( 1' #' ' 4'
Be tomó un depósito de 1 =g' Be colocó en el depósito 1 Rg de harina de trigo' @ida G00 mL de agua destilada con una probeta' oloue la harina sobre la bandeAa esparcindola de tal manera ue uede un espacio en el centro, se agregó gota a gota los
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO SEDE-HUAMACHUCO 500mL de agua (en +ol*menes de #00mL) en el centro me2cle poco a poco hasta ormar una bola de masa irme' 5' /eAe reposar la masa por media hora a temperatura ambiente' G' oloue la masa en el colador'
III.RESULTADOS Tigura 1
Tigura #
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IV.DISCUSION
Bi obser+amos los resultados obtenidos, tienen caracter!sticas distintas, en la muestra en donde no lo esparcimos adecuadamente donde el gluten obtu+o un olor desagradable esto se debe a ue no se e+aporo el agua en su totalidad la prote!na entro en descomposición' uando la prote!na se e&traAo de la estua se pudo obser+ar ue ten!a una
composición r$gil en donde era totalmente dierente cuando se e&traAo recientemente' 3arec!an peueas laminas ue se romp!an $cilmente este proceso ocurre cuando las prote!nas se desnaturali2an, se pudo rescatar de ue si se cumple conorme a la teor!a, ue las prote!nas desnaturali2an
por acción del calor' Be reuiere maor in+estigación en los par$metros de calidad del gluten
para poder deinir el uso de la harina para un producto en particular' 8na harina de calidad es auella ue puede desarrollar un buen gluten'
V. CONCLUSIONES
n conclusión se aprendió el proceso de cómo obtener gluten a partir de
harina de trigo' Jambin se pudo saber de u de un =ilogramo de harina de trigo se obtiene apro&imadamente 140 g de gluten'
VI.RECOMENDACIONES
derramar as! obtener la cantidad correspondiente' 3ara no tener alteraciones en la e&tracción del gluten, al momento de ser lle+ado a la estua se recomienda e&tender bien para ue las prote!nas
no suran descomposición obteniendo un gluten de meAor calidad' @anipular con cuidado la masa no golpear para ue la consistencia no se pierda' Be recomienda e&primir bien el gluten al momento de ser la+ado' eali2ar pr$cticas conociendo el tipo de trigo utili2ado para conocer en cuanto +ar!a la concentración de gluten por cada especie'
VII.
RE3ERENCIAS BIBLIOGRA3ICAS
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO SEDE-HUAMACHUCO 89' #005' -btención del gluten de la harina de trigo' 3r$cticas integrales FF' 6ega Musta+o' #00.' 3rote!nas de la harina de trigo: clasiicación propiedades uncionales' Jemas de iencia Jecnolog!a' 1()' pp' #7"#' 6illanue+a T', ' (#014)' l gluten del trigo su rol en la industria de la paniicación' Fngenier!a Fndustrial' FBB9 10#5"..#.' Iistoria del gluten, composición del gluten, prote!nas del gluten,
pp' ##"#7' 8ni+ersidad de
Lima' Ceach, ' (1.G1)' Ceccari o Cologna: Jhe disco+erer o +egetable protein' >' Iist' @ed', #G, 54"7' Cushu=, U' (1.5)' Tlour proteins: Btructure and unctionalit on dough and bread' ereal Toods Uorld, 0, 447"451'
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