Química de los CerealesQuímica de los CerealesQuímica de los CerealesQuímica de los Cereales

Facilitador: Lic. Marlene De PaduaFacilitador: Lic. Marlene De Padua

¿ QUE SON LOS CEREALES?¿ QUE SON LOS CEREALES?¿ QUE SON LOS CEREALES?¿ QUE SON LOS CEREALES?

SON FRUTOS DE ALGUNAS PLANTAS HERBACEAS MONOCOTILEDONEAS DE LA FAMILIA GRAMINEAS.

LOS PRINCIPALES CULTIVOS DE CEREALES DEL MUNDO SON:

TRIGO, ARROZ, MAIZ, CENTENO, CEBADA, AVENA, SORGO Y MIJO.

¿ QUE SON LOS CEREALES?¿ QUE SON LOS CEREALES?¿ QUE SON LOS CEREALES?¿ QUE SON LOS CEREALES?

CADA GRANO ES EL “FRUTO CADA GRANO ES EL “FRUTO MADURO” DE LA PLANTA.MADURO” DE LA PLANTA.

ESTOS FRUTOS SE ESTOS FRUTOS SE DENOMINAN “CARIOPSIS” DENOMINAN “CARIOPSIS”

CARIOPSIDES CARIOPSIDES DESNUDASDESNUDAS

SON LOS GRANOS QUE TIENEN UN CUBIERTA EXTERIOR (PERICARPIO) FUERTEMENTE ADHERIDA Y NO TIENEN CASCARA.

TRIGO, CENTENO, MAIZ Y LOS TIPOS DE SORGO Y MIJO DESNUDOS, ENTRAN EN ESTA CLASIFICACION.

CARIOPSIDES VESTIDASCARIOPSIDES VESTIDAS

ADEMAS DEL PERICARPIO, ESTOS GRANOS TIENEN LAS GLUMAS FUSIONADAS QUE CONSTITUYEN LA CASCARA.

CEBADA, ARROZ , AVENA Y LOS TIPOS VESTIDOS DE SORGO Y MIJO, ENTRAN EN ESTA CLASIFICACION.

LA ESTRUCTURA ANATÓMICA DE

TODOS LOS GRANOS DE CEREALES ES

BÁSICAMENTE SIMILAR,

DIFERENCIÁNDOSE UN CEREAL DE

OTRO SOLO EN CIERTOS DETALLES:

ESTRUCTURA DE LOS ESTRUCTURA DE LOS GRANOS DE CEREALGRANOS DE CEREAL

VARIACIONES EN LA VARIACIONES EN LA COMPOSICIÓN QUÍMICACOMPOSICIÓN QUÍMICA

El elevado contenido de lípidos de la avena.

Bajo contenido de almidón de la avena, la cebada y el centeno y su elevado contenido de carbohidratos no amiláceos.

Entre los cereales existen también diferencias en el contenido de vitaminas del grupo B.

ESTRUCTURA DE UN ESTRUCTURA DE UN GRANO DE CEREAL (Trigo)GRANO DE CEREAL (Trigo)

Pericarpio Afrecho o salvado): 5-7%: Protección, pérdida de agua, insectos. Fibra y cenizas

Endospermo (semilla): Celdas de almidón embebidos en una matriz proteica. Aleurona y subaleurona

Germen (embrión): carga genética para el nacimiento de una nueva planta

(Pericarpio)

CORTE LONGITUDINAL DEL GRANO DE TRIGOCORTE LONGITUDINAL DEL GRANO DE TRIGO

                                                                                                                                                      

EL MAIZ:EL MAIZ: Zea mays L.Zea mays L. SE CULTIVA EN REGIONES QUE POSEEN

UN PERIODO LIBRE DE HELADAS

NO INFERIOR A 90 DIAS.

CLASIFICACION: DENTADO: Zea mays indentata REVENTON: Zea mays everta BLANDO O HARINOSO: Zea mays amylacea DULCE: Zea mays saccharata

EL MAIZ:EL MAIZ: Zea mays L.Zea mays L. ORIGINARIO DE AMÉRICA, SU ORIGEN ES

EL DE LAS VARIEDADES DE TEOSINTE EN MEXICO.

EN LA ALIMENTACIÓN DE HUMANOS SE CONSUME BÁSICAMENTE BAJO DOS DISTINTAS MODALIDADES DE PROCESAMIENTO:

-MAÍZ “PILADO”: procesado con desgerminación del grano.-MAÍZ “PELADO” O NIXTAMALIZADO: procesado con cal y conservando el germen

UTILIZACIONUTILIZACION PARA ALIMENTACION ANIMAL: en la

fabricación de piensos y para la alimentación de animales de granja.

PARA ALIMENTACION HUMANA: como harina de maíz (cruda, precocida, nixtamalizada, modificada), sémola (polenta).

PARA PASAPALOS: son los llamados 4ta comida o cereales de desayuno, entre ellos las granolas, las barras de cereal, los cereales multigrano; su atractivo principal está en la textura.

Cáscara (pericarpio)

Endospermo blando

Endospermo duro

Germen

Pico

Estructura del grano de Maíz

EL ARROZ:EL ARROZ: Oryza sativaOryza sativa Oryza sativa japonica Oryza sativa japonica

SE CULTIVA EN LOS TROPICOS

DONDE SON ABUNDANTES LAS

LLUVIAS Y LA LUZ SOLAR. ES UN

CEREAL TIPICO DE TIERRA

PANTANOSA AUNQUE PUEDE

CULTIVARSE EN TIERRA SECA.

UTILIZACIONUTILIZACION PARA ALIMENTACION HUMANA:

como arroz en grano, harina de arroz, arroz

integral, arroz parboiled, harina de arroz

precocido, arroz de 5 min., arroz expandido.

EN JAPON SE UTILIZA TAMBIEN

PARA FERMENTAR EN UN TIPO DE

CERVEZA LLAMADO SAKE.

ESTRUCTURA DEL GRANO DE ARROZESTRUCTURA DEL GRANO DE ARROZ

E

P

R

PERICARPIO

TEGUMENTO

CAPA DE ALEURONA

EMBRION

PALEA

ENDOSPERMO

LA AVENA:LA AVENA: Avena sativaAvena sativa Avena byzantina Avena byzantina

SE CULTIVA EXTENSIVAMENTE EN

LAS REGIONES TEMPLADAS.

TIENE MAS ÉXITO QUE LA CEBADA O

EL TRIGO EN LOS CLIMAS HUMEDOS

AUNQUE NO ES TAN RESISTENTE AL

FRIO.

GRANO DE AVENAGRANO DE AVENA

Escutelo

Plúmula

Radícula

Germen

Endospermo

Tricomas

(pelos)

AVENA SIN CASCARA

(CARIOPSIDE O ALBUMEN)

UTILIZACIONUTILIZACION PARA ALIMENTACION HUMANA: se consume

como harina de avena, avena en hojuelas, sémola blanca y en cereales listos para comer.

ALIMENTACION ANIMAL: para animales de granja y caballos de cría.

COSMETICOS: para la fabricación de jabones y polvos faciales.

MEDICINALES: para la fabricación de productos para prevenir el estreñimiento, para reducir la producción de colesterol de alta densidad.

LA CEBADA:LA CEBADA: Hordeum sativumHordeum sativum Hordeum vulgare Hordeum vulgare

SE CULTIVA EN CLIMAS TEMPLADOS PRINCIPALMENTE COMO COSECHA DE PRIMAVERA.

LA CLASIFICACION EN USA ES: Cebada de maltearCebada

UTILIZACIONUTILIZACION PARA ALIMENTACION ANIMAL: especialmente

en forma de harina para la alimentación de cerdos.

PARA MALTEAR: en la obtención de mostos para la elaboración de cerveza.

PARA DESTILAR: en la fabricación de whisky.

PARA ALIMENTACION HUMANA: como harina de cebada, cebada perlada y bebidas de malta.

PROPORCIÓN DE LOS PROPORCIÓN DE LOS COMPONENTES EN LOS CEREALESCOMPONENTES EN LOS CEREALES

CEREALCEREAL CASCARAPERICARPIO

TESTA YALEURONA

ENDOSPERMO GERMEN

MAIZMAIZ 5 2 81 12

ARROZARROZ 20 4,8 73 2,2

AVENAAVENA 25 9,0 63 2,8

CONTENIDO DE NUTRIENTES EN ALGUNOS CEREALES

CEREALCEREAL Agua Calorías Proteínas Calcio Hierro Tiamina

  Gramos mg

Trigo blando

12 333 8 – 10,5 35 3.9 0.38

Trigo duro

12 332 12 -16,5 37 4.1 0.45

Arroz 13 357 7.5 15 1.4 0.33

Maíz 12 356 9.5 10 2.3 0.45

Avena 9 338 11.2 60 5.0 0.50

Normas COVENIN:

Maíz de uso industrialArroz blanco para uso industrialTrigoHarina de trigoPanSémola de trigoPastas alimenticiasHarina de arrozHarina de maíz precocidaAvena en hojuelasHarina de avena Alimentos para animales (harina de maíz)

CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES FÍSICOS

DE LOS GRANOS CEREALEROS.

Entre las características y propiedades de los granos resaltan las siguientes:   .- El grano es higroscópico  .- Poseen baja conductividad térmica  .- Son de naturaleza porosa  .- Presentan a granel ángulos de reposo específicos  .- Los granos en masa determinan un distinto peso específico aparente.  

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE UNA MASA DE GRANOS

 En una masa de granos el calor se propaga de un punto a otro por:

Conducción (vibración molecular del material chocando con las

vecinas)

Convección (transporte de calor de líquidos o gases en

movimiento )

Irradiación ( propagación del calor radiante).

 Estas masas de granos presentan una baja

conductividad térmica.

EQUILIBRIO HIGROSCÓPICO DE LOS GRANOS

 Los granos presentan la propiedad de ceder o absorber humedad del aire del entorno.

La humedad en un grano se mantiene en equilibrio a una determinada humedad relativa del aire y a una misma temperatura.   Presión de vapor del agua dentro del grano es igual a la presión de vapor de agua que contiene el aire.

En ese punto se detiene el movimiento de humedad. La masa de grano es porosa y alcanzan contenidos de humedad en equilibrio con la humedad relativa del aire íntergranular atribuible a estas propiedades, constituyendo esta una de las características más importante. 

ANGULO DE REPOSO   

Una masa de granos descargada sobre un plano horizontal se acumula en un volumen de forma cónica.

 El ángulo de reposo varia de acuerdo con el tamaño del grano , cuanto mayor sea este tamaño mayor será el ángulo de reposo .

Otros factores afectan este ángulo como serian la forma del grano, la rugosidad , el contenido de humedad y las impurezas presentes en la masa.  Este ángulo es importante considerarlo en las inclinaciones de la base de un silo para una mejor descarga de la estructura . En forma práctica, debe considerarse el factor de impurezas de diversas densidades que acompañan a un grano, puesto que en la descarga, la más pesada tenderán a ocupar el centro del cono, afectando el ángulo de reposo del rubro, por consiguiente afecta en la descarga.   

Angulo de Reposo El angulo de reposo es tambien conocido como ángulo de fricción, es

una propiedad ingenieril de los materiales granulares. El ángulo de

reposo es el ángulo máximo de una pendiente estable, determinado

por la friccion, cohesion y las formas de las partículas. Cuando un

material granular es vertido sobre una superficie plana, se formara una

pila conica. El ángulo interno entre la superficie de la pila y la

superficie horizontal se denomina ángulo de reposo y esta relacionado

a la densidad, al area de la superficie, y al coheficiente de fricción del

material. Materiales con un angulo de reposo bajo forman pilas mas

aplanadas que los materiales con un angulo de reposo elevado.

Propiedades Físicas: Las principales características son :

 Forma : La determinación de esta característica permite la selección

del tipo de orificio de un cedazo para la separación de semillas o granos de materiales extraños por dispositivos neumáticos o electrostáticos.  

Tipos de forma : redondeadas, elípticas, planas, etc.  Determinación de la forma y Área de Granos y semillas.  ________________________________________________ Material Forma Diámetro Área frontal _______________________________________________________  Semillas/ Elipse L1+L2+L3 L1.L2 Granos 3 4  Granos Esfera D D2/4  Semillas Esfera d d2/4 ____________________________________________________ Fuente : Echeverrìa, 1992

  Medidas y dimensiones de los granos (Largo, ancho y espesor):

 

Son aplicables para la selección de equipos de separación, limpieza o clasificación, evaluación del color de granos y semillas por reflexión de la luz, etc.  

Dimensiones de algunos rubros  ________________________________ Granos Largo Ancho Espesor (mm) ___________________________________

Arroz 8.46 3.13 2.26 Maíz 12.59 8.01 4.34 Fríjol 9.60 5.94 5.50 ________________________________

Fuente:Piñeo et al. (1995)  

Clasificación de los granos:

 1.- Granos de diferentes anchos: tienen la misma longitud

y espesor pero diferentes anchos. Ej. De cedazo para la clasificación:

Cedazos de perforaciones redondas. 2.- Granos de diferentes espesores: tienen la misma

longitud y ancho, Ej. De cedazo para la clasificación: Cedazos de perforaciones

oblongas. 3.- Granos de diferentes longitudes: tienen el mismo

ancho y espesor y diferentes longitudes, Ej. De cedazo para la clasificación:

cedazos o discos de perforaciones alveolados o indentadas.

 

  Propiedades aerodinámicas y los hidrodinámicos:

 Aplicable en el transporte de los

materiales usando como medio el aire y el agua respectivamente. 

Dependen de la resistencia y el peso especifico del material.

Ej. Una velocidad del aire mayor que la velocidad terminal, elevaría la partícula, favoreciendo el transporte o la separación del material.

Propiedades Térmicas:  

Se encuentran relacionadas con los parámetros de calor especifico, conductividad, difusibilidad y emisividad térmica.

  Permiten definir procesos de acondicionamiento en los

que se involucren operaciones de calentamiento o enfriamiento, a fin de controlar la calidad comercial del producto.

Contenido de humedad: se puede expresar sobre la base húmeda, base seca y la pérdida de agua como % merma. Se determinan por la siguiente relación:

%BH = PMH - PMS x 100 PMH

%BS= PMH - PMS x 100 PMS

  % Merma = 100 (H1 - H2) 100 - H2

donde : PMH: peso de la muestra húmeda PMS : peso de la muestra seca

H1 : humedad inicial H2 : humedad final

Transformación de base seca a base húmeda y Húmeda a seca  

% BH = 100 x H2 %BS= 100 x H1 100 + H2 100 -%H1

 Propiedades Mecánicas(Físico - mecánicas):

 relacionadas con el comportamiento de los productos agrícolas sometidos a esfuerzos.

  Equipos de separación de granos:

  Granos con superficie rugosa y lisa, se pueden separarse

con maquinas de rodillos giratorios tapizados. 

Granos de dimensiones, pesos uniformes y diferentes textura se puede separar por velocidad terminal (corriente de aire).

  Granos redondeadas y lisas se deslizan y se separan de las planas en una banda inclinada o por un separador de espiral. 

  Propiedades mecánicas:

 Parámetros básicos que se consideran en el diseño de

equipos de transporte, elevadores, tolvas de descarga, estructuras para acopio, mecanismos de selección y clasificación, etc. 

Reología: es la rama de la física que se define como la ciencia que estudia la deformación y el flujo.  Prueba de susceptibilidad de rotura:  

Emplea un Stein Breakage testor sobre 100 g de material y el resultado se expresa en % fracciones que pasa a través de un tamiz con un diámetro de poro de 4.5 mm en 2 minuto de agitación.  

Escala de valores:  0 - 2 %: bueno (grano muy resistente) 2.1 - 4%: medio (granos menos resistente Por encima de 4%: malo (grano fragilizado)   

Propiedades Eléctricas:

 Representada la conductancia y la

capacitancia eléctrica.  

Permiten determinar el contenido de humedad en granos y semillas de forma directa e indirecta

respectivamente.

En los materiales húmedos la constante eléctrica es alta y en los secos el valor es bajo.  

En granos y semillas de forraje el valor es menor de cinco

Propiedades Ópticas:

  Caracterizadas por la transmitancia y

reflectancia de la luz de los productos agrícolas. 

Aplicable para determinar el color en granos y semillas con el uso de células fotoeléctricas.  

Permite la separación, clasificación de los materiales por el color.  

Métodos de fluorométria permiten detectar la presencia de aflotoxinas o toxinas en granos y

semillas.

Estas propiedades son aplicables a nivel del :  Diseño de maquinas, estructuras, procesos y controles.  Determinación de la eficiencia de un equipo mecánico o de una operación.   Evaluación de la calidad comercial del producto final.   Análisis del comportamiento y manejo del producto.  Además de aportar una información importante para la determinación de las pérdidas en los procesos primarios de los productos agrícolas.

Aplicación de las Propiedades

Flujo de canal

Flujo másico

TIPOS DE FLUJO DE CEREALES EN SILOS

HIDRATOS DE CARBONOHIDRATOS DE CARBONO Almidón: Se encuentra en las plantas en

forma de grano. Representa entre el 60-75 % del peso del grano. Es una fuente de energía.

Celulosa: Fibra insoluble Hemicelulosa: Polisacárido distinto del

almidón e insoluble en agua, incluye los xilanos.

HIDRATOS DE CARBONOHIDRATOS DE CARBONO Pentosanos : Fibra soluble, polisacáridos solubles

en agua, que al hidrolizarse producen 2 pentosas (arabinosa y xilosa y la metil pentosa, ramnosa. Incluyen las gomas del trigo, de la avena, los hay solubles en agua y en ácido diluido.

D-xilosaOH OH

OH H

H

H

H

HH

OO

OH

O

OH

OH

OHHOCH2

HL-ARABINOSA

PENTOSASPENTOSAS

Dextrinas: Moléculas producidas por la degradación del almidón.

Azucares: Maltosa, 0,18%, fructosa, 0,09%, glucosa, 0,09%, rafinosa, 0,07%, galactosa, 0,02% y otras.

LAS PROTEÍNASLAS PROTEÍNAS SON COMPUESTOS ORGANICOS DE ALTO PESO

MOLECULAR, CONSTITUIDOS POR CADENAS DE AMINOACIDOS Y GRUPOS NITROGENADOS.

EN LAS PROTEÍNAS DE LOS CEREALES, SE ENCUENTRAN UNOS 18 AMINOÁCIDOS DIFERENTES.

LAS PROTEINAS MÁS IMPORTANTES DE LOS CEREALES SON: ALBUMINAS, GLOBULINAS, PROLAMINAS Y GLUTENINAS.

PROTEÍNASPROTEÍNAS

Gluteínas: 40% (insolubles)

Albúminas: 12%

Globulinas: 8 %

Prolaminas: 40%

GRASAS: Sin GRASAS: Sin Colesterol...Colesterol...

GRASAS DE LOS CEREALES SON GLICERIDOS GRASAS DE LOS CEREALES SON GLICERIDOS

DE ACIDOS GRASOS.DE ACIDOS GRASOS.

ACIDOS GRASOS DE LOS CEREALES:ACIDOS GRASOS DE LOS CEREALES:

MIRISTICOMIRISTICO

PALMITICOPALMITICO

ESTEARICOESTEARICO

OLEICOOLEICO

LINOLEICOLINOLEICO

LINOLENICOLINOLENICO

LOS MINERALESLOS MINERALES

95 % DE LAS SUSTANCIAS MINERALES DE 95 % DE LAS SUSTANCIAS MINERALES DE

LOS CEREALES SON FOSFATOS Y LOS CEREALES SON FOSFATOS Y

SULFATOS DE POTASIO, MAGNESIO Y SULFATOS DE POTASIO, MAGNESIO Y

CALCIO.CALCIO.

EL CONTENIDO DE SUSTANCIAS EL CONTENIDO DE SUSTANCIAS

MINERALES EN LA CASCARA ES SIEMPRE MINERALES EN LA CASCARA ES SIEMPRE

SUPERIOR AL DE LA SEMILLA.SUPERIOR AL DE LA SEMILLA.

LAS VITAMINASLAS VITAMINAS CASI TODOS LOS CEREALES SON RICOS CASI TODOS LOS CEREALES SON RICOS

EN VITAMINAS DEL COMPLEJO B:EN VITAMINAS DEL COMPLEJO B:

TIAMINA RIBOFLAVINA NIACINA ACIDO PANTOTENICO ACIDO FOLICO BIOTINA PIRIDOXINA

RIQUEZA DE VITAMINAS EN LOS RIQUEZA DE VITAMINAS EN LOS CEREALES (mcg/g) CEREALES (mcg/g)

CEREAL TIAMINA RIBOFLAVINA

NIACINA

TRIGO DURO

4.3 1.3 54

TRIGO SUAVE

3.4 1.1 45

MAIZ 4.0 1.1 19

AVENA ENTERA

5.8 1.3 11

ARROZ INTEGRAL

3.3 0.7 46

AGUAAGUA En los tejidos vegetales y animales el agua puede En los tejidos vegetales y animales el agua puede

estar más o menos “disponible”, ya que en todo estar más o menos “disponible”, ya que en todo

material celular una parte del agua este material celular una parte del agua este

“enlazada” o “ligada” y otra parte está “libre”. La “enlazada” o “ligada” y otra parte está “libre”. La

medida de la mayor o menor “disponibilidad” del medida de la mayor o menor “disponibilidad” del

agua en los alimentos es la actividad del agua aagua en los alimentos es la actividad del agua aww , ,

definida por el descenso de la presión parcial del definida por el descenso de la presión parcial del

vapor de agua:vapor de agua:

Actividad de agua (AActividad de agua (AWW)) aaww = = Pw Pw (A una temperatura T1 y en el equilibrio) (A una temperatura T1 y en el equilibrio)

PºwPºw

Donde Pw =Presión parcial de vapor de agua de una Donde Pw =Presión parcial de vapor de agua de una solución o de un alimento, y Pºw = Presión parcial solución o de un alimento, y Pºw = Presión parcial del vapor de agua pura a la misma temperatura.del vapor de agua pura a la misma temperatura.

Agua PuraMayor actividad de aguaMayor Pw

Agua en soluciónde electrolitosMenor Aw Menor Pw

Tipo de agua e intensidad del enlace

Humedad del tejido, %

H.R.E. %Capacidad solvente del agua

Relaciòn a la Isoterma de absorción de humedad

Zona Tipo de deterioro

Tipo IV Aw total=1

Agua pura < 100 Normal --

Tipo III Aw reducida ligeramente

14 -33 80 - 99 Reducida

III Crecimiento de morganìsmos, actividad enzimàtica,Reacciones oxidativas e hidrolìticas Oscurecimiento no enzimàtico

Tipo II Aw bastante reducida – aumenta la energía de enlace

7 - 14 25 – 80Muy

Reducida

II Oscurecimiento no enzimàtico Reacciones hidrolìticas y oxidativas

Tipo I Aw mínima y má- xima energía de enlace

0 -7 0 - 25 Perdida I Autooxidaciòn

Velo

cid

ad

Rela

tiva d

e r

eacc

ión

Con

ten

ido d

e H

um

ed

ad

Constituyentes de la Fibra DietariaConstituyentes de la Fibra DietariaConstituyentes de la Constituyentes de la

FibraFibraGrupos PrincipalesGrupos Principales Fuentes de los Fuentes de los

componentes de la fibracomponentes de la fibra

Polisacáridos distintos Polisacáridos distintos del almidóndel almidón

Celulosa Hemicelulosa, Celulosa Hemicelulosa, Polifructosa Gomas y Polifructosa Gomas y

mucílagosmucílagos

Vegetales, remolachaVegetales, remolacha

ArabinogalactanosArabinogalactanos

ββ- glucanos- glucanos, , arabino,glucurono y arabino,glucurono y xiloglucanos, otrosxiloglucanos, otros

Análogos de Análogos de carbohidratos carbohidratos

Pectinas, almidones Pectinas, almidones resistentes y resistentes y

maltodextrinasmaltodextrinas

Polidextrosa, derivados Polidextrosa, derivados de celulosa goma de celulosa goma

xantan, otrosxantan, otros

Lignina y sust. Lignina y sust. Asociadas con Asociadas con

polisacáridos dif. Del polisacáridos dif. Del almidónalmidón

Lignina, ceras cutina, Lignina, ceras cutina, suberinasuberina

Plantas leñosasPlantas leñosas

La Fibra DietariaLa Fibra DietariaFuente Celulosa Hemicel. Almidòn

Afrecho Trigo 8,81 40 23

Afrecho maíz 22 70 <1

Concha de soya 53 33 <1

Fuente Contenido Fibra Dietaria,%

A. Trigo 42,25

A. Maíz 89,02

H. Integral Trigo 12,92

Avena 12,47

Determinación de la Fibra DietariaDeterminación de la Fibra Dietaria Determinación de fibra dietaria

    La fibra dietética total y fraccionada en soluble e insoluble

se cuantifica por el método gravimétrico enzimático

aprobado por la AOAC, utilizando para la hidrólisis

enzimática alfa amilasa termo-estable, proteasa y

amiloglucosidasa. Total dietary fiber in foods. Enzymatic

Gravimetic Method. (985.29)

Fibra neutro detergente (FND)

    Se aplicó el método de Van Soetz et al.,

Fibra ácido detergente (FAD).

  Se determina aplicando técnicas estándares de la

AOAC Nº 973-18.

Celulosa Se cuantifica a partir de la fibra ácido

detergente. Se calcula por diferencia de peso entre

el residuo seco del tratamiento ácido detergente y

el residuo seco permanente, luego del tratamiento

con ácido sulfúrico 72%. AOAC.

Determinación de la Fibra DietariaDeterminación de la Fibra Dietaria

Lignina

Según el método de la AOAC. Nº 973-18.

(44).

Hemicelulosa: Según el método de Jones

and Tanaka, (47)

Determinación de la Fibra DietariaDeterminación de la Fibra Dietaria

Clasificación de los componentes de la Clasificación de los componentes de la fibra basados en su fermentabilidadfibra basados en su fermentabilidad

CaracterísticaCaracterística Componente de fibraComponente de fibra FuenteFuente

Poco Poco fermentablefermentable

Celulosa, Celulosa, Hemicelulosa, Hemicelulosa, lignina, almidón lignina, almidón resistente, cutinaresistente, cutina

Granos de cereal, Granos de cereal, tallos fibrosos, maíz, tallos fibrosos, maíz, leguminosasleguminosas

Bien Bien fermentablefermentable

ββ-glucanos, pectinas, -glucanos, pectinas, gomas, inulina, análogos gomas, inulina, análogos de oligosacáridosde oligosacáridos

Avena, cebada, Avena, cebada, frutas, goma frutas, goma guar, cebollas, guar, cebollas, vegetales verdesvegetales verdes

Las bacterias producen enzimas que Las bacterias producen enzimas que completan la digestión de parte del material completan la digestión de parte del material fibroso que ha pasado desde el intestino fibroso que ha pasado desde el intestino delgado. Muchas variables pueden influir delgado. Muchas variables pueden influir sobre la extensión de la fermentación de la sobre la extensión de la fermentación de la fibra, la fermentación fluctúa desde fibra, la fermentación fluctúa desde totalmente fermentada (para gran parte de la totalmente fermentada (para gran parte de la fibra soluble) a poco fermentada, para la fibra soluble) a poco fermentada, para la celulosa, dependiendo de la naturaleza celulosa, dependiendo de la naturaleza fisicoquímica de la fibra. fisicoquímica de la fibra.

Los productos metabólicos finales de la fermentación Los productos metabólicos finales de la fermentación

incluyen gases, ácidos grasos de cadena corta, incluyen gases, ácidos grasos de cadena corta,

metano, y otros. Los ácidos grasos de cadena corta metano, y otros. Los ácidos grasos de cadena corta

proporcionan una cierta cantidad de energía al proporcionan una cierta cantidad de energía al

metabolizarse en el hígado. El contenido energético metabolizarse en el hígado. El contenido energético

de la fibra es, desde el punto de vista científico, de la fibra es, desde el punto de vista científico,

dependiente del grado de fermentación. Componente dependiente del grado de fermentación. Componente

de fibra que no se fermenta tiene valor calórico 0, de fibra que no se fermenta tiene valor calórico 0,

mientras que los componentes fermentables aportan mientras que los componentes fermentables aportan

en el rango de 1,5 a 2,5 Kcal./gen el rango de 1,5 a 2,5 Kcal./g (Smith y otros, 1998 (Smith y otros, 1998

y 99, Sorensen, 2002)y 99, Sorensen, 2002)

Composición Química del Composición Química del Grano de TrigoGrano de Trigo

Requisitos de la Norma de Calidad Requisitos de la Norma de Calidad

GradosMasa

Hectolítrica Mínima

Porcentajes Máximos

Granos dañados por calor

Granos dañados

total

Granos chupados

pequeños o partidos

123

757065

0,51,01,5

2,05,08,0

3,06,0

10,0

Clasificación del TrigoClasificación del Trigo

Por cosechaPor cosecha Por texturaPor textura del endospermodel endospermo

Trigo invernal: Trigo invernal:

Alto rendimiento Alto rendimiento

de cosecha, lenta de cosecha, lenta maduración, bajo maduración, bajo contenido proteicocontenido proteico

Trigo primaveral:Trigo primaveral: Maduración rápida, Maduración rápida, textura vítrea, alto textura vítrea, alto contenido proteicocontenido proteico

Trigo vítreo/corneoTrigo vítreo/corneo: :

Peso específico 1,422. La Peso específico 1,422. La

vítreosidad correlaciona vítreosidad correlaciona

con alto nivel proteicocon alto nivel proteico

Trigo harinosoTrigo harinoso: Peso : Peso

específico 1,405. Alto específico 1,405. Alto

rendimiento de granosrendimiento de granos

Dureza del EndospermoDureza del Endospermo Trigo duroTrigo duro: Las células se separan con : Las células se separan con

limpieza y permanecen intactas. Producen limpieza y permanecen intactas. Producen harina fluida y fácil de cernir.harina fluida y fácil de cernir.

Trigo blandoTrigo blando: Las células tienden a : Las células tienden a fragmentarse uniéndose al salvado. Se cierne fragmentarse uniéndose al salvado. Se cierne difícilmente. Produce harina fina con difícilmente. Produce harina fina con fragmentos de células del endospermo y granos fragmentos de células del endospermo y granos sueltos de almidón.sueltos de almidón.

Por la funcionalidad del glutenPor la funcionalidad del gluten

T. fuertesGluten fuerte y elástico apto para la

panificación mecanizada y para mejorar los débiles.

T. Medio fuertesGluten medio-fuerte, apto para

panificación artesanal

T. SuavesGluten débil, extensible, apto para

galletería, y para mejorar los tenaces

T. TenazGluten corto, poco extensible pero tenaz.

Para galletería y pastelería.

T. Cristalino (Durum) G. Corto y tenaz, para pastificio.

Diagrama de flujo de la molienda del trigoDiagrama de flujo de la molienda del trigo

Recibir y almacenar el trigoRecibir y almacenar el trigo

Limpiar el trigo y eliminar semillas Limpiar el trigo y eliminar semillas indeseablesindeseables

Acondicionarlo, ajustar la humedadAcondicionarlo, ajustar la humedad

MolerloMolerlo

Mezclar lotes de Mezclar lotes de harinaharina

Almacenar producto terminado

Diferentes clases de Harinas de TrigoDiferentes clases de Harinas de Trigo

Harina blancaHarina blanca con una tasa de extracción con una tasa de extracción de 65-78%.Es la harina refinada de uso de 65-78%.Es la harina refinada de uso común. Solo se ha molido la almendra común. Solo se ha molido la almendra harinosa o endospermo, exenta de germen y harinosa o endospermo, exenta de germen y de cubiertas. de cubiertas.

Harina integralHarina integral con grado de extracción con grado de extracción superior a 85, se ha utilizado el grano superior a 85, se ha utilizado el grano completo excepto la cascarilla. completo excepto la cascarilla.

Diferentes clases de Harinas de TrigoDiferentes clases de Harinas de Trigo

SémolaSémola, producto de la molienda de trigo durum, se , producto de la molienda de trigo durum, se

utiliza para la fabricación de alimentos moldeados y utiliza para la fabricación de alimentos moldeados y

desecados denominados -pastas alimenticias- desecados denominados -pastas alimenticias-

(ravioles,spaguettis). Tiene mayor contenido en (ravioles,spaguettis). Tiene mayor contenido en

proteínas (gluten) y la molturación es más grosera. proteínas (gluten) y la molturación es más grosera.

Composición de la Harina Composición de la Harina Blanca de TrigoBlanca de Trigo

Carbohidratos...........74-76%Carbohidratos...........74-76%

Proteínas......................9-11%Proteínas......................9-11%

Lípidos...........................1-2%Lípidos...........................1-2%Agua...........................11-14%Agua...........................11-14%

Minerales.......................1-2%Minerales.......................1-2%

Composición de una Harina Composición de una Harina IntegralIntegral

Almidón ........................... 65% Almidón ........................... 65%

Celulosa (fibra) ............... 10% Celulosa (fibra) ............... 10%

Proteínas ......................... 11%Proteínas ......................... 11%

Lípidos .............................2,5%Lípidos .............................2,5%Minerales .......................... 2%Minerales .......................... 2%Agua .............................. 12%Agua .............................. 12%

PROTEINAS DEL ENDOSPERMO PROTEINAS DEL ENDOSPERMO DE TRIGODE TRIGO

SOLUBLES EN AGUA: (Albúminas y globulinas) cuya mayor proporción se encuentra en las capas externas del endospermo.

INSOLUBLES EN AGUA: ( glutenina y gliadina) estas proteínas, frente a la adición de agua y energía en forma de amasado, forman una estructura gomosa y viscoelástica denominada gluten.

ENZIMASENZIMAS Los granos de cereales son complicados sistemas Los granos de cereales son complicados sistemas

biológicos que contienen un número ilimitado de biológicos que contienen un número ilimitado de enzimas (aceleran o retardan procesos).enzimas (aceleran o retardan procesos).

La presencia de enzimas depende de la La presencia de enzimas depende de la concentración y del método para detectarlas.concentración y del método para detectarlas.

Las principales enzimas a estudiar son las Las principales enzimas a estudiar son las amilasas (amilasas (αα y y ββ) y las glucoamilasas.) y las glucoamilasas.

AMILASASAMILASAS SON LAS ENZIMAS QUE CATALIZAN O SON LAS ENZIMAS QUE CATALIZAN O

ACELERAN LA HIDROLISIS DEL ACELERAN LA HIDROLISIS DEL

ALMIDON, ROMPIENDO LAS CADENAS DE ALMIDON, ROMPIENDO LAS CADENAS DE

GLUCOSA Y PERMITIENDO SU GLUCOSA Y PERMITIENDO SU

CONVERSIÓN A AZUCARES MÁS SIMPLES.CONVERSIÓN A AZUCARES MÁS SIMPLES.

NATURALMENTE EXISTEN DOS AMILASAS NATURALMENTE EXISTEN DOS AMILASAS

EN EL TRIGO: EN EL TRIGO: άά AMILASA Y AMILASA Y ββ AMILASA. AMILASA.

ALFA - AMILASAALFA - AMILASA MUY RELACIONADA CON EL PROCESO DE

MADURACIÓN DEL TRIGO Y LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS.

SI LAS CONDICIONES SON SECAS, EL PROCESO DE GERMINACION DEL GRANO SERÁ LENTO O NO OCURRIRÁ Y LOS NIVELES DE ALFA-AMILASA SERÁN BAJOS.

DE LO CONTRARIO, LOS NIVELES DE ALFA-AMILASA SERAN ALTOS Y SI EL GRANO ESTA GERMINADO, LOS NIVELES SERAN DEMASIADO ALTOS Y POCO FAVORABLES PARA EL PROCESO PANADERO.

AcciónAcción de las Enzimas de las Enzimas

α-amilasa = endoamilasa

β-amilasa = exoamilasa

Acción de la amiloglucosidasa

Las amilasas se obtienen a partir de cultivos de bacterias y de mohos y son un componente de preparados de malta. Es importante su estabilidad a altas temperaturas, por ello llama la atención particular la estabilidad de las amilasas bacterianas.

Act

ivid

ad r

elat

iva

100

75

50

25

0 40 50 60 70 80

T (ºC)

1

2

(1) Bac. Subtilis

(2) Bac. licheninformis

Suspensión de almidón

Hinchamiento y licuefacción con α-amilasa (bacterias)

Glucoamilasa α y β- Amilasa

D-glucosa Jarabe de almidón

Degradación Enzimática del Almidón

Propiedades Físicas de las Propiedades Físicas de las Harinas de TrigoHarinas de Trigo

Factores químicos que afectan Factores químicos que afectan la reología de las masasla reología de las masas

ProteínasProteínas: : # de enlaces disulfuro –S S- # de enlaces disulfuro –S S-

Velocidad de intercambio SS/SHVelocidad de intercambio SS/SH

Relación y ubicación de SS y SHRelación y ubicación de SS y SH

Relación de proteínas solubles: proteína total Relación de proteínas solubles: proteína total

La reología estudia las propiedades visco- La reología estudia las propiedades visco-

elásticas de las masas que se pueden formar elásticas de las masas que se pueden formar

con las harinas de distintos trigoscon las harinas de distintos trigos

Flujo viscoso por intercambio tiol-Flujo viscoso por intercambio tiol-disulfurodisulfuro

S

S

SHS

S

R1 SS R2 + XSH R1 SH + R2 SSX (1)

XSH

1

3

2

S

S

SH SH

XSS

Movimiento browniano

1

1

2

SH

XSS

S

S

SH

13

2

Alveografo de ChopinAlveografo de Chopin: Permite clasificar : Permite clasificar

los trigos en Duros, semiduros y blandos; los trigos en Duros, semiduros y blandos;

de acuerdo a la actitud al uso industrialde acuerdo a la actitud al uso industrial

Evaluación ReológicaEvaluación Reológica

Registro Alveográfico

L

P

h

W

Grupt

t

-P = Tenacidad de la masa (h)

-L= Extensibilidad W= Trabajo de

deformación o fuerza panadera

- Índice de elásticidad = presión a los 4 cm de la curva

Tenacidad/extensibilidad P/G

o P/L

4 cm

FARINOGRAMA DE BRABENDERFARINOGRAMA DE BRABENDER

500 U.B.

CO

NS

IST

EN

CIA

B

A

D

C

t, min.

A = Tiempo de desarrollo de la masa ; C = Estabilidad, min. D = Debilidad de la masa, U.B.

E = Absorción de agua de la harina,%

1 2 3

4 5 6

Farinogramas de Referencia para Trigos de Primavera

C C

D = B/C

B

B A

A

Interpretación del ExtensogramaInterpretación del Extensograma

A = Energía, la superficie en cm2. indica la fuerza total para estirar la masa.

B = Resistencia al estiramiento, altura después de 5 min. de estiramiento.

C = Extensibilidad, capacidad de estiramiento de la masa.

D = B/C, Indica en combinación con A factores como la estabilidad y el volumen potencial de panificación.

Muy débiles a débiles

34

2

5 6 7

89

Medios a fuertes

Fuerte a extremadamente fuerte

Factores químicos que afectan Factores químicos que afectan la reología de las masasla reología de las masas

AlmidónAlmidón:: Proporción de almidón dañado Proporción de almidón dañado

LípidosLípidos: : Libres (triglicéridos y ac. Grasos)Libres (triglicéridos y ac. Grasos)

y enlazados (glicolípidos, y enlazados (glicolípidos,

fosfolípidos fosfolípidos y lipoproteínas) y lipoproteínas)

ANÁLISIS DE LA HARINAANÁLISIS DE LA HARINA

  HumedadHumedad (IRAM 15850) (IRAM 15850)

La determinación se efectúa en una estufa de La determinación se efectúa en una estufa de

circulación forzada de aire sobre una muestra de circulación forzada de aire sobre una muestra de

10g de harina a 130ºC durante 1 h.10g de harina a 130ºC durante 1 h.

Gluten Húmedo–Seco y Gluten IndexGluten Húmedo–Seco y Gluten Index

La determinación de porcentaje de gluten La determinación de porcentaje de gluten

húmedo y secohúmedo y seco

Evaluación de la Calidad del TrigoEvaluación de la Calidad del Trigo Proteínas: Proteínas:

CantidadCantidad:: Kjeldahl, gluten (lavado)Kjeldahl, gluten (lavado)

CalidadCalidad: Pelshenske 30 min. = trigo muy : Pelshenske 30 min. = trigo muy débil. débil.

400 min.= Trigo muy fuerte400 min.= Trigo muy fuerte

Zeleny : Hinchamiento en ac. lacticoZeleny : Hinchamiento en ac. lactico

Pruebas fìsicas de la masaPruebas fìsicas de la masa

Almidones: Almidones: Almidón dañadoAlmidón dañado

Enzimas: Enzimas: Actividad Actividad αα-amilásica-amilásica

Determinación del grado de Determinación del grado de Sedimentación (según Zeleny)Sedimentación (según Zeleny)

Principio: Hinchamiento del gluten en solución de Principio: Hinchamiento del gluten en solución de ácido láctico, afecta su sedimentación. A > cont. ácido láctico, afecta su sedimentación. A > cont. de gluten y mayor fuerza < velocidad de de gluten y mayor fuerza < velocidad de sedimentación y valores mas elevados de sedimentación y valores mas elevados de sedimentación (tiempo).sedimentación (tiempo).

Los valores de sedimentación varían desde 8 Los valores de sedimentación varían desde 8 aprox. para harinas de contenido proteico muy aprox. para harinas de contenido proteico muy bajo hasta 78 aprox. para tipos de gluten fuerte con bajo hasta 78 aprox. para tipos de gluten fuerte con muy alto contenido de proteína.muy alto contenido de proteína.

Índice de PelshenkeÍndice de Pelshenke El índice de Pelshenke proporciona una El índice de Pelshenke proporciona una

valoración indirecta de la calidad panadera de los valoración indirecta de la calidad panadera de los trigos, estando relacionado tanto a la capacidad trigos, estando relacionado tanto a la capacidad de producción de gas como con la capacidad de de producción de gas como con la capacidad de retención del mismo.retención del mismo.

Consiste en preparar una bola de masa con Consiste en preparar una bola de masa con levadura agua y harina.levadura agua y harina.

Colocarla en un recipiente con agua a 32ºCColocarla en un recipiente con agua a 32ºC

Índice de PelshenkeÍndice de Pelshenke

Mantener los recipientes en un baño a esa Mantener los recipientes en un baño a esa temperatura.temperatura.

Medir el tiempo en que las bolas suben a la Medir el tiempo en que las bolas suben a la superficie, hasta que rompen y se deshacensuperficie, hasta que rompen y se deshacen

Almidón DañadoAlmidón Dañado Los almidones dañados contenidos en las

harinas panificables permiten desencadenar

procesos de hidrólisis de azúcares complejos

contenidos en el almidón, facilitando de esta

manera la producción de azúcares más simples

que servirán como alimento a las levaduras en

el proceso de fermentación. Se puede evaluar

con el Amilògrafo de Brabender.

http://www.google.co.ve/search?q=cache:BNE2A7sbDgAJ:www.voeding.tno.nl/ProductSheet.cfm%3FPNR%3Dvoe244e+starch+modification&hl=es

ANÁLISIS DE LA ACTIVIDAD AMILÁSICA ANÁLISIS DE LA ACTIVIDAD AMILÁSICA DE LA HARINADE LA HARINA

 Falling Number : (Método de Harberg-Perten)

(AACC Nº 56 81-IRAM 15862).

Se utiliza para la determinación de la actividad amilásica de una muestra de harina. El Falling Number indica si hay presencia de granos germinados en una muestra.

Valor normal 300 seg. En las muestras con problemas de germinado y excesiva actividad enzimática el FN es inferior a 200seg, provocando alteraciones en la calidad panadera. Cuando el FN es superior a 400seg indica baja actividad amilásica pudiendo corregirse con alfa amilasa fungal.

AMILOGRAFOAMILOGRAFO PrincipioPrincipio

Una suspensiòn de harina y agua es calentada. Una suspensiòn de harina y agua es calentada. La viscosidad se mide durante el mezclado. La viscosidad se mide durante el mezclado.

Se obtiene un registro de viscosidad contra Se obtiene un registro de viscosidad contra tiempo (temperatura)tiempo (temperatura)

Registro amilográficoRegistro amilográfico5

00

U.B

.

0 10 20 30 40 tiempo

87,4 ºC

80 g h. de trigo

450 g. de H2 O

Cartucho 700 cmg

Amilogramas de harinas de trigoAmilogramas de harinas de trigo

1000

700

300

U.B.

H. bizcochos, todo uso

H. Panadera

Act. Diastástica muy elevada

40 55 70 85 94 TºC

PROCESO BUHLER PARA MEJORAR HARINAS DE TRIGO

HARINA

VAPOR

VAPOR

secado

Molienda

VAPOR