UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA

INGENIERA AGROINDUSTRIAL

BIOQUIMICA DE ALIMENTOS

I Semestre 2015Docente: MSc. Nils L. Huamn Castilla

LABORATORIO CARACTERIZACIN DE ALMIDONES

I. OBJETIVOS

Determinar las siguientes propiedades funcionales del almidn: indice de absorcin, solubilidad y poder de hinchamiento.

Determinar el contenido de amilosa

Obtener el diagrama reolgico de soluciones diluidas de almidn.

II. FUNDAMENTO

El almidn es una de las materias primas agrcolas ms importantes para la industria. Es utilizado en numerosas aplicaciones en el sector alimentario (ingrediente en bebidas y alimentos como estabilizadores, ayudantes en la emulsificacin, mejoradores de textura y otros, aditivo o sustrato en la fermentacin y en la transformacin enzimtica) y en el campo no alimentario (papel, tejidos, adhesivos, etc). El amplio campo de aplicacin de los almidones se explica tanto por su disponibilidad como tambin por sus diversas propiedades fsico-qumicas y funcionales. Estas propiedades dependen del origen gentico del almidn, de las condiciones agronmicas de produccin, de los parmetros tecnolgicos (temperatura, contenido de agua, etc) del manejo de la materia prima o de las modificaciones fsicas o qumicas que experimenta el almidn.

El estudio de la estructura, composicin y comportamiento fisicoqumico de los diferentes almidones ha ayudado mucho a la industria alimentaria, dndole bases para escoger el tipo de almidn adecuado que dar a un producto determinado las propiedades deseadas. As, ha surgido la necesidad de producir grandes cantidades de almidones refinados, los cuales en ocasiones son modificados fsico-qumicamente con el fin de acentuar una propiedad determinada.Las fuentes principales de obtencin de almidones son los cereales, races, tubrculos y leguminosas. En nuestro pas los almidones ms utilizados son de maz, papa, yuca y arroz, sin embargo existe otras fuentes menos conocidas.

Figura 1- Estructura del almidn

Como sustancia de reserva alimenticia predominante en las plantas, el almidn proporciona del 70 al 80% de las caloras consumidas por los humanos. Qumicamente es una mezcla de dos polisacridos, la amilosa (, 1-4) y la amilopectina (, 1-4 y 1-6) estructuras que se muestran en la Figura 1 y se diferencia de todos los dems hidratos de carbono en que en la naturaleza se presenta como partculas llamadas grnulos.

a. Hinchamiento y solubilidad

Los grnulos de los almidones son insolubles en agua fra. Sin embargo, la abundancia de los grupos hidroxilo en su molcula explica la tendencia de este polisacrido a absorber agua cuando se expone a este lquido. Debido a la insolubilidad de los grnulos, slo pueden absorber una cantidad relativamente baja de agua que va acompaada de un determinado hinchamiento y un aumento en su tamao que puede ser reversible. Cuando una suspensin acuosa de almidn se calienta, los puentes de hidrgeno intermoleculares de las zonas amorfas se rompen y los grnulos se hinchan por una absorcin progresiva e irreversible de agua durante el proceso de gelatinizacin. En estas condiciones se favorece el hinchamiento tangencial de los grnulos, caracterizado por un aumento en su tamao y la prdida de birrefringencia debido a la ruptura del arreglo radial de las fracciones de amilosa y amilopectina.

El hinchamiento del almidn el cual puede ser determinado mediante el calentamiento y pesado, de una muestra seca de almidn en exceso de agua, se define como el peso del sedimento hinchado (g) por gramo de almidn seco. Por otro lado, la solubilidad se determina en forma paralela al hinchamiento en la misma solucin de almidn y se expresa como el porcentaje (en peso) de una muestra de almidn que es disuelta despus del calentamiento

El ndice de absorcin de agua y el poder de hinchamiento son usados como indicadores de la retencin del agua, mientras que el ndice de solubilidad indica el nivel de degradacin de los polmeros contenidos en ste (Ruales et al., 1993). El ndice de absorcin de agua es una medida indirecta del grado de almidn gelatinizado por la coccin (Bressani y Estrada, 1994). Todas estas variables estn relacionadas con la palatibilidad de los alimentos.

b. Contenido de amilosa

El almidn es una sustancia formada por 2 constituyentes macromoleculares, llamados amilosa y amilopectina. Estas sustancias forman complejos de adsorcin (complejos de transferencia de carga) con el yodo. En el caso de la amilosa, que posee conformacin helicoidal, se cree que el intenso color azul sea resultante de la adsorcin del yodo en estas cadenas. Ya el complejo yodo-amilopectina produce un color violceo, de forma irreversible . Por esta afinidad de la amilosa para formar complejos con yodo la determinacin de este contenido en almidones cuantifica colorimtricamente el complejo coloredo azul formado.

c. Formacin de pasta

En presencia de agua y calor, los grnulos de almidn se hinchan por absorcin de agua y el grnulo empieza a romperse dando como resultado una pasta, la cual tiene la forma de un gel cuando se enfra. La consistencia de esta pasta, las propiedades del gel y la viscosidad durante el ciclo de la formacin de la pasta son muy importantes para muchas aplicaciones industriales, pues ellos influyen en las caractersticas de calidad.

III. MATERIALES Y MTODOSMuestras de almidn

Sugerencia: almidn de dos fuentes: cereal, raz o tubrculoReactivos

- Agua destilada, desionizada

- Solucin de iodo: Pesar 2.000 g ( 5 mg de ioduro de potasio , aadir suficiente agua para formar una solucin saturada, aadir 0.200 g( 1 mg de yodo, cuando todo el yodo se ha disuelto transferir la solucin a una fiola de 100ml y enrasar hasta el volumen. Esta solucin deber prepararse previo al anlisis y protegerse de la exposicin a la luz,

- Solucin estndar de amilosa de papa (1 g/l)

La amilosa deber ser desgrasada previamente con un proceso de extraccin con metanol 85% v/v en un extractor tipo soxhlet por 16 horas y secada por 2 das hasta la completa evaporacin del metanol.

Pesar 100(0.5 mg de amilosa desgrasada y acondicionada como se seal anteriormente en una fiola de 100 ml. Cuidadosamente aadir 1 ml de etanol al 95% V/V evitando que la amilosa queda adherida en las paredes . Aadir 9 ml de solucin de hidrxido de sodio 1 N y dejarlo en reposo de 15 a 24 horas evitar agitar, despus del tiempo en reposo enrasar a 100 l con agua destilada. 1 ml de este suspensin estndar contiene 1 mg de amilosa.

- Solucin estndar de amilopectina (1 g/l)

Preparado de almidn ceroso de arroz que contiene 99% de amilopectina. La amilopectina deber estar excenta de proteina y desgrasada. La remocin de proteina se conseguir por una exhaustiva extraccin con detergente ( sulfonato dodecilbenceno de sodio 20g /l solucin, con 2 g/l de solucin de sulfito de sodio aadido justo antes del uso) o solucin alcalina(3g /l solucin) lavado y desgrasado siguiendo el procedimiento que se indica en preparacin de la amilosa.

Para la preparacin de la solucin estndar de amilopectina proceder como se indica en la preparacin de la solucin estndar de amilasa.

- Acido actico 1 M

- Hidrxido de sodio 1N

4.1. Materiales

Recipientes

Cuchillos

Paletas Picetas de plstico

Tamiz de abertura 250 micras

Beakers capacidad de 2000 ml

Fiolas

Placas petri

4.2. Equipos

Balanza Analtica

Licuadora

Centrfuga

Estufa

Remetro

4.3. Metodologa de desarrollo

4.3.1. Procedimiento para extraccin del almidn a nivel laboratorio

El mtodo que se utilizar ser a nivel artesanal. Los pasos a seguir sern los siguientes :

Lavado: con la finalidad de eliminar tierra, piedras y otras impurezas de las races se efectu en forma manual y con abundante agua potable.

Seleccin y limpieza: la seleccin se realizo mediante una inspeccin visual, luego con un cuchillo se quitan las partes daadas del tubrculo.

Reduccin a finos: se llevo a cabo en una licuadora con la finalidad de romper clulas y liberar los grnulos de almidn. Se obtuvo una pasta. Deber regularse la velocidad de la licuadora a fin de evitar el dao de los grnulos de almidn, de ser necesario se realizar un estudio previo a fin de determinar la velocidad mas conveniente.

Tamizado: mediante una malla de tela de un metro cuadrado con abertura de 75 micras, aadiendo cuatro litros de agua destilada exprimiendo lo mximo posible la tela que deja pasar el almidn, a la pulpa se descarta.

Sedimentado: la sedimentacin se realizar por tres horas o hasta que el sobrenadante se encuentre traslcido al cabo de los cuales se elimina rpidamente.

Lavado: con agua destilada para remover contaminantes del almidn y se deja sedimentar nuevamente. Estas dos ltimas operaciones se repiten dos veces mas, despus se deja sedimentar toda la noche.

Tamizado: el almidn lavado se tamiza por segunda vez para eliminar los ltimos restos de fibra.

Sedimentacin: se deja sedimentar por tres horas o tiempo suficiente para eliminar luego el sobrenadante traslcido rpidamente.

Secado: en estufa con corriente de aire a 30C por dos das.

Molienda: tiene el objetivo de homogenizar el tamao de los grnulos y se realizar en forma manual con un rodillo.

4.3.2. Determinacin de humedad del producto

Determinacin por prdida de peso en estufa. Se pesa 5 g en una placa de vidrio o aluminio y se dejar en una estufa a 110C, por un tiempo que asegure peso constante.

Figura 2 - Diagrama de flujo para la obtencin de almidn de tubrculo en laboratorio

MATERIA PRIMA

4.3.3. Propiedades Funcionales

a. Determinacin de amilosa y amilopectina

Referencia del mtodo: ISO 6647: 1987: Dtermination of amilase content

Preparacin de la muestra: La muestra de almidn deber pasar un tamiz de 250 (m, proceder a desgrasar la muestra como se seala en la preparacin de los estndares de amilosa y amilopectina.

Preparacin de una curva estndar

Mezclar volmenes de las soluciones estndar de amilosa y amilopectina y de solucin de hidrxido de sodio 0.09 N como se seala en el Cuadro 1.

Pipetear alcuotas de 5 ml de cada solucin de calibracin en una serie de 5 fiolas de 100 ml conteniendo 50 ml de agua. Aadir 1 ml de cido actico 1M y mezclar, luego aadir 2 ml de solucin de iodo y enrasar a 100 ml con agua desionizada. Dejar en reposo por 20 min

Cuadro 1: Preparacin de soluciones para la curva estndar

Composicin de la mezcla ml

% amilosa b.sEstndar de amilosaEstndar de amilopectinaNaOH 0.09N

00182

102162

204142

255132

306122

Medir la absorbancia a 620 nm contra el blanco

Graficar la absorbancia en el eje de las ordenadas y concentracin en el eje de las abscisas y obtener la ecuacin por regresin lineal

Anlisis de la muestra

Pesar 100( 0.5 mg de muestra en fiola de 100 ml protegida de la oscuridad se aade 1 ml etanol al 95% cuidando de que la muestra quede en el fondo y 9 ml de NaOH 1N. Evitar que muestra se pegue en las paredes

Dejar en reposo durante 24 horas evitando la agitacin, alternativamente calentar la solucin en una bao de agua en ebullicin por 10 minutos enfriar y aforar a 100 ml con agua desionizada, agitar vigorosamente hasta disolver todo. Realizar un blanco

En una fiola de 100 ml conteniendo 50 ml de agua, aadir 5 ml de una alcuota de muestra gelatinizada, aadir 1 ml de acido actico 1 N y 2 ml de yodo al 2% se mezcla y enrasar a 100 ml con agua.

Preparacin del blanco:

En una fiola de 100 ml que contiene 50 ml de agua destilada se agrega 5 ml de solucin de NaOH 0.09 N, 1 ml acido actico, 2 ml de yodo al 2% aforar a 100 ml con agua desionizada

Determinacin :

Dejar la muestra y el blanco en la oscuridad a temperatura ambiente por 20 minutos para leer la absorbancia a 620 nm.

Con la curva de calibracin determinar la concentracin de amilosa.

b. Determinacin del Diagrama reolgico Preparar una solucin 4% p /p almidn

Dejar a bao Mara con agitacin a 95.5 C por 15 minutos enfriar hasta temperatura ambiente (sin mover)

Realizar las mediciones con la solucin preparada a 25 C teniendo cuidado de no romper la estructura. Se utilizar el Remetro Brookfield DV-IIIULTRA con el spindle SCA 27, se trabajar en el rango de % de torque de 10 a 100 . Proceder segn se seale en el manual del equipo. Recolectar datos de esfuerzo de corte y velocidad angular de deformacin.Clculos

Ajustar los datos segn la ley de la potencia, determinar el coeficiente de consistencia, ndice de flujo o reolgico.c. Determinacin de ndice de absorcin de agua, solubilidad y poder hinchamiento Mtodo de referencia:

Modificado de Sathe y Salunke, 981 del mtodo original de Schoch, 1964)

En un tubo de centrfuga seco y previamente tarado pesar 0.3 g de almidn en b.s.

Se adiciona agua destilada para dar un volumen equivalente a 18 ml de agua total.

Se coloca en Bao Maria a 60, 70 y 80C por 30 minutos bajo agitacin constante.

Transcurrido el tiempo se retira el tubo del bao de agua se enfra y se aade agua para completar 20 ml de agua se mezcla bien y se centrfuga por 30 minutos a 4000 rpm de ser necesario se da ms tiempo.

Se retira el sobrenadante asegurando que este traslucido (sino volver a centrifugar ) se toma 5 ml del sobrenadante y se secan en una placa previamente tarada y en estufa a 45 C por 16 horas hasta peso constante. Transcurrido el tiempo pasar la placa a un desecador y pesar.

Pesar el almidn decantado.

Calculos

% solubilidad b.s (Indice de Solubilidad en agua) = Peso almidn soluble x 20 ml agua total x 100 /(Peso almidn en b.s. x 5 ml)

% poder de absorcin (Indice de absorcin de agua) = Peso pasta sedimentada x 100 /Peso almidn en b.s.

Poder de hinchamiento = Peso pasta sedimentada x 100 /(Peso almidn en b.s. x (100-% solubilidad.)

III. RESULTADO Y DISCUSIONES

La discusin debe estar en funcin a los objetivos y resultados

IV. REFERENCIAS

Bressani, R., E. De Martell y C.M. de Godnez. 1993. protein quality evaluation of amaranth in adult humans. plants food human nutr. 43:123-143.

Cheftel, J.C. y Cheftel, H. 1976. Introduccin a la Bioqumica y Tecnologa de Alimentos. . 120-126.

Konishi, Y. , Arnao S. I., y Calixto, C M.R. 2006. Caracterizacin del almidn de Amaranthus caudatus por barrido calorimtrico diferencial. Rev. Soc. Qum. Perv.72n.1Lima.

Ruales, J., S. Valencia y B. Fair . 1993. Effect of processing on the physico-chemical characteristics of quinoa flour Cchenopodium quinoa, Willd.) Starch/Strke-45:13-19.

Sathe, S.K. and Salunke,D.K. 1981.Isolation partial characterization and modification of te greath northen bean (Phaseolus vulgaris) starch. Journal of Food Science, 46 (4), 617-621

Schoch.J.T. 1964.Swelling power and solubility of starch granules. In: Methods in Carbohydrates Chemistry.Vol. IV. Eds. R.L.Whistler, R.J. Smith, and M.L. Wolfrom, Academic Press. USA, pp 106-108

Torruca U., J., Betancur, A.D. 2007. Physicochemical and functional properties of makal (Xanthosoma yucatanensis) starch. Food chemistry. 101(1319 1326)

Yune Li Jeng, Yeh, A. 2001. Relationships between thermal, reohogical characteristics and swelling power for various starches. Journal of Food Engineering 50 (141-148).

Tarazona, G. 1995. Caracterstica fsico qumicas y nutricionales de los almidones de 6 clones de camote (Ipomoea batata L. lam). Tesis para optar el grado de magster Scientae.Agua potable

Tierra

LAVADO

SELECCIN Y LIMPIEZA

REDUCCION A FINOS

Fibra

Agua destilada

TAMIZADO

SEDIMENTACION

LAVADO 1

SEDIMENTACION

LAVADO 2

SEDIMENTACION

LAVADO 3

TAMIZADO

SEDIMENTACION

SECADO

MOLIENDA

EMPACADO