Poder de hinchamiento

El poder de hinchamiento del almidón es una propiedad de su contenido de amilopectina, siendo la amilosa un diluyente e inhibidor del hinchamiento (Cheng et al., 1996). Además Alemán (2012), indica que mencionada propiedad está influenciada por las características de la amilosa y amilopectina en cuanto a la distribución del peso molecular, grado de ramificación, longitud de las cadenas y conformación de las moléculas, así como por la formación de complejos amilosa- lípidos que restringen el poder de hinchamiento y solubilidad de los almidones. Ruales et al. (1993) mencionan que el índice de absorción de agua y el poder de hinchamiento se utilizan para medir la capacidad de retención de agua por el almidón después de algún tratamiento, por ejemplo, térmico. La importancia de este índice radica en la incidencia que tiene en la palatabilidad de los alimentos. Los resultados del poder de hinchamiento para las dos variedades de almidón de papa nativa, se muestran en la Tabla 8.

Tabla 8. Poder de hinchamiento (g agua/ g almidón) en almidón nativo de papas nativas (Solanum tuberosum L.)

Temperatura Variedad 60°C 70°C 80°C 90°C

Águila 14.42 ± 1.28a 18.03 ± 0.42b 22.94 ± 0.66c 27.31 ± 1.85d Shuita 18.88 ± 0.38a 21.95 ± 0.26b 24.54 ± 0.70c 27.96 ± 0.57d

Los valores corresponden al promedio de tres réplicas ± la desviación estándar. a-dLetras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística (P<0.05).

En la tabla 8 se observa los resultados de poder de hinchamiento del almidón de las dos variedades de papa nativa, los cuales presentaron diferencias estadísticas (P< 0.05) entre las diferentes temperaturas de estudio (Anexo 3 y 4), los mayores valores se obtuvieron a los 90°C, éstos se encuentran dentro del rango 23.9 a 28.5 g agua/ g almidón para almidón de nueve variedades de papas

Variedad

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nativas de Cusco, Perú (Martínez et al., 2015), pero inferiores a los valores entre 8.28 a 11.32 g agua/ g almidón para almidón de cuatro variedades de papa nativa de Chiloé, Chile (Robles, 2012).

Según Alemán (2012) el poder de hinchamiento está relacionado con la unión asociativa dentro del gránulo de almidón, y aparentemente la fuerza y carácter de la red micelar está relacionada con el contenido de amilosa en el almidón, es decir, un alto contenido de amilosa produce un bajo poder de hinchamiento, por lo que requieren de mayor temperatura para que los enlaces de hidrógeno se rompan en las áreas amorfas, provocando un proceso irreversible, contribuyendo así, a la absorción progresiva del agua en los gránulos de almidón. Esto no es corroborable en este estudio, ya que el poder de hinchamiento se mostró ligeramente mayor para la variedad Shuita, respecto a la de Águila; a pesar de que esta última variedad tuviera un contenido de 18.95% amilosa , menor a 20.21% para el almidón de papa nativa de variedad Shuita. Considerando esto debido a que la diferencia entre contenidos de amilosa es muy baja y que además es importante señalar que el poder de hinchamiento también está determinado con el tamaño del gránulo, temperatura de gelatinización y la organización supramolecular de los componentes del almidón.

Ríos (2014), reporta en su investigación valores de 24, 28, 49 y 50 g agua/g almidón (90°C), para almidón de Malanga Edoes, M. Islena, yuca y M. Coco, respectivamente y menciona que el almidón de malanga Coco y yuca, tienen un poder de hinchamiento alto, por lo que podrían ser empleados en la elaboración de embutidos cocidos. De esto, podemos afirmar que ningún almidón en estudio podría ser usado para dichos productos y que tiene bajo poder de hinchamiento, ya que los valores de poder de hinchamiento fueron 27.31 ± 1.85 y 27.96 ± 0.57 g agua/g almidón (90°C), respectivamente para las variedades Águila y Shuita, son cercanos al poder de hinchamiento de malanga Islena, y el autor no la considera como un almidón con alto poder de hinchamiento.

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Figura 6. Poder de Hinchamiento (g agua/ g almidón) del almidón nativo de

papas nativas variedades Águila y Shuita a diferentes temperaturas.

En la Figura 6 se observa una tendencia de incrementarse el poder de hinchamiento del almidón de las dos variedades de papa nativa, al aumentar la temperatura. Lo cual concuerda con Martínez et al. (2015), quien menciona que el poder de hinchamiento del almidón de nueve variedades de papa que estudiaron mostraron estar directamente correlacionadas con el incremento de la temperatura de preparación del gel, tal como lo reportan Hernández et al. (2008) y Lin et al. (2013). Esto es debido a la ruptura de los puentes de hidrógeno intermoleculares de las zonas amorfas, que permiten una absorción irreversible y progresiva del agua (Lii et al., 1995) y se debe a que los gránulos hinchados del almidón permiten la exudación de amilosa (Gujska et al., 1994). Además según Araujo de Vizcarrondo et al. (2004), a medida que aumenta la temperatura hay relajación progresiva de las fuerzas de enlace dentro del gránulo.

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 60 70 80 90 P o d er d e H in ch am ie n to (g agu a/ g al m id ó n ) Temperatura (°C) Águila Shuita

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DE AGROPECUARIAS

3.3.3. Solubilidad

Los resultados de solubilidad (%) del almidón de papas nativas variedades Águila y Shuita, se muestran el Tabla 9 y la Figura 10.

Tabla 9. Solubilidad (%) en almidón nativo de papas nativas (Solanum tuberosum L.)

Temperatura Águila 2.32 ± 0.28a 2.41 ± 0.12a 3.88 ± 0.40b 4.53 ± 0.27b

Shuita 2.44 ± 0.10a 2.59 ± 0.10a 4.01 ± 0.18b 5.25 ± 0.66c

Los valores corresponden al promedio de tres réplicas ± la desviación estándar. a-dLetras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística (P<0.05).

En la tabla 9 se observa los resultados de solubilidad del almidón de las dos variedades de papa nativa, los cuales presentaron diferencias estadísticas (P< 0.05) entre las diferentes temperaturas de estudio (Anexo 5 y 6). Los valores a 60 y 70°C no mostraron diferencia estadística, pero a partir de 80°C la solubilidad difiere. Los valores de solubilidad están dentro del rango reportado por Garnica et al. (2010), quienes indican resultados comprendidos de 0.74 a 5.29% de solubilidad en almidón nativo de clones promisorios de papa y el realizado por Jiménez y Martínez (2016), quienes reportaron una solubilidad entre 2.5 y 8.55%, en almidón de yuca (el valor inferior está por encima de los valores de solubilidad a 60°C, pero es mínimo ya que los valores son 2.32 y 2.44% para la variedad Águila y Shuita, respectivamente). Sin embargo son menores al rango de 5.9 a 20.8% de solubilidad para almidón de ocho variedades de papas nativas de Cusco-Perú, con contenidos de amilosa que van de 24.34 a 29.11% (Martínez et al., 2015).

En esta propiedad es fundamental la presencia del contenido y la relación amilosa/amilopectina, así como también el tamaño del gránulo, ya que gránulos

Variedad

60°C 70°C 80°C 90°C

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con mayor contenido de amilosa, una relación amilosa/amilopectina menor a 0.5 y un menor tamaño de gránulo, presentan mayor solubilidad en agua. Importante también la presencia de lípidos en el almidón porque estos tienden a evitar la interacción entre moléculas (Yuan et al., 2007). Los contenidos de amilosa para el almidón de papas nativas variedades Águila y Shuita (18.95 y 20.21 %) no difieren mucho, pero la relación amilosa/amilopectina fue inferior de 0.5 (0.23 ± 0.01 y 0.25 ± 0.04), con lo que la solubilidad alcanzada a 90°C, fue baja ya que obtuvó 4.53% ± 0.27 y 5.25% ± 0.66, para las mencionadas variedades; comparadas con el almidón de papa nativa de Cusco- Perú, variedad Puka Ambrosio, que tenía 25.91% ±1.89 de amilosa y una relación amilosa/amilopectina de 0.35, y obtuvo una solubilidad que inició en 6.7% a 60°C y reportó 18.8% a 90°C (Martínez et al., 2015). Esto podría explicarse por lo que indica Lin et al. (2013), que la mayor solubilidad del almidón puede atribuirse a una mayor solubilización de polímeros a partir de gránulos de almidón con rigidez más débil, cuando se calientan a alta temperatura.

Ríos (2014), menciona en su estudio valores de 21, 32, 44 y 45% (90°C), para almidón de Malanga Edoes, M. Islena, yuca y M. Coco, respectivamente y menciona que el almidón de malanga Coco y yuca, tienen una alta solubilidad, por lo que podrían ser empleados en la elaboración de películas biodegradables o comestibles. Según lo mencionado, podemos decir que ningún almidón en estudio podría ser usado para dichos productos y que tiene baja solubilidad, ya que los valores de solubilidad fueron 4.53 ± 0.27 y 5.25 ± 0.66 %(90°C), respectivamente para las variedades Águila y Shuita, y fueron muy inferiores inclusive al 21% de solubilidad de malanga Islena, y el autor no la considera como un almidón con alta solubilidad.

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Figura 7. Solubilidad (%) del almidón nativo de papas nativas variedades

Águila y Shuita a diferentes temperaturas.

En la Figura 7 se observa una tendencia de incrementarse la solubilidad del almidón de las dos variedades de papas nativas, al aumentar la temperatura. Lo cual concuerda con Martínez et al. (2015), quien menciona que la solubilidad de el almidón de nueve variedades de papa que estudiaron mostraron estar directamente correlacionadas con el incremento de la temperatura de preparación del gel, tal como lo reportan Hernández et al. (2008), Lin et al. (2013) y Chen et al.

(2015). Este incremento se visualiza notoriamente a partir de los 70 °C para las dos variedades en estudio (Figura 10) y se debe a que los gránulos hinchados del almidón permiten la exudación de amilosa (Gujska et al., 1994).

3.3.4. Claridad de las pastas

Los porcentajes de transmitancia (%T) de la propiedad física claridad se determinó con un espectofotómetro a 650 nm, los cuáles los podemos observar en la Tabla 10. 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 60 70 80 90 So lu b ili d ad (% ) Temperatura (°C) Águila Suita

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Tabla 10. Claridad (% de transmitancia) en almidón nativo de papas nativas (Solanum tuberosum L.) Variedad Claridad (% de transmitancia) Águila 38.10 ± 0.41 Shuita 48.13 ± 1.64

Los valores corresponden al promedio de tres réplicas ± la desviación estándar.

Los valores encontrados de claridad para los geles de almidón de las dos variedades de papas nativas (Tabla 10), son mayores que el reportado por Hernández et al. (2008) quienes encontró valores de 10.9, 13.6 24.6%, para almidón de makal, sagú y camote, respectivamente, Ramírez et al. (2011) para geles de almidón de clones de papa criolla de Bogotá-Colombia, mostraron valores de transmitancia, para el Municipio de Sibaté entre 9 a 30.4%, para Granada entre 8 a 29.1%, para Subachoque entre 8.7 a 30.3% y para El Rosal entre 14.5 a 25.1%, Mbougueng et al. (2012) para gel de almidón nativo de papa Sipiera (29,15%). Sin embargo, fue inferior al reportado por Jiménez y Martínez (2016), quienes encontraron un valor de 59.35% en almidón de yuca y Martínez et al. (2015), hallaron valores comprendidos de 82.3 a 94.1 % para almidón de nueve variedades de papas nativas de Cusco–Perú.

La transparencia u opacidad presentada por las pastas de almidón influyen directamente sobre las características de brillantez y opacidad del color de los productos en los que se empleen como espesantes (Betancur-Ancona et al., 2001). Los geles se consideraron opacos y turbios cuando el porcentaje de transmitancia es menor de 40% (Aristizábal et al., 2007). En este factor influyen la proporción de gránulos grandes presentes en el almidón, lo cual origina residuos granulares en los geles, causando interferencia y refracción, reflejadas en una baja transmisión de la luz (Singh et al., 2006). Puesto que el almidón de papa nativa variedad Águila obtuvo 38.10% ± 0.41 y este valor es menor a 40%, por ello este almidón es considerado opaco, y según Hernández et al. (2008), se podría

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emplear en alimentos con una transparencia baja como lo son las mayonesas, los productos cárnicos, bebidas concentradas tipo néctar o los productos de panificación. Sin embargo el almidón de papa nativa variedad Shuita obtuvo 48.13% ± 1.64, el cual presenta un valor elevado de transmitancia, considerándolo así como claro y según Hernández et al. (2008), podría ser utilizado en alimentos como mermeladas, gelatinas, y en confitería para la elaboración de gomitas, etc.

Novelo y Betancur (2005) mencionan que el almidón que presenta menor cantidad de amilosa es fácilmente dispersado, por lo que se incrementa su claridad, al igual que el que presenta mayor poder de hinchamiento. Además Hoover (2010) menciona que el grado de transmitancia está directamente afectado por el poder de hinchamiento, lo que coincide con los resultados obtenidos en el almidón de las dos variedades de papa que se observan en la Tabla 7, que la variedad Shuita presentó mayor poder de hinchamiento y también un valor más alto de claridad del gel, respecto a la variedad Águila.

3.3.5. Firmeza de gel

Los resultados de la firmeza de gel de almidones de papas nativas se pueden observar en la Tabla 11.

Tabla 11. Firmeza de gel (kgf) de almidón nativo de papas nativas (Solanum tuberosum L.)

Variedad Firmeza de gel

(kgf)

Águila 0.010 ± 0.003

Shuita 0.014± 0.002

Los valores corresponden al promedio de tres réplicas ± la desviación estándar.

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En la Tabla 11, se observa los resultados referentes a firmeza de gel, los cuales podrían estar asociadas con la matriz de amilosa y el efecto de llenado de los gránulos hinchados (Kaur et al., 2007a). Estos resultados son inferiores a lo reportado por Martínez et al. (2015), quienes obtuvieron un rango entre 0.22 a 0.56 kgf para los geles de almidón de papa nativa variedades Solicha y Pikiquiña respectivamente y por Casas-Alencáster y Pardo-García (2005), quienes reportaron valores de 0.10 a 0.47 kgf en almidón de maíz ceroso (poca cantidad de amilosa, alrededor del 1%), entrecruzados con hidrocoloides; pero similares a los valores encontrados por Hernández et al. (2008), quien reportó 0.04 kgf, 0.03 kgf, 0.01 kgf para almidón de camote, makal-sagú y yuca respectivamente.

Zhou et al. (1998) señalan que los gránulos de almidón que presentan mayor poder de hinchamiento producen geles que son más deformables que los geles obtenidos de gránulos con menor poder de hinchamiento. Esta capacidad de deformación afecta la firmeza de los geles, encontrándose que los geles menos hinchados desarrollan geles más firmes. Esto no lo podemos corroborar con este estudio debido a que la variedad Shuita obtuvo un mayor poder de hinchamiento que la variedad Águila, pero los resultados de firmeza de gel son similares.

A mayor contenido de amilopectina se incrementa el poder de hinchamiento de los almidones y se producen geles más elásticos (Zhou et al., 1998). De todas maneras, hay que tomar en consideración que las condiciones en que se llevan a cabo la gelatinización y la gelificación de los almidones también influyen sobre esta propiedad (Hoover y Vasantham, 1992).

3.3.6. Estabilidad a la refrigeración y congelación

Los resultados obtenidos sobre la estabilidad en refrigeración y congelación del almidón de los dos variedades de papa nativa, fue determinado mediante el porcentaje de sinéresis, tal como se muestra en la Tabla 12 y Figuras 15, 16 y 17.

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Tabla 12. Sinéresis (%) de almidón nativo de papas nativas (Solanum tuberosum L.)

Variedad Días Temperatura -18°C 4°C 25°C Águila 1 49.16 ± 0.54a _{24.54 ± 1.75}ab _{33.12 ± 1.17}a 2 61.15 ± 1.00b _{27.56 ± 1.44}ac _{27.42 ± 3.57}a 3 38.33 ± 1.89c _{32.17 ± 4.13}bcd _{24.24 ± 2.97}a 4 30.58 ± 2.38d _{37.26 ± 4.11}d _{29.69 ± 4.02}a Shuita 1 55.48 ± 4.81a _{20.50 ± 3.40}a _{23.01 ± 4.44}ab 2 36.71 ± 4.43b _{27.09 ± 1.72}b _{22.97 ± 3.61}ac 3 24.24 ± 4.65c _{34.08 ± 0.92}c _{16.71 ± 0.69}bc 4 11.09 ± 3.08d _{34.11 ± 2.22}c _{30.37 ± 1.76}d Los valores corresponden al promedio de tres réplicas ± la desviación estándar.

a-dLetras diferentes en la misma columna para una determinada variedad, indican diferencia estadística (P<0.05).

La evaluación de la estabilidad a la refrigeración y congelación consiste en verificar la expulsión del agua (sinéresis) contenida en los geles como consecuencia de la reorganización de las moléculas del almidón (Betancur- Ancona et al., 2001).

En la Tabla 12 se muestra los valores de sinéresis del almidón de papas nativas variedades Águila y Shuita almacenados a una temperatura de congelación de - 18° C, los cuales presentaron diferencias estadísticas (P< 0.05) entre los cuatro días de almacenamiento (Anexo 7 y 8). Valores que son mayores a los reportados por Hernández et al. 2008, quien indica un rango de 10 a 22%, 3 a 5%, 0 a 2.5% y 7 a 9.5 % para almidón de makal, camote, yuca y sagú, respectivamente, en un periodo de almacenamiento de 4 días en congelación a -10°C.

En la Tabla 12 se muestra los valores de sinéresis del almidón de las dos variedades de papas nativas almacenados a una temperatura de refrigeración de 4° C, los cuales presentaron diferencias estadísticas (P< 0.05) entre los cuatro días de almacenamiento (Anexo 9 y 10). Valores similares se obtuvo para almidón

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de papa nativa variedad Solischa que alcanzó un 37% de sinéresis en el 4 día de almacenamiento, pero superiores al rango comprendido entre 2.5 a 23% aproximadamente para las ocho variedades de papas nativas cultivadas en Cusco Perú (Martínez et al., 2015). Además de ser superiores a lo que reporta Singh et al. (2008) para almidón de papa de la variedad Tutaekuri (9% después de 24 h). Los valores de sinéresis del almidón de papas nativas variedades Águila y Shuita almacenados durante 4 días, a una temperatura ambiente de 25° C (Tabla 12), no mostraron diferencias significativas (P >0.05) para los porcentajes de sinéresis de la variedad Águila (Anexo 11), pero si se encontró diferencias estadísticas (P< 0.05), para los resultados de la variedad Shuita (Anexo 12).

Los valores de sinéresis están íntimamente relacionados con la presencia de otros solutos como lípidos, sales, azúcares, tipo y concentración de almidón, regímenes de calentamiento y enfriamiento, contenido de amilosa y longitud de las cadenas de amilopectina (Guízar-Miranda, 2009).

Según los valores analizados, podemos decir que hubo mejor estabilidad durante la refrigeración (4 °C) y a temperatura ambiente (25°C), porque mostró más bajos valores (los 2 primeros días) y menor variación del porcentaje de sinéresis respecto a los de Congelación (-18°C) durante los días evaluados, esto se debe a que las bajas temperaturas incrementaron la retrogradación que experimentan las moléculas de almidón y según indica Soni et al. (1990), cuando los almidones se someten a sucesivos ciclos de congelación, su estructura se ve afectada, ya que hay una redistribución y dilución de las pastas de almidón por el crecimiento y disolución de los cristales de hielo. Este fenómeno es determinado por la gelificación de la fracción de amilosa y por la recristalización de la amilopectina, una vez ocurrida la gelatinización, en la fase de enfriamiento (Pacheco, E. y Techeira, N., 2009).

La pérdida de agua durante el almacenamiento afecta las características de los productos y su vida útil (Espinoza, 2008), es por ello que se consideran con mejor

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estabilidad aquellos almidones que presentaron menor pérdida de agua. Es importante el comportamiento de estos geles, ya que son muy utilizados en la elaboración de alimentos y más aun de aquellos que son sometidos a congelamiento siendo importante que durante el descongelamiento, el producto mantenga sus características sensoriales como textura y apariencia (Solorza et al., 2002). Por lo que el almidón de las variedades Águila y Shuita de papa nativa, han presentado una baja estabilidad al proceso de congelación, ocasionando la pérdida del agua atrapada en el gel, no se recomienda su uso para alimentos que requieran en su almacenamiento estar en congelación. Pero podrían ser utilizados en aquellos alimentos que requieren ser almacenados en refrigeración (4°C) o a temperatura ambiente, y necesitan cierta exudación de humedad para proporcionar una apariencia fresca, como los flanes o salsas, ya que a estas temperaturas muestran mejor estabilidad.

Figura 8. Estabilidad de Congelación (-18°C) del almidón nativo de papas nativas.

0 10 20 30 40 50 60 70 1 2 3 4 Si n éres is (% )

Ciclos (días de almacenamiento)

Águila Shuita

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En la Figura 8, se observa la sinéresis de los geles de almidón de papa nativa variedades Águila y Shuita, disminuyó progresivamente en los 4 días de almacenamiento (excepto en el segundo día para la variedad Águila), lo cual no concuerda con Hernández et al. (2008), quien muestra una tendencia de incremento de sinéresis al aumentar los días de almacenamiento, para almidones de makal, camote, yuca, sagú. Pero concuerda con una la investigación realizada por Zainal et al. (2005), quienes comprobaron que el porcentaje de sinéresis fue mucho menor conforme fueron avanzando los ciclos de estudio (días de almacenamiento), también con Andino (2008), quien indica que en mezclas de almidones de zanahoria, quinua, achira y papa, se observó mayor sinéresis en el primer día pero conforme pasó el tiempo, la cantidad de agua expulsada fue cada vez menor. Esto se debió según al autor a que hay mayor retrogradación de la amilosa en los primeros ciclos (1 y 2) y ésta va disminuyendo en los últimos ciclos 4 y 5, debido a que las cadenas de amilopectina se van cerrando conforme va pasando el tiempo, lo que impide que haya salida de agua, algo que no sucedió al inicio de su estudio y la disminución de sinéresis se puede relacionar con el incremento en la rigidez y elasticidad de los geles debido al aumento de la formación de redes esponjosas; y con Santa Cruz et al.( 2003), quien menciona que en sus estudio de mezclas de almidones, en los primeros ciclos existe mayor sinéresis debido a la retrogradación de la amilosa y a su reintegración durante el enfriamiento por lo que él concluye que mientras pasen los días, se obtendrá un gel más rígido y sólido, o sea un gel con menor cantidad de agua.

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Figura 9. Estabilidad a la refrigeración (4°C) del almidón nativo de papas nativas.

En la Figura 9, se observa la sinéresis de los geles del almidón de papas nativas variedades Águila y Shuita, aumentó progresivamente en los 4 días de almacenamiento en refrigeración, tal como lo reportaron Sodhi y Singh (2005) para