Retrogradación del almidón de papa 62 

Los valores de almidón resistente (AR) retrogradado, Almidón resistente retrogradado como % del almidón total (ART) y el AR retrogradado generado por el tratamiento térmico para las 10 variedades comerciales de papa se muestra en la tabla 2-10. Con referencia a los valores de AR retrogradado obtenidos mediante el proceso de cocción en autoclave y enfriamiento a 4 ˚C, los tratamientos térmicos establecidos en términos generales, incrementan numéricamente el porcentaje de AR retrogradado, con excepción de la variedad Mambera, que mostro un valor similar al generado por autoclave. Así, para 6 de los 10 materiales se observa que el tratamiento de 0ºC / 32ºC, incremento numéricamente más el contenido de almidón AR retrogradado frente al tratamiento 0ºC / 100ºC.

Tabla 2-10: Valores de almidón resistente (ART) retrogradado como % del almidón total al aplicar dos tratamientos térmicos en variedades comerciales de papa cultivadas en Colombia

Especie Variedad AR3, %

0/32 ºC *24h c/u

AR3, % 0/100 ºC *24h c/u

S. tuberosum g. andigena Pastusa 24,82 18,34

Suprema 22,56 24,16

Tocarreña 19,95 16,69

Unica 18,66 ----

R12 21,74 17,70

Promedio 21.55 19.22

S. tuberosum g. phureja Colombia 23,61 18,63

Galeras 20,91 21,58

Guaneña 24,10 19,31

Latina 23,79 21,25

Mambera 13,36 19,11

Promedio 21.15 19.98

Al comparar el % de AR retrogradado obtenido por el tratamiento térmico por especie, sin tener en cuenta el valor de AR obtenido para la variedad Mambera (13.36%) se encontraron diferencias significativas (P<0.05) por efecto de la temperatura sobre la concentración de AR retrogradado en S. tuberosum g. phureja, siendo mayor para la temperatura de 32 °C, mientras que en el caso de S. tuberosum g. andigena aun cuando hubo una gran dispersión, la tendencia en la formación de AR retrogradado mostro la misma tendencia. Sin embargo, la interacción especie * temperatura no fue significativa (Figura 2-4).

Los cambios en la digestibilidad del almidón se pueden interpretar como un mejoramiento de las propiedades nutricionales de la papa. El incremento en la concentración de almidón resistente significa que la carga de polisacáridos no-digeribles se incrementa significativamente en el colon, haciendo de este recurso alimenticio una fuente de fibra dietaria con beneficios positivos en humanos y animales. En este estudio, la especie S. tuberosum g. phureja mostró una mayor relevancia comparada con la S. tuberosum g. andigena (+ 1.37%) desde el punto de vista de la concentración de AR retrogradado.

Figura 2-4: Efecto de la temperatura sobre la concentración de AR retrogradado de almidones extraídos de las especies S. tuberosum g. andigena S. tuberosum g. phureja. Toledo (2008) evaluó el efecto de ciclos de enfriamiento -calentamiento sobre el contenido de almidón resistente retrogradado en achira y papa (S. tuberosum). Las muestras de almidón en exceso de agua fueron gelatinizadas (91 ˚C entre 3 a 5 minutos) para luego ser esterilizadas en autoclave (121 ˚C por 30 minutos) para ser sometidas a ciclos de enfriamiento/calentamiento (3 ˚C / 37 ˚C por 24 horas cada uno). En este

a

estudio se encontró que la muestra gelatinizada y esterilizada en autoclave presentaba un contenido de AR retrogradado de 20.48% y luego de un ciclo de enfriamiento calentamiento, ese valor aumento numéricamente a 22.88%. Con relación a los contenidos de AR retrogradado alcanzados en el presente estudio, para las diferentes variedades comerciales, en ambos tratamientos térmicos, se pueden observar valores similares a los encontrado por Toledo (2008), para las variedades Suprema, R12 y Pastusa en S. tuberosum g. andigena y todas las variedades de S. tuberosum g. phureja, a excepción de la variedad Mambera en el tratamiento térmico de 0 / 32 ºC, resaltando

los valores para las variedades Pastusa (24.82%), Colombia (23.61%), Guaneña (24.10%) y Latina (23.79%).

Los cambios en las digestibilidades de los almidones de papa cocidos señalan nuevas oportunidades para el desarrollo de un rango de productos con amplios atributos funcionales, sobresaliendo en esta caracterización la S. tuberosum g. phureja, variedad Galeras por su contenido de MS, almidón total, AR retrogradado como porcentaje del almidón total y el almidón digestible. Investigaciones futuras deben ser enfocadas a buscar agregados de los AR retrogradado en estas variedades de papa en términos de polimorfismos tipo B que son más eficientes en el crecimiento de poblaciones benéficas como lo son las bifidobacterias (Lesmes y col., 2008), así como las implicaciones en la prevención del cáncer de colon en humanos y en su uso potencial para su uso en nutrición animal como aditivo funcional.

En las figuras 2-5 (2-5A a 2-5F) y 2-6 (2-6A a 2-6F) se pueden observar las micrografías obtenidas sobre algunas de las muestras de almidón sometidas al proceso de retrogradación en dos diferentes tratamientos térmicos (0ºC / 32ºC c/u por 24 h.). Todos los almidones retrogradados se asemejan a una masa amorfa de estructura cohesiva, después de haber perdido el aspecto granular propio de almidones nativos que se muestran en la figura 2-3.

Para el caso del tratamiento térmico (0 ºC / 100 ºC por 24 horas) se observan grandes cambios en esta estructura amorfa en la variedad Colombia comparado con el tratamiento (0 ºC / 32 ºC por 24 horas), mientras en las variedades Suprema y Pastusa B

se observó una estructura laminar. En general ,se observan cambios en la superficie de los gránulos, mostrando en algunos casos protuberancias, lo cual indica un proceso de hidrolisis, conduciendo a una desorganización completa de las regiones cristalinas, llevando al aumento en el contenido de almidón resistente retrogrado en las muestras analizadas como se puede comparar en la tabla 10. Por lo tanto, cuando el almidón es sometido a un tratamiento térmico en exceso de agua, este sufre cambios a nivel estructural, los cuales se relacionan con los procesos de gelatinización y retrogradación, como es el caso de este estudio.

Figura 2-5: Micrografías electrónicas de barrido (SEM) de almidón de las variedades: Suprema (A), Pastusa (B y C), Colombia (D), Guaneña (E) y Mambera (F) sometido a tratamiento térmico (0 ºC / 32 ºC c / u por 24 h)

Las muestras de almidón utilizadas fueron sometidas a un proceso de gelatinización en presencia de agua en una relación de 1:3 (almidón: agua), a una temperatura de 60 °C por 3 minutos y luego a temperatura de ebullición por 15 minutos, simulando la cocción de la papa. Con referencia a la temperatura de gelatinización, Singh y col. (2003) reportaron que la temperatura de gelatinización para el almidón de papa fue de 55.7 °C. Sin embargo, Yusuph y col. (2003) reportaron un intervalo de temperatura entre 59 y 70 °C, aun cuando el valor exacto depende del tipo de muestra y las condiciones experimentales. Bajo las condiciones de este experimento, 60 °C se encuentra dentro del

F E D C B A

rango reportado para que las cadenas de polisacáridos pasen a tener una configuración aleatoria, provocando la inflamación y ruptura de los gránulos de almidón (Ziegler y col., 1993 y Singh y col., 2007), generando una transición de fase orden – desorden, asociada con la difusión de agua en el gránulo de almidón, incorporando agua al interior de la región amorfa, hidratando e hinchando el gránulo, llevando a la perdida de birrefringencia y absorción de calor, para finalmente perder el orden cristalino de la amilopectina, desenrollar y disociar las dobles hélices y promover la solubilización de la amilosa, desplazándola al exterior del gránulo para formar una malla y producir un gel (Atweel y col. 1988; Jenkins y Donald, 1998; Waigh y col., 2000, Singh y col., 2003).

Figura 2-6: Micrografías electrónicas de barrido (SEM) de almidón de las variedades: Suprema (A), Pastusa (B y C), Colombia (D), Guaneña (E) y Mambera (F) sometido a tratamiento térmico (0ºC/100ºC c/u por 24 h.)

Los tratamientos térmicos empleados (0 ºC / 32 ºC y 0 ºC / 100 ºC) en este experimento para la generación de AR retrogradado, junto a los tiempos empleados (24 h, c / u) indican de acuerdo a lo observado en las micrografías, una matriz compacta en la mayoría de las muestras, aun cuando se pueden observar cierto grado de erosión, con la presencia de protuberancias o cavidades sobre la superficie del gránulo como el caso de

A B C

la variedades Colombia o Mambera (0 ºC / 32 ºC) y Guaneña o Tocarreña (0 ºC / 100 ºC), indicando posiblemente un proceso de hidrolisis sobre la amilosa conducida al exterior del gránulo, con un aumento en la digestibilidad del almidón, similar a lo encontrado por Napaporn y col. (2000) al someter almidón de papa a hidrolisis acida, donde la presencia de una matriz compacta en gran parte de los gránulos, indico el aumento del AR. De acuerdo con Leeman y col. (2006) estos tratamientos térmicos, fueron seleccionados al promover la retrogradación de la amilopectina (4 / 31 0ºC) y la amilosa (4 / 100 0ºC), llevando a incrementar la cantidad de AR retrogrado, como se observó en este experimento, frente a los valores de AR retrogrado alcanzados al simular la cocción del almidón por medio de autoclave.

Aun cuando no se utilizó la misma temperatura de enfriamiento (4 ºC) que Leeman y col. (2006), las micrografías muestran que 0 ºC tiene la capacidad de promover la retrogradación de las fracciones de amilopectina y amilosa, para lograr que la amilosa y la amilopectina interactúen en la pasta gelatinizada, para generar una estructura más organizada, dado el aumento en el grado de cristalinidad, la firmeza del gel, la exudación de agua (sinéresis) como se observó en las muestras de almidón utilizadas en el presente estudio, junto a la aparición de acuerdo a la literatura de un patrón tipo B por rayos X (Hoover, 1995; Miles y col., 1985). En el caso Leeman y col. (2006) en almidón de papa y Gonzales–Soto y col. (2004) y Saguilán, (2007), en almidón de plátano, se pudo observar que una temperatura de enfriamiento de 4 ºC, sobre gránulos de almidón de papa y plátano sometido a tratamiento térmico o a varios ciclos de autoclave y enfriamiento, muestran una matriz compacta, con algunas protuberancias en el caso del almidón de papa o sin canales ni cavidades en el almidón de plátano, similares a la observadas en las variedades evaluadas del presente estudio utilizando 0 ºC como temperatura de enfriamiento, lo cual conllevo en todos los casos al aumento en el contenido de almidón resistente, debido a la reorganización de las cadenas, generadas durante los tratamiento de temperatura-presión y enfriamiento.

Igualmente, la retrogradación es un proceso complejo, que depende de factores como: tipo de almidón, concentración del almidón, régimen de calentamiento y enfriamiento, pH, y presencia de solutos tales como lípidos, sales y azúcares (Swinkels, 1985). Donde la agregación y recristalización de la amilosa puede ser completa dentro de las primeras

horas, frente a la amilopectina, cuya cristalización se produce en etapas posteriores, durante el periodo de almacenamiento refrigerado (Singh y col., 2006 y 2008).