Almidón

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fisiología de la planta, lo que resulta de gran utilidad para la producción de almidón y azucares.

Vandeputte y Delcour (2004) mencionaron que en el amilo plasto se puede sintetizar pequeños gránulos de almidón, como en el caso del arroz; o solo se sintetiza unos gránulos de almidón por amiloplasto, como ocurre en la papa, el maíz y el trigo.

Lindeboom, Chang y Tyler (2004).sostienen que de acuerdo a su tamaño, los gránulos de almidón se clasifican como gránulos grandes (>25 μm), gránulos medianos (≥10 ≤ 25 μm), gránulos pequeños (≥5 ≤10 μm) y gránulos muy pequeños (<5 μm) siendo mayores los gránulos del almidón de papa (<110 μm).

Figura3. Micrografía del granulo de almidón depapa.

(Figura adaptada de química de los alimentos (Badui, 2001)).

55 2.2.3.2. Estructura química

A. La Amilosa

Guan y Hanna (2004), menciona que la amilosa, que representa del 15 al 20% de la estructura. Knutzon y Grove (1994) menciona que es un polímero lineal de unidades de glucosa unidas por enlaces α (1-4), en el cual algunos enlaces α (1-6) pueden estar presentes.

Esta molécula no es soluble en agua, pero puede formar micelas hidratadas por su capacidad para enlazar moléculas vecinas por puentes de hidrógeno y generar una estructura helicoidal. La amilosa (Figura 4) está formada por una secuencia lineal de α-glucosas, las que se unen entre sí a través de enlaces α -1,4-glucosídicos y se representa de la siguiente manera:

Figura 4. Molécula de amilosa.

(Figura adaptada y traducidade “Almidón: Química y Tecnología”[Whistler, Bemiller & Paschall, 1984, p. 673])

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Esta fracción del almidón es soluble en agua y tiene un peso molecular que varía de los 150.000 a los 600.000, lo cual indica que debe tener de 1.000 a 4.000 unidades de a- glucosas unidas. La amilosa se disuelve fácilmente en agua, adquiriendo una estructura secundaria característica, de forma helicoidal, en la que cada vuelta de hélice comprende 6 unidades de glucosa.

B. La Amilopectina

Guan y Hanna (2004) menciona que la amilopectina que constituye el 80 a 85% restante. Knutzon y Grove (1994) sostiene que es un polímero ramificado de unidades de glucosa unidas en un 94-96% por enlaces α (1-4) y en un 4- 6% con uniones α (1-6). Dichas ramificaciones se localizan aproximadamente a cada 15-25 unidades de glucosa. La amilopectina es parcialmente soluble en agua caliente. La amilopectina es la segunda fracción del almidón, es una cadena ramificada y está formada por muchas cadenas cortas de unas 20 a 25 unidades de a-glucosas. Un extremo de cada una de estas cadenas, se une a la siguiente unidad mediante un enlace a-1,6-glucosídico, formando ramificaciones.

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Esto se puede representar de la siguiente manera:

Figura 5. Molécula de amilopectina

(Figura adaptada y traducida de “Almidón: Química y Tecnología” [Whistler, Bemiller & Paschall, 1984, p. 673])

Esta fracción del almidón es insoluble en agua; de acuerdo a los pesos moleculares que se han determinado por métodos físicos, la molécula debe tener hasta un millón de unidades de a-glucosas. La estructura cristalina del gránulo de almidón ha sido atribuida directamente a la amilopectina.

Análisis de rayos X han demostrado que el gránulo de almidón está formado de regiones amorfas y regiones cristalinas. La parte amorfa del gránulo de almidón está

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formada esencialmente por amilosa, mientras que la región cristalina está formada por cúmulos paralelos de cadenas cortas en la amilopectina, la cual así mismo presenta regiones amorfas y regiones altamente cristalinas. Rodriguez et.al (2001)

2.2.3.3. Composición química del almidón

Moorthy (2002) señalo que el agua normal de hidratación en los almidones se localiza en el carbono 6 de los residuos de glucosa y su composición química depende de la fuente y el procedimiento de obtención, del proceso de secado y de la humedad relativa del medio. El contenido de humedad en los gránulos de almidón va de un 10 al 12% en cereales y de 14 a 19% en almidones de tubérculos y raíces. Un contenido superior de humedad puede ocasionar daño microbiano y por tanto, el deterioro en la calidad del polímero. Además, todos los almidones contienen pequeñas cantidades de proteínas, lípidos, fósforo y trazas de materiales inorgánicos.

59 Tabla 2

Composición químico proximal de almidones

Fuente Humedad Lípidos Proteínas Fosforo Cenizas

Maiz 13 0.6 0.35 0.015 0.1

Papa 19 0.05 0.06 0.1 0.4

Trigo 14 0.8 0.4 0.06 0.15

Yuca 13 0.1 0.1 0.01 0.2

Maiz cereo 13 0.2 0.25 0.007 0.07

Sorgo 13 0.7 0.3 0 0.08

Arroz 0 0.8 0.45 0.003 0.5

Sagu 0 0.1 0.1 0.02 0.2

Amilo-maiz 13 0.4 0 0.07 0.2

Camote 13 0.05 0 0 0.1

Nota: Determinado a una humedad relativa del 65% y Estimado de acuerdo al % de nitrógeno x 6.25

(Tabla adaptada y traducida de “Starch-composition, fine structure and architecture” [Tester, Karkalas y Qui, 2004, p165])

Tester et al. (2004) menciona que los lípidos presentes en los gránulos de almidón se encuentran formando complejos de inclusión con las moléculas de amilosa; dichos complejos son

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insolubles en agua fría pero se disocian al calentarse a temperaturas superiores a los 125°C. El contenido de lípidos en almidones de tubérculos como la papa, el camote y la tapioca es muy pequeño (<0.1%) comparado con los almidones provenientes de cereales (maíz, trigo, arroz, cebada y sorgo), los cuales contienen de 0.6 a 1.0% de lípidos.

Hsu, Lu y Huang (2000) sostiene que los lípidos tienen un marcado efecto en la calidad y en las propiedades físicas y funcionales de los almidones, estos disminuyen la capacidad de hinchamiento, la solubilidad y la capacidad de retención de agua; son causantes de la formación desabores indeseables durante el almacenamiento debido a su rancidez. Da lugar apastas, películas turbias y opacas debido a la formación de complejos amilosa lípidos insolubles, lo que afecta la viscosidad de los geles preparados con estos almidones.

Debet y Gidley (2006) menciona que los almidones de tubérculos contienen pequeñas cantidades de proteína (<0.1%)en comparación con los almidones de cereales, los cuales contienen de 0.25 a0.6%.

Baldwin (2001) sostiene que al igual que los lípidos, las proteínas se encuentran asociadas con el gránulo, y en la periferia del mismo; las proteínas integrales son de mayor peso molecular que las superficiales incluyen residuos de enzimas

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involucradas en la síntesis de almidón, especialmente sintetasas. Las proteínas confieren al almidón un aroma y sabor a harina, además de cierta capacidad espumante.

Beynum y Roels (1985) menciona que cerca del 10% de las proteínas asociadas al almidón, se encuentran en la superficie del gránulo y pueden ser fácilmente extraídas con agua o soluciones salinas. Estas proteínas pueden afectar la carga superficial del gránulo, lo cual influye directamente la velocidad de hidratación, la velocidad de hinchamiento, y la gelatinización del mismo. Entre las proteínas asociadas a la superficie del gránulo está la enzima α-amilasa, cuya acción hidrolítica afecta las propiedades reológicas del almidón en dispersión, de ahí la importancia de eliminarlas durante el proceso de obtención de este polímero (Moorthy, 2002).

Tester et al., (2004) sostiene que el almidón contiene cantidades traza de minerales (<0.5%) entre los que destacan;

calcio, magnesio, potasio, sodio y fósforo, los cuales, con excepción del fósforo son de poca importancia en la funcionalidad del almidón. El almidón de papa contiene grupos fosfato en forma de sales, los cuales constituyen los principales componentes de sus minerales; en los almidones de cereales, el contenido de cenizas corresponde parcialmente con la cantidad de fosfolípidos. Los almidones de raíces contienen

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cantidades muy pequeñas de compuestos fosforados, sin embargo, el almidón de papa contiene una cantidad apreciable de fosfato en forma de éster, unidos al carbono 6 de los residuos de glucosa en la molécula de amilopectina. El alto contenido de fósforo puede permitir el desarrollo de altas viscosidades a las dispersiones acuosas de almidón y también mejorar la fuerza de gel.

Tester et al. (2004) menciona que el fósforo presente en el almidón, proporciona un efecto significativo en el alimento que lo contiene. Ocasiona una mayor estabilidad al descongelamiento, así como un incremento en la claridad de las pastas.

Tabla 3

Composición química, contenido en 100g de alimento.

Papa; fécula (almidón de chuño) Energía

Kcal

Agua g

Proteína g

Grasa g

CHOS g

Fibra g

Ceniza g

347 13.8 0.4 0.3 85.1 0.1 0.4

Tabla adaptada de “tabla de composición de alimentos industrializados” [Ministerios de Salud- Instituto Nacional de Nutrición, 1990, p.40]).

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En las tablas peruanas de composición de alimento del Instituto Nacional de la Salud (2009) señala que la harina de papa;

energía 332 Kcal., energía 1389KJ., humedad 10,9 g., proteína 6,4 g., grasa total 0,4g., carbohidratos total 77,1g., carbohidratos disponibles 71,2g., fibra cruda 2,3g., fibra dietaría 5,9g., y cenizas 5,2.