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CICLO: 2013 - I
ASIGNATURA:
TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS III
REPORTE TEMÁTICO:
INFORME DE PRÁCTCA: “HIDROLISIS
ENZIMATICA
ESTUDIANTES:
Chilcón olivera José Geiner
JULCA FERNANDEZ MARCELO
MENOR ALEJANDRIA MIRIAM R.
DOCENTE:
Ing. JORGE TRELLES OLAZABAL
Cutervo – Cajamarca 21 de Diciembre del 2013
I. NTRODUCCIÓN
La producción de jarabes glucosados y/o fructosados se basa en la
degradación del almidón, y ha sido empleada industrialmente desde la
década del 70. Desde entonces, se han venido desarrollando procesos
enzimáticos que permiten transformar el almidón en los llamados
jarabes con alto contenido de glucosa y/o fructosa, dando origen a
nuevos productos con mayor poder edulcorante y menor costo en
relación con el azúcar de caña. Quintero, R., (1998).
Los jarabes glucosados son soluciones de glucosa en alta
concentración que se utilizan en diversas aplicaciones de la industria
alimenticia y biotecnológica. Los jarabes de glucosa se obtienen por
hidrólisis enzimática del almidón Agudelo, B., Sánchez, C y Figueroa,
C. (2004). Este proceso requiere dos etapas, la primera etapa,
denominada de licuefacción, que consiste en una hidrólisis de las
largas cadenas de almidón para obtener maltodextrinas (cadenas más
cortas de almidón), esta es llevada a cabo por la enzima a-amilasa que
corta los enlaces glicosídicos a-1,4 internos en forma aleatoria del
almidón. En la segunda etapa, denominada sacarificación se
hidrolizan los enlaces a-1,4 y/o a-1-6 del terminal no reductor de la
cadena de dextrina, por la enzima amiloglucosidasa, liberando
glucosa. Quintero, R., (1998).
En las industrias de alimentos y bebidas, las enzimas han sido
aplicadas satisfactoriamente desde hace muchos años y la necesidad
de controlar los costos es dominante.
Como materias primas se utilizan diversas fuentes de almidón como
tubérculos, cereales, oleaginosas, etc. El presente trabajo tuvo como
objetivo la producción y evaluación dextrinas a nivel de laboratorio, a
partir de un cereal bastante conocido como el arroz.
II. OBJETIVOS
Conocer el proceso de hidrolisis enzimática.
determinar el porcentaje de azucares reductores por el método
de fehling.
III. FUNDAMENTO TEÓRICO
1. EL ARROZ
El arroz es una gramínea la cual constituye un alimento básico para
casi la mitad de población del mundo, y en su composición química
se muestra en el siguiente cuadro.
Proteínas (* FCN)= 5.95 10.1
Grasas 2.1
Hidratos de carbono
Fibra 1.0
Totales 86.4
Cenizas 1.4
Dentro de los carbohidratos gran parte es el almidón consiste
predominantemente de a-D- glucano (99% de la materia seca) en la
forma de amilosa y amilopectina. La amilosa es una molécula
esencialmente lineal que contiene ˜99% enlaces a, 1,4 y ˜ 1 % a-1-6.
La amilopectina es más pesada que la amilosa y esta
abundantemente ramificada con un ˜95 % a 1-4 y ˜ 5% de a, 1-6.
2. HIDRÓLISIS DEL ALMIDÓN
Entre las hidrolisis del almidón, la modificación enzimática son las
más valiosas, no en tanto, es posible obtener algunos tipos de
almidón por hidrolisis acida.
a) HIDROLISIS ÁCIDA
El almidón puede ser hidrolizado por ácidos como ácido
clorhídrico, llegando a una hidrólisis parcial del almidón a D-
Glucosa. Este método es utilizado para preparar jarabes de glucosa
a partir de suspensiones que contienen 20% (p/p) de almidón a pH
2 y a una temperatura de 140 °C. Tras el tratamiento, se neutraliza
y se recupera el almidón no hidrolizado por filtración GLAZER Y
NAKAIDO (1998).
b) HIDROLISIS ENZIMÁTICA
La hidrólisis enzimática del almidón nativo puede ser considerada
como una de las técnicas para modificar el almidón nativo por
reducción de su peso molecular promedio. Los productos de la
conversión enzimática de almidón van desde glucosa hasta
dextrinas de alto peso molecular.
En adición a la disminución del tamaño de la molécula y de la
dispersión de almidon, el proceso de hidrolisis puede modificar
también otras características de las dispersiones de almidon. Las
Alfa – amilasas son ampliamente usadas para la despolimerización
de almidones en la preparación de maltodextrinas. La
susceptibilidad de los gránulos de almidón a la Alfa – amilosis
depende de su origen botánico, de la fuente de Alfa – amilasa y si el
almidón está realmente disperso, en parte gelatinizado o
suspendido como gránulos intactos.
En general, gránulos de almidón de cereales son mucho más
rápidamente hidrolizados por Alfa – amilasa que los almidones de
papa, lo cual es ampliamente atribuido a su alta estructura
cristalina. GALLAN et al. (1992).
La gelatinización es uno de los procedimientos para incrementar la
susceptibilidad de almidones de cereales y tubérculos a la amilosis,
ha sido mostrado que gránulos de almidón crudo hidrolizan más
lento que el almidón pre - gelatinizado LAURO (2000).
Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría. El agua,
cuando penetra las áreas amorfas del grano, forman enlaces de
hidrógeno, con los grupos hidroxilos libres de la molécula de
almidón. Estos enlaces son fuerzas débiles, más el número de
enlaces en el gránulo están alto que impide su disolución, por lo
tanto los gránulos de almidón se hinchan levemente en agua fría
(10 - 15% de diámetro), más el hinchamiento es irreversible por
secamiento. Cuando la temperatura de la suspensión es mayor que
la fuerza de los ens de hidrogeno, el gránulo del almidón comienza
a hincharse irreversiblemente y ocurre la gelificación. La
gelificación ocurre con la formación de enlaces entre las moléculas
de agua y grupos hidroxilos, liberados por la entrada de agua. La
gelificación del almidón es el primer paso para el proceso de
hidrolisis, pues las enzimas atacan más lentamente el almidón
granulado.
En general, la acción de la a-amilasa y la b-amilasas en gránulos
de almidón natural no es muy eficaz, porque son muy resistentes a
la digestión amilolítica y se necesita un largo periodo de hidrolisis
para poder degradar el almidón. Con los nuevos avances
tecnológicos en los últimos años, se han descubierto una nueva
generación de enzimas como la a-amilasa de Aspergillius Kawachi
y la glucoamilasa de Aspergillus niger. Estas enzimas trabajan
sinérgicamente para hidrolizar el almidón granular que
directamente puede hidrolizar el almidón en un solo paso, a una
moderada temperatura muy por debajo de la temperatura de
gelatinización SHARIFFA et - al. (2008).
Estas enzimas tiene la ventaja de exo-actividad como la
glucoamilasa - que es capaz de perforar fuerte y profundamente de
orificios, así como la endo - actividad de la a-amilasa que permite
la ampliación de los orificios. Esta combinación mejora la
liberación continua de glucosa fermentable a partir de los gránulos
de almidones. Se puede obtener una mayor degradación
hidrolizando el almidón con a-amilasa junto con la
amiloglucosidasa. L a modificación se puede realizar con el fin de
aumentar la eficiencia de hidrolisis del almidón natural OATES
(1997).
IV. INSUMOS, MATERIALES, REACTIVOS Y MÉTODOS.
1. INSUMOS
Arroz.
Agua
2. MATERIALES
Balanza.
Matraces.
Vasos de precipitación.
Mechero.
Varillas.
Molino.
Tamices.
Agua destilada.
Glucosa pura.
Enzima a-amilasa.
Estufa.
Placas Petri.
3. REACTIVOS
HCl 1N.
Cloruro de sodio.
Cloruro de calcio.
feehling A y B
4. MÉTODOS
Licuefacción
La suspensión de almidón es hidrolizado mediante a-amilasa
bacterial termoestable (b. licheniformes) o bacterial termolábil (b.
subtilis), añadiendo al mismo tiempo sales de calcio. Estas
enzimas descomponen el almidón gelatinizado en dextrinas y
sacáridos de distintos grado de polimerización, dando como
resultado una disminución rápida de la viscosidad en un tiempo
que fluctúa de 1 a 2 horas, hasta alcanzar la DE deseada.
V. PROCEDIMIENTO
1. OBTENCIÓN DEL SUSTRATO DE HARINA DE ARROZ.
Partículas gruesas
Partículas gruesas
ACOPIO
MOLIENDA
TAMIZADO
PESADO Y EMPACADO
DESCRIPCIÓN DE DIAGRAMA DE FLUJO
A. ACOPIO:
Recepción de la materia prima de que entrara al proceso.
B. MOLIENDA:
Acción de fraccionar, triturar la materia prima con la
finalidad de disminuir el tamaño de partícula y facilite los
procesos posteriores como la obtención de la harina.
C. TAMIZADO:
Es la separación mecánica, mediante tamices, de sustancias
pulverizadas de diferentes tamaños.
D. PESADO Y EMPACADO:
El pesado es una operación que permite cuantificar y
determinar el rendimiento del proceso de obtención de
harina de arroz, y con el empacado conseguimos aislar el
producto del medio ambiente con fines de conservación.
2. HIDROLISIS ENZIMÁTICA DE ARROZ.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO
HARINA DE ARROZ
3. DETERMINACIÓN DE AZUCARES POR EL MÉTODO DE
FEHLING.
A. MÉTODO PARA LA ESTANDARIZACIÓN DE LA SOLUCIÓN DE
FEHLING.
Colocar 5 ml. de solución de Fehling A y 5 ml. de Fehling B
en una fiola de 250 ml. añadir 20 ml. de agua destilada y
algunas perlas de vidrio.
En una bureta de 50 ml. colocar la solución de glucosa al
0.5%, dejar caer desde la bureta la solución de glucosa y
lleve a ebullición, agregar 5 gotas de azul de metileno 1%.
dejar calentar 2 minutos.
DISPERSION
ACONDICIONAMIENTO
LICUEFACCION
PRE - CALENTAMIENTO
GELATINIZACIÓN
30 g/ 100 ml
pH: 7 NaCl (3g/l)
CaCl2 (0.5 g/l)
70°C
70°C / 3 min
70°C / 60min, pH: 7
min α – amilasa 0.21 g/g
INACTIVACION Y AJUSTE DE pH HCl 5% pH: 4.5
Continuar agregando pequeñas cantidades de solución de
glucosa y calentar después de cada adición hasta que
observe un precipitado rojo ladrillo.
Tomar en cuenta el volumen de la solución de glucosa
gastado en la titulación final y calcule el título de licor de
fehling expresado en mg. de glucosa anhidra.
CALCULANDO EL FACTOR DE FEHLING:
Para los siguientes experimentos se necesitara el valor del título
de licor de Fehling (F), para ello calcular un valor promedio con
los valores obtenidos
B. MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE AZÚCARES
REDUCTORES.
Colocar en una bureta la solución problema.
Colocar en una fiola de 250 ml. 5ml. de la solución de
Fehling A y 5 ml. de Fehling B, agregar 20 ml. de agua
destilada y unas perlas de vidrio.
Llevar a ebullición y vierta rápidamente la solución
problema, con ayuda de la bureta, agregar 5 gotas de azul
de metileno 1%. A medida que la coloración azul cúprica se
debilita, indica que la titulación está llegando a su fin.
Continuar la titulación hasta que el líquido que se
encuentre sobre el precipitado sea rojo ladrillo.
Anotar el volumen de la muestra problema consumido en la
titulación.
CÁLCULOS PARA LA DETERMINACIÓN DE AZÚCARES
REDUCTORES.
DONDE:
F = valor obtenido en la estandarización de la solución de
fehling.
% de Dextrosa Equivalente =
% de sustancia seca: 100% - humedad de la muestra.
Para obtener el porcentaje de humedad de las muestras
analizadas se emplea la siguiente formula:
% H =
VI. RESULTADOS Y DISCUCIONES.
1. RESULTADOS.
OBTENCION DE LA HARINA DE ARROZ.
Cuadro N° 1 rendimiento por operación en la obtención de harina
de arroz. VER CALCULO EN ANEXO N°1
OPERACIÓN. RESULTADO (g). RENDIMIENTO (%).
ACOPIO. 500 100
MOLIENDA. 500 100
TAMIZADO. 463.2 92.64
PESO Y
EMPACADO.
463.2 92.64
Entonces el rendimiento total es 92, 64 %.
DETERMINACION DE HUMEDAD DEL ARROZ.
Cuadro N°2 Determinación de humedad del arroz. VER
CCALCULO EN ANEXO N°1.
MUESTRA. PESO
INICIAL (g).
PESO
FINAL (g)
HUMEDAD
(%).
PROMEDIO
(%).
M1 5 4.2 16
14 M2 5 4.3 14
M3 5 4.4 12
DETERMINACION DEL FACTOR DE FEHLING.
Cuadro N° 3. Determinación del factor de fehling. VER CALCULO
EN ANEXO N° 1
GLUCOSA
(%)
SOL.
FEHLING
(ml).
GASTO
(ml).
FACTOR PROMEDIO.
0.5 10 13 0.065 0.065
0.5 10 13 0.065
DETERMINACION DEL PROCENTAJE AZUCARES
REDUCTORES.
Cuadro N° 4 Determinación del porcentajes de azucares
reductores después de la licuefacción. VER CALCULO EN ANEXO
N° 1
TIPO DE MUESTRA. GASTO
(ml)
FACTOR AR
(%)
PROMEDIO
(%).
CON 1 h DE
HIDROLISIS Y
T°=50°C- 60°C
1.3 0.065 5.0 5.455
1.1 0.065 5.91
CON 1.5 h DE
HIDROLISIS Y
T°=50°C- 60°C
0.7 0.065 9.29 11.145
0.5 0.065 13
DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE DEXTROSA
EQUIVALENTE.
Cuadro N° 5. Determinación del porcentaje de dextrosa
equivalente después de la hidrolisis del almidón de arroz. VER
CALCULO EN ANEXO N° 1.
TIPO DE
MUESTRA.
SUSTANCIA
SECA (%).
AR (%) DE (%)
CON 1 h DE
HIDROLISIS Y
T°=50°C- 60°C
86 5.455 6.34
CON 1.5 h DE
HIDROLISIS Y
T°=50°C- 60°C
86 11.145 12.96
2. DISCUSIONES
A. SOBRE EL RENDIMIENTO DE ARROZ.
JOSE A. GARCIA et-al, (2009). Hacen mención que el
rendimiento en la obtención de harina en cereales es de 75 –
80%. Como se observa que el rendimiento obtenido fue de
92.64% esto debido a que en el tamizado, el tamiz utilizado no
era el adecuado porque dejaba pasar partículas de mayor
tamaño relativamente a las características de granulometría
de una harina convencional.
B. SOBRE HIDROLISIS DEL ALMIDÓN
Según MERA, I; CARRERA, J. (2005). La hidrólisis del almidón
se puede hacer por dos vías: ácida o enzimática. La hidrólisis
ácida del almidón a glucosa es una técnica que tiene muchas
desventajas: formación de productos no deseables y
flexibilidad muy pobre (el producto final sólo se puede
modificar cambiando el grado de hidrólisis), por último es
necesaria que el equipo resista el ácido y las temperaturas
requeridas durante el este proceso. La hidrólisis enzimática en
los últimos 30 años ha desplazado la hidrólisis ácida, debido a
que se dispone de nuevas enzimas. Hoy en día la mayor parte
de la hidrólisis de almidón se realiza usando enzimas, ya que
esta técnica presenta ventajas como: control de la formación
de productos no deseables y mayor flexibilidad del producto.
C. SOBRE LA OBTENCIÓN DE AZUCARES REDUCTORES.
En el cuadro N° 4 se observa que el valor más alto de azucares
reductores (%AR) es del tratamiento con mayor tiempo de
licuefacción esto se debe porque el tiempo de reacción para
romperse los enlaces glucosídicos de la amilopéctina en la
etapa de hidrolisis fue mayor y se liberan los azucares
reductores que son más solubles en el agua.
VII. RECOMENDACIONES.
Implementación de equipos para el desarrollo de las
prácticas.
Mayor minuciosidad en el control de los diferentes
parámetros durante el desarrollo de la práctica (Ph, T°, pH,
Concentración del sustrato y Concentración de la enzima).
Mayor apoyo y participación del docente a con los estudiantes
en el desarrollo de cada práctica.
VIII. CONCLUSIONES.
Esta práctica nos permitió familiarizarnos con la tecnología de
obtención de hidrolizados de almidón a partir de harina de
ciertos cereales en este caso el arroz.
El promedio de los porcentajes de azucares reductores
determinados por el método de fehling de los dos procesos
tanto a un tiempo de 1 hora y 1.5 horas de hidrolisis son
5.455% y 11.145% respectivamente. Claramente se observa
un aumento del doble de conversión de azucares reductores
con solo una prolongación del tiempo de hidrolisis de media
hora, lo que posiblemente nos indica que el la velocidad de
conversión correspondería a una función cuadrática.
IX. BIBLIOGRAFÍA
MERA, I; CARRERA, J. (2005).
AID. 1976. Manual de cultivo de Arroz. Edit. Limusa. México
D.F.
BARRUETA, J; LABAJOS, B y COCA, J. 1992. Utilización de
enzimas en la industria de los alimentos. Alimentación,
equipos y tecnología. España. México.
GONZALES, C. 1997. Obtención de dextrinas a partir de
almidones de papa y yuca. Tesis UNALM. Perú.
SUCCAR KNUDSEN, J. 1999. Investigación Tenológica y
Nutricionales sobre el uso de arroz
Pedroza AM. Aislamiento y caracterización de bacterias
termófilas autóctonas para la producción de amilasa
termoestable.
ANEXO N° 1
CALCULO DE RENDIMIENTO DE OBTENCION DE LA HARINA DE
AROOZ.
Entonces el rendimiento total es 92, 64 %.
CALCULOS DE DETERMINACION DE HUMEDAD DEL ARROZ.
Calculo para muestra M1
Calculo para muestra M2
Calculo para muestra M2
DETERMINACION DEL FACTOR DE FEHLING.
Calculo para el gasto numero 1
Calculo para el gasto numero 2
CALCULO DEL PROCENTAJE AZÚCARES REDUCTORES DESPUES
DE LA LICUEFACCION.
Calculo para el gasto número 1 después de la hidrolisis con un tiempo
de una hora y temperatura de 50°C a 60°C.
Calculo para el gasto número 2 después de la hidrolisis con un tiempo
de una hora y temperatura de 50°C a 60°C.
Calculo para el gasto número 1 después de la hidrolisis con un tiempo
de una hora y 30 minutos y temperatura de 50°C a 60°C.
Calculo para el gasto número 2 después de la hidrolisis con un tiempo
de una hora y 30 minutos y temperatura de 50°C a 60°C.
CÁLCULO PARA LA DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE
DEXTROSA EQUIVALENTE DESPUÉS DE LA HIDROLISIS DEL
ALMIDÓN DE ARROZ.
Calculo en función al porcentaje de azucares reductores después de la
hidrolisis con un tiempo de una hora y temperatura de 50°C a 60°C.
Calculo en función al porcentaje de azucares reductores después de la
hidrolisis con un tiempo de una hora y temperatura de 50°C a 60°C.
ANEXO N ° 2
FOTOS DURANTE EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.
CUESTIONARIO
1. ¿QUÉ ES UN AZÚCAR REDUCTOR?
Los azucares reductores, como la glucosa y la fructosa, poseen
grupos funcionales hidroxi o ceto, los cuales son reactivos
químicamente. Una de sus propiedades es reducir el cobre de
Cu+2 a Cu+1, observándose un cambio característico de color, de
azul a naranja o rojo ladrillo. Si se mide el volumen de solución
de un carbohidrato necesaria para precipitar una cantidad
medida de solución de cobre, se puede determinar la
concentración del carbohidrato; lo que permite evidenciar el poder
reductor de estos azucares.
2. ¿QUÉ ES DEXTROSA EQUIVALENTE?
El equivalente de dextrosa es una medida de la cantidad de
azúcares reductores presentes en un producto después de la
hidrolisis de carbohidratos complejos (almidón) o innatos de
ciertos alimentos, con respecto a la glucosa, expresado como un
porcentaje sobre una base seca.
3. ¿DE QUÉ ESTÁ COMPUESTO DE REACTIVO FEHLING?
El reactivo de Fehling se utiliza para la detección de sustancias
reductoras, particularmente azúcares reductores. Se basa en el
poder reductor del grupo carbonilo de un aldehído que pasa a
ácido reduciendo la sal cúprica de cobre (II), en medio alcalino, a
óxido de cobre (I). Éste forma un precipitado de color rojo. Un
aspecto importante de esta reacción es que la forma aldehído
puede detectarse fácilmente aunque exista en muy pequeña
cantidad. Si un azúcar reduce el licor de Fehling a óxido de cobre
(I) rojo, se dice que es un azúcar reductor.
Está compuesto de:
Sulfato cúprico cristalizado, 35 g; agua destilada, hasta
1.000 ml.
Sal de Seignette (tartrato mixto de potasio y sodio), 173 g;
solución de hidróxido de sodio al 40%, 3 g; agua, hasta 500
ml.
Ambas se guardan separadas hasta el momento de su uso
para evitar la precipitación del hidróxido de cobre (II)
4. ¿DE QUÉ TIPOS DE MICROORGANISMOS SE PUEDE
OBTENER ALFA – AMILASA? DESCRIBIR EL PROCESO DE
OBTENCIÓN DE ENZIMAS.
Los principales microorganismos que se puede obtener el alfa-
amilasa se muestran en la siguiente tabla:
Etapas para la obtención de enzimas:
5. INVESTIGUE SOBRE BIOCOMBUSTIBLE A PARTIR DE
HIDROLISIS DE ALMIDÓN.
Los biocombustibles extraídos a partir de hidrolisis de almidón el
más común es el bioetanol representado el 80% de la producción
mundial de biocombustibles líquidos seguido del biodiesel y el
biogás.
Las materias primas para la obtención de estos radican en la
fuente de almidón y azucares.
Selección de la fuente
(M.O)
Producción de células con un
alto nivel de la enzima
Rotura celular y eliminación
de los restos celulares
Concentración y
enriquecimiento
Purificación con alta
resolución (dependiendo de
Concentración y formulación
del preparado
![Enzimatica [PLM]](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5571f22b49795947648c476e/enzimatica-plm.jpg)
