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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
LABORATORIO N°8 DE QUIMICA DE ALIMENTOS
INTRODUCCIÓN
El almidón es un polisacárido vegetal formado por dos componentes: la
amilosa y la amilopectina. La primera se colorea de azul en presencia de yodo
debido no a una reacción química sino a la adsorción o fijación de yodo en la
superficie de la molécula de amilosa, lo cual sólo ocurre en frío. Como reactivo
se usa una solución denominada Lugol que contiene yodo y yoduro potásico.
Como los polisacáridos no tienen poder reductor, la reacción Fehling da
negativa.
La prueba del almidón es una prueba muy sencilla pero que todavía se utiliza
para determinar la presencia de almidón en algunos alimentos. La prueba se
basa en una reacción física y no química, en el cual el almidón reacciona con
el yodo para formar un complejo de color azul intenso.
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LABORATORIO N°8 DE QUIMICA DE ALIMENTOS
I. OBJETIVO
Extraer el almidón presente en tubérculos y raíces y observar algunas de las
características de este polímero.
II. REVISIÓN DE LITERATURA
Almidón
Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares, la
amilosa y la amilopectina; el primero es el producto de la condensación de
D-glucopiranosas α (1-4), que establece largas cadenas lineales con 200-
2500 unidades y pesos moleculaeres hasta de un millón; es decir, la
amilosa es una α-D- (1,4)-glucana, cuya unidad repetitiva es la α-maltosa.
Tiene facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal (Fig.
1), en la que cada vuelta de la hélice consta de seis moléculas de glucosa
(Badui, 1990)
Por su parte la molécula de amilopectina (Véjar, 2005), es mucho mayor de
tamaño y presenta ramificaciones. Su peso molecular varía de 50,000 a 1,
000,000. Son también polímeros formados exclusivamente de glucosas. Las
uniones para la parte linear de la molécula son también α (1-4), pero las
uniones para formar los puntos de ramificación son α (1-6). Se calcula que
las moléculas de amilopectina tienen un 5% de ramificaciones, osea que
hay una ramificación después de cada, más o menos, 20 moléculas de
glucosa, en forma linear.
Según Badui (1990), en términos generales, los almidones contienen
aproximadamente 17-27% de amilosa y el resto de amilopectina.
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Figura 1. (a), enrollamiento helicoidal de la amilosa; (b), estructura química
de la amilopectina.
(a) (b)
Fuente: Badui (1990)
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Cuadro 1. Características de algunos almidones usados en la Industria
Alimentaria
Fuente: Badui (1990
Complejo yodo-almidón
La amilosa y la amilopectina se comportan de manera diferente con
yodo; la fracción amilosa del almidón se combina con mucho más yodo y
produce un complejo azul intenso, profundo. El complejo amilosa-yodo
es un complejo de adsorción de almidón y yodo más que un compuesto
definido. Las moléculas de yodo están atrapadas dentro de la hélice no
ramificada de unidades de glucosa de la cadena de amilosa para formar
un compuesto de inclusión azul. Si esta red se desintegra, como ocurre
durante la hidrólisis del almidón, el color azul se pierde. El curso de la
hidrólisis del almidón en un tubo (o placa) de prueba puede ser seguido
por el uso del reactivo de yodo, ya que a medida que procede la
reacción el color producido por el yodo cambia gradualmente de un color
azul intenso a púrpura y luego a una falta de color si se está
produciendo la hidrólisis del almidón (Mac Faddin, 2003).
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Figura 2. Hélice de las moléculas de yodo encerradas en la
amilosa (yodo: espacios sombreados de negro)
Fuente: Nussenbaum (1963)
Según Noller (1965), las cadenas altamente ramificadas de amilopectina
dan sólo un color rojizo con el yodo debido a que ellas no presentan un
enrollamiento eficaz. El color es castaño rojizo a incoloro con la dextrina,
lo que depende del tipo de dextrina y del contenido de almidón de la
preparación (hidrólisis parcial), como en el caso de muchas
preparaciones. Cuando se realiza esta prueba, la solución siempre debe
tener una reacción neutra o ácida.
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Gelatinización del almidón
Según Fennema (2000). Los gránulos de almidón no dañados son
insolubles en agua fría, pero pueden embeber agua de manera
reversible, es decir, pueden hincharse ligeramente con el agua y volver
luego al tamaño original al secarse. Sin embargo, cuando se calientan
en agua, los gránulos de almidón sufren el proceso denominado
gelatinización. La gelatinización es la disrupción de la ordenación de las
moléculas en los gránulos. Evidencias de la pérdida de orden son: el
hinchamiento irreversible del gránulo, la pérdida de birrefringencia y la
pérdida de cristalinidad. La temperatura inicial aparente de gelatinización
y el intervalo dentro del cual tiene lugar dependen del método de medida
y de la relación almidón-agua, del tipo de gránulo, así como de las
heterogeneidades en la población de gránulos.
Para Véjar (2005), cuando el almidón se trata con agua hirviendo, el
almidón de unas partes del grano se solubiliza y se sale del grano,
quedando otra parte del almidón que permanece insoluble. Esta porción
insoluble de los granos, absorbe agua y se hincha para formar una
esfera elástica y toda la masa se convierte en una pasta de almidón. No
confundir almidón soluble con amilosa soluble, ni almidón insoluble con
amilopectina. Eso no es correcto. Ambos almidones, el soluble y el
insoluble son mezclas de amilosa y amilopectina.
En las condiciones normales de procesado de los alimentos (calor y
humedad; si bien es cierto que muchos sistemas alimenticios contienen
sólo una cantidad limitada de agua disponible para el almidón), los
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gránulos de almidón se hinchan rápidamente más allá del punto de
irreversibilidad. Las moléculas de agua penetran entre las cadenas,
rompen los enlaces entre las misma y establecen capas de hidratación
alrededor de las moléculas así separadas. Esto plastifica las cadenas,
de manera que se separan totalmente y se solvatan. La entrada de
grandes cantidades de agua da lugar a que los gránulos se hinchen
hasta alcanzar un tamaño varias veces superior al original. Si una
suspensión de almidón al 5% se agita moderadamente y se calienta, los
gránulos embeben agua hasta que la mayor parte es absorbida por
ellos, forzándolos a hincharse, ya presionar unos contra otros hasta
llenar el recipiente que los contiene en forma de una pasta altamente
viscosa. Los gránulos así hinchados se rompen fácilmente y son
desintegrados por agitación, lo que resulta en una disminución de la
viscosidad. Al enfriar, algunas moléculas de almidón se reasocian
parcialmente para formar un precipitado o un gel. Este proceso se
denomina retrogradación.
Figura 3. Gelatinización del almidón.
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Los granulos se hinchan y retienen un máximo de agua hasta
que se rompen y producen una dispersón de moléculas de
amilosa y amilopectina
Fuente: Badui (1990)
Extracción de almidón
Las principales fuentes de almidón comercial son el maíz, la
papa y la tapioca; sin embargo, existe un número importante de
especies que tienen un alto contenido de almidón y que podrían
ser fuentes potenciales para su extracción, dentro de las cuales
se encuentran las leguminosas de grano, los pseudocereales
como amaranto y quinua, y algunos frutos secos como piñón y
castaña (Fennema, 2000).
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Los métodos tradicionales de extracción industrial de almidón no
se aplican de modo directo en todas las especies, esto se debe a
que en ellas el almidón se encuentra acompañado de otros
compuestos químicos como proteínas, lípidos y fibra. El almidón
tiene variadas y numerosas aplicaciones en diferentes industrias
entre las que se puede mencionar la del papel, la textil, la
farmacéutica, de adhesivos y de alimentos. Badui (1990) afirman
que uno de los métodos para obtener almidón de manera
comercial es mediante la llamada molienda húmeda que se hace
con maíz, que es la materia prima más utilizada como fuente de
almidón.
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Extracción del almidón
3.1.1. Materiales
Materia prima: papa, camote, yuca, y otros. Alcohol 95° Agua destilada Embudo Buchner Bomba vacío Estufa Centrifuga Tubos centrifuga Kitasato
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Licuadora y cuchillos Papel filtro rápido Tela filtrante (tocuyo) Vaso precipitado de 500 mL (2) Placa Petri (04)
3.1.2. Procedimiento
Lavar 200 g de muestra, pelar y
rallar o licuar.
Agregar 200 ml de agua a la muestra rallada y mezclar bien en vaso de 500 ml.
Filtrar a través de un papel filtro
previamente tarado y lavar el
almidón con alcohol.
Lavar las veces que sean
necesarias hasta que el agua salga
cristalina.
Esperar que el almidón sedimente, para
luego eliminar el sobrenadante, cuidando
no eliminar el almidón.
Exprimir la muestra rallada a través
de una tela filtrante (tocuyo) y recibir
el filtrado en otro vaso de 500 ml.
Dejar secar a 30 °C en una estufa
durante 1 hora y pesar.
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3.2. Hidrólisis y reacción del almidón con el yodo
3.2.1. Materiales
Almidón: papa, camote, maíz, yuca, etc.
Acido clorhídrico concentrado
Solución de almidón al 2%
Solución de yodo 1%
Tubos de ensayo (7)
Pipeta de 2 mL (2)
Pipeta 5 mL (1)
Fiola 100 mL (1)
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Vaso 50 mL (1)
Cocina
Olla
Gradilla
Cronometro
3.2.2. Procedimiento
Preparar 100 mL de solución de almidón al 2 %
Agregar 2 gotas de solución de yodo a todos los tubos (7) y observar el tono o intensidad de color.
Enfriar bajo corriente de agua
Tomar 7 tubos de ensayo y agregarle a cada uno 5 ml de solución de almidón al 2 %.
Agregar a 6 de ellos 2 ml de HCl concentrado (en campana extractora) y al séptimo 1 ml de agua.
Colocar 5 de los tubos que contienen HCl cc y el que contiene solamente almidón y agua en un baño María hirviente y retirar los tubos que contienen HCL cc a intervalos de 0.5 minutos; el que no contiene HCLcc retirarlo al final.
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3.3. Determinación de la gelatinización del almidón
3.3.1. Materiales
Almidón: papa, camote, maíz, yuca, etc.
Baño maría
Beaker de 50 mL (9)
Embudo de vidrio
Papel Whatman N°1
Pipeta de 10 mL
Solución de almidón al 1%
Solución de yodo 1%
Termómetro
Tubo de ensayo (9)
Gradilla
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3.3.2. Procedimiento
Preparar una suspensión al 1% de almidón vegetal en agua.
A los filtrados obtenidos y enfriados hasta temperatura ambiente agregar una gota de solución de yodo, agitar, observar y registrar el color obtenido.
Preparar 9 tubos de ensayo y añadirle 10 ml de la suspensión.
Poner los tubos en baño maría a 45°C durante 5 minutos y extraer un tubo, filtrar a través de papel Whatman N°1 sobre un beaker pequeño; deja enfriar.
Repetir la operación anterior elevando la temperatura del baño de 5 en 5°C hasta llegar a 85°C.
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IV. RESULTADOS Y DISCUCIONES
4.1 Hidrólisis y reacción del almidón con el yodo
tubo Observaciones
1=HCl+sol.almidon+0.5 min de
Trat.Termic+lugol
Color negro-morado oscuro
2=HCl+sol.almidon+1 min de
Trat.Termic+lugol
Color marron (inicios de la hidrólisis del
almidon)
3=HCl+sol.almidon+1 min 30 seg de
Trat.Termic+lugol
Color lila (+ hidrólisis del almidon)
4=HCl+sol.almidon+2 min de
Trat.Termic+lugol
Color parduzco (++ hidrólisis del almidon)
5=HCl+sol.almidon+2 min 30 seg de
Trat.Termic+lugol
Color amarillo-mostaza(hidrólisis en
totalidad del almidon)
6=HCl+ sol.almidon+ SIN Trat.Termic +
lugol
Color azul-lila y precipitado blanco
7=agua+sol.almidon+2 min 30 seg de Color negro-morado y precipitado blanco
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Trat.Termic+lugol
Resultados 1
Resultados 2
tubo Observaciones
1. Almidón + HCl (0.5 min) Color negro-violeta oscuro
2. Almidón + HCl (1 min) Color violeta oscuro (no hay inicios de
la hidrólisis del almidón)
3. Almidón + HCl (1.5 min) Color lila oscuro ( no hay hidrólisis del
almidón)
4. Almidón + HCl (2 min) Color lila oscuro (comienzo de
hidrólisis del almidón)
5. Almidón + HCl (2.5 min) Color morado (hidrólisis parcial del
almidón)
6. Almidón + Agua (3 min) Color morado claro ( hidrólisis de
almidón)
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7. Almidón + HCl (sin trat. Térmico) Color negro-violeta intenso (hidrólisis
total del almidón)
4.2. Determinación de la gelatinización del almidón
Resultados
Vaso de precipitado Observación
Tratamiento a 45°C + 1 gota de yodo Color marrón oscuro
Tratamiento a 50°C + 1 gota de yodo Color morado
Tratamiento a 55°C + 1 gota de yodo Color lila intenso
Tratamiento a 60°C + 1 gota de yodo Color lila
Tratamiento a 65°C + 1 gota de yodo Color lila claro
Tratamiento a 70°C + 1 gota de yodo Color transparente
Tratamiento a 75°C + 1 gota de yodo Color azul marino ( + degradación de
amilosa)
Tratamiento a 80°C + 1 gota de yodo Color azul claro (++ degradación de
amilosa)
Tratamiento a 85°C + 1 gota de yodo Color azul (+++ degradación de
amilosa)
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V. DISCUSIONES
Según Folquer (1978), el contenido de almidón en el camote es de 29.2%
del peso fresco. En la experiencia s obtuvo un valor de rendimiento del almidón de
4.99%, el cual, comparado con el teórico, resulta siendo muy deficiente, con un
error relativo del 24.3%, que es bastante alto. Esto pudo ser por que se
desperdició parte del almidón en el sobrenadante que se eliminó.
En cuanto a la hidrólisis del almidón, se presentaron algunas fallas al momento de
adicionar el yodo, lo que ocasionó que la coloración sea más intensa.
La amilopectina se colorea de rojo púrpura con el yodo. Debido a que las ramas
de amilopectina son demasiado cortas para la formación de largas cadenas
poliyodadas. Una tonalidad parecida se evidencia en el tubo 5 expuesto 2.5’ al
calor, el almidón ha sido hidrolizado casi por completo y por ello el yodo ya no tiñe
azul con la amilosa.
Se observa que al aumentar el tiempo de exposición al calor la coloración purpura
tiende a ser más intensa u oscura .que demuestra la ausencia de la estructura de
la amilosa.
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Según Charley (1991), el ácido reduce el grosor de la pasta de almidón caliente y
la firmeza de la pasta fría. Con el ácido, la disminución de espesura y rigidez se ha
atribuido en parte a la fragmentación de los gránulos hinchados.
Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría, sin embargo, cuando se
somete a un calentamiento se inicia un proceso lento de absorción de agua en las
zonas intermicelares amorfas (amilopectina) que son las menos organizadas y las
más accesibles. Una vez que estas últimas se hidrataron completamente, la fase
cristalina (amilosa) inicia el proceso de manera semejante, requiriendo para ello
mayor energía.
Según Braverman (1980), la temperatura óptima de gelatinización del almidón es
de 60ºC. En la práctica, fueron varias muestras en las que se apreció tonalidad
clara que evidencia la gelatinización del almidón. En el vaso 4 (60ºC), ya se
muestra un color claro, pero también en los vasos 8 y 9 (80 y85ºC). Esto se puede
deber a la adición inadecuada de yodo.
VI. CONCLUSIONES
La degradación del color se debe a la fragmentación del almidón.
En la hidrólisis ácida se produce un rompimiento total de los enlaces que
mantienen unido a los monómeros del almidón y se forma glucosa, maltosa,
iso- maltosa.
En los primeros tubos, aún queda algo de almidón, ya que el tiempo de
reacción es menor, por ello existe coloración al reaccionar con el yodo. En
los últimos tubos, la degradación ha aumentando debido al tiempo, por ello
la coloración tiende a desaparecer.
Si calentamos almidón con agua, no se va a producir fragmentación alguna.
Esto lo confirma el intenso color azul que tiene el respectivo tubo al
agregarle yodo.
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VII. BIBLIOGRAFIA
Folquer, Fausto, 1978, La batata (camote): estudio de la planta y su
producción comercial (serie Libros y materiales Nº32), editorial Hemisferio
sur, Buenos aires, Argentina.
BRAVERMAN, J. 1980. Introducción a la Bioquímica de los alimentos.
Editorial Omega. Barcelona – España.
CHARLEY, H. 1991. Tecnología de Alimentos. Editorial Limusa. México.
NOLLER, C. R. 1965. Chemistry of Organic Compounds, ed 3. Philadelphia:
WB Saunders. Pág. 396.
NUSSENBAUM, S. 1963. Organic Chemistry. Boston: Allyn & Bacon. Pág.
50
MAC FADDIN, J. F. 2003. Pruebas bioquímicas para la identificación de bacterias de importancia clínica. Editorial Médica Panamericana. 850 páginas.
VÉJAR, R. E. 2005. Prácticas de bioquímica descriptiva. Editorial Uson. Sonora, México.
BADUI, D. S. 1990. Química de los Alimentos. Segunda Edición. Editorial Alhambra Mexicana S. A. México D. F.
FENNEMA, R. O. 2000. Química de los alimentos. Segunda Edición. Editorial Acribia S.A. España. 1258 páginas.