INFORME DE LABORATORIO # 3
LABORATORIO DE EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE TUBÉRCULOS Y RAÍCES
23- OCTUBRE-2019
UNIVERSIDAD DEL TOLIMA
FACULTAD DE INGENIERIA AGRONOMICA
PROGRAMA INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
ASIGNATURA: FRUVER
2019
INFORME DE LABORATORIO # 3
EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE TUBÉRCULOS Y RAÍCES
ASIGNATURA FRUVER
PROGRAMA INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
UNIVERSIDAD DEL TOLIMA
PRIMERA SESIÓN DE LABORATORIO ALMIDONES: EXTRACCIÓN DE ALMIDÓN E
IDENTIFICACIÓN DE SU PRESENCIA EN PRODUCTOS ALIMENTICIOS
PROCESADOS
4.1.1 Acondicionamiento del material vegetal: Previo a la realización de los experimentos,
higienice las muestras vegetales (tubérculos o raíces, según le haya correspondido). Para ello,
primero sin retirar la cáscara, lave bajo chorro directo de agua, para retirar todas la tierra e
impurezas, que estén adheridas a la corteza o cáscara de las muestras. Seguidamente lave por
inmersión con Timsen a una concentración de 0.5 g/L de solución por 10 minutos.
Una vez higienizadas, las raíces o tubérculos, registre el peso de las muestras con cáscara, y luego
proceda a retirar la cáscara manualmente con la ayuda de un cuchillo, retirando también de ser
necesario partes dañadas del producto, si este las presenta.
4.1.2 Extracción del almidón a partir del material vegetal acondicionado
Pasos
1
Procedimiento
Proceda a rallar todo el material
(tubérculo o raíz), previamente
acondicionado, y deposítelo en los
frascos plásticos de mayonesa que
trajo. Adicione 2 litros de agua normal
del grifo por cada kilo de muestra
vegetal.
2
Deje en reposo la mezcla por 1 h en
refrigeración a 4 °C.
Una vez transcurrida la hora en
refrigeración, tome la mezcla y pásela
por la licuadora durante 30 s a 1 min.
Filtre a través de un colador la mezcla,
cuidando que la fibra no traspase la
malla del colador, y sólo pase el
líquido con el almidón. El filtrado debe
ir depositado en uno de los frascos de
mayonesa grande. De ser necesario,
conforme indicaciones del docente
agregue 1 litro más de agua, a la
solución con almidón, una vez filtrada.
3
4
Imagen
5
Deje en reposo la mezcla por 24 horas
en refrigeración a 4 °C.
6
Pasadas las 24 horas, decante el agua
hasta donde no se vea que sale
mezclada con almidón.
7
Proceda a lavar el almidón, agregando
2 litros de agua y removiendo el
almidón sedimentado con una cuchara
plástica.
8
Deje en reposo por 12 horas a 4°C y
repita el lavado una vez más,
decantando el agua primera, y
agregando 2 litros más de agua potable
limpia, y dejando de nuevo en reposo
por 12 horas a 4 °C.
9
Una vez transcurridas las 12 horas del
segundo lavado, decante el agua,
cuidando de no botar almidón con ella.
10
En bandejas de icopor grandes,
proceda a extender el almidón con
ayuda de una cuchara plástica, y
llévelo a secado al aire libre protegido
de la humedad o lluvia.
11
Una vez se verifique que el almidón no
se siente húmedo, y ya se desmorona
en las manos, proceda a pulverizar
mediante el uso de un mortero, sin
exceder en el esfuerzo mecánico, para
no destruir la morfología de los
gránulos de almidón.
12
Empaque el almidón en una bolsa
ziploc, con cierre hermético y
resguárdelo de la humedad, para su uso
en la segunda sesión de la presente
práctica de laboratorio.
4.1.3 Determinación de los rendimientos de extracción de almidón
Determine el rendimiento de extracción del almidón con respecto a la raíz entera (raíz lavada y con
cáscara), y con respecto a la pulpa del tubérculo o raíz de origen, empleando la siguiente fórmula:
Donde,
R (%): Es el rendimiento de extracción de almidón en porcentaje.
W almidón: Es el peso total del almidón extraído del tubérculo o raíz, en gramos.
W muestra fresca: Es el peso de la raíz entera (raíz lavada y con cáscara); y es el peso de la pulpa
del tubérculo o raíz, es decir muestra lavada y sin cáscara, en gramos.
Tabla 1. Rendimientos experimentales de extracción de almidón de diferentes tubérculos y
raíces
Muestra
W con cáscara
(g)
W sin cáscara
(pulpa) (g)
W almidón
seco (g)
R1 (%)
R2 (%)
Yuca
2110.89
1743.6
302.50
14.33
17.33
Papa criolla
1974
1595.5
175
8.86
10.97
Papa
2000
1640
190.2
9.51
11.55
Arracacha
978.71
744.35
68.60
7
9.2
R1 (%): Es el rendimiento en extracción de almidón respecto a la muestra con cáscara.
R2 (%): Es el rendimiento en extracción de almidón respecto a la muestra sin cáscara (pulpa).
Análisis de resultados
Teniendo en cuenta los resultados registrados en la tabla 1. De rendimientos experimentales de
extracción de almidón de diferentes tubérculos y raíces, estudiamos en tres de los grupos de trabajo
de laboratorio teniendo en cuenta yuca, papa, arracacha y papa criolla. Aunque el peso inicial de
los productos eran diferentes se evidencia una diferencia en los porcentajes de rendimiento que
reiteran que el producto con mayor rendimiento para extracción de almidón es la yuca con un
porcentaje de 17.33% y de 14.33%, seguido por el rendimiento de papa con un 9,51% y 11,55%
respectivamente.
También se evidencia que el rendimiento en extracción de almidón respecto a la muestra sin cáscara
(pulpa) es mayor que el rendimiento en extracción de almidón respecto a la muestra con cáscara en
todos los productos. De acuerdo con el contenido de amilosa, los almidones pueden clasificarse
como cerosos si contienen alrededor del 1%, normales cuando el polímero está entre 18 – 30% y
altos en amilosa si alcanzan 70% o más (Bosso C, 2012).
Esta diferencia, comparada con los resultados obtenidos, se debe a las variedades en estudio y a las
condiciones climatológicas en las que se desarrollan. Ello está corroborado por Singh, donde la
relación amilosa/amilopectina en los almidones varía de acuerdo al origen botánico, al clima y tipo
de suelo, al proceso de obtención y purificación, así como de las condiciones de almacenamiento
(Arzapalo Quinto D., Huamán Cóndor K., Quispe Solano M.,Espinoza Silva C., 2015).
4.1.4 Tabla 2. Identificación cualitativa de la presencia de almidón en productos alimenticios comerciales procesados
# TUBO
MUESTRA
1
PLATANO
2
JAMON
3
FIDEOS
4
COMPOTA
5
6
SALCHICHON GALLETA
7
NUEZ
MOSCADA
8
CEREAL
9
NUEZ
IMAGEN
Positivo
Negativo
X
X
PRESENCIA DE ALMIDON
X
X
X
X
X
X
X
CANTIDAD DE ALMIDON CUALITATIVA
Baja
Mediana
Alta
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Análisis de resultados
Para la identificación cualitativa de la presencia de almidón en los productos se observó el cambio en la coloración en cada una de las muestras por
la presencia del yodo esto debido a que la amilopectina es parcialmente soluble en agua caliente y en presencia de yodo produce un color azul. Por
lo tanto, en la prueba a cada una de las muestras se observó que dio positivo en presencia de almidón en los tubos 1,2,3,4,5,6,7 y 8, menos el tubo 9
correspondiente a la muestra de nuez como se observa en la imagen de la tabla 2.
Para la prueba cualitativa procediendo con el método del yodo, a cada una de los productos
involucrados en la práctica se las sometió al estímulo de la solución yodada para obtener la
coloración esperada. Así se comprobó que los productos con mayor cantidad de almidón fueron
1(plátano),3 (fideos),4 (compota),5 (salchichón) y 8 (cereal). La coloración de cada una de las
muestras es dada por la composición del almidón. Dentro de su composición incluye amilosa y
amilopectina. La amilopectina es la responsable de la tinción en los productos ante el estímulo del
yodo dado que en su presencia produce un color azul.
Dentro la afirmación planteada con anterioridad se observaron diferentes tipos de tinciones.
Observando el tipo de tinción después de la actividad del reactivo en cada uno de los productos, y
comparando con la información de fuentes bibliográficas fiables, se comprobó que los productos
con menor cantidad de almidón fueron el jamón, nuez moscada y galleta se observó una coloración
moderada, esto se debe a el porcentaje de almidón que posee cada uno de las muestras es bajo por
eso no obtienen una coloración cualitativamente alta como las demás muestras (Guerra, S., &
Martínez, M, 2016) .
5. Cuestionario:
●
Dentro de los resultados y discusión de los mismos, para cada una de las pruebas compare sus
resultados con los reportados en la bibliografía para la especie vegetal cuyo almidón fue objeto
de estudio de su grupo.
R/ USTEDES
●
¿Qué es la retrogradación del almidón?, explíquelo.
R/ La retrogradación del almidón es un proceso que ocurre cuando las moléculas en los gránulos de
almidón gelatinizados comienzan a reasociarse en una estructura ordenada. La pérdida de la
capacidad de retención de agua y la restauración de la cristalinidad también se presentan durante el
envejecimiento de los geles de almidón gelatinizados . La cristalización durante el envejecimiento
ocurre solo en geles con un contenido de amilopectina entre 10 y 80%.
La retrogradación es un fenómeno complejo y depende de varios factores, tales como la fuente y
concentración de almidón, la temperatura de cocción y enfriamiento, el pH y la presencia de
solutos. La calorimetría y la difracción de rayos X se pueden utilizar para determinar la
retrogradación debido a que hay un proceso de recristalización. El desarrollo de la estructura
retrogradada puede monitorearse con calorimetría diferencial de barrido (CDB, en inglés DSC) por
la magnitud de la endoterma de fusión de la amilopectina recristalizada, mientras que con la
difracción de rayos X, la cristalinidad total de amilopectina y amilosa se sigue por la evolución del
patrón B. El proceso de recristalización de los geles de almidón se puede considerar que obedece a
un mecanismo clásico de tres etapas parecido a la cristalización de polímeros sintéticos: nucleación,
propagación o crecimiento del cristal, y maduración.
El proceso de retrogradación consiste en dos etapas:
1. La gelación de las cadenas de amilosa que fueron exudadas del granulo durante la
gelatinización.
2. La recristalización de la amilopectina.
Se ha visto que la retrogradación o cristalización de geles de almidón a corto plazo, se atribuye a la
gelación y cristalización de la fracción de amilosa y los cambios que ocurren a lo largo plazo
durante el almacenamiento de geles de almidón, a la fracción de amilopectina, esto puede ser debido
a la magnitud de su estructura, a la temperatura ambiente, la vida promedio de su recristalización es
de 2 a 10 días. La formación de estos cristales en geles viene acompañada por un incremento
gradual en la rigidez y la separación de fases entre el polímero y el solvente (sinéresis). La
presencia de cristales influye en la textura, digestibilidad y aceptación de los productos con base en
almidón por parte del consumidor. Este fenómeno ocurre en geles de almidón o en productos
horneados, fritos o extruidos, donde las moléculas de almidón interaccionan después del
añejamiento. La retrogradación del almidón o el endurecimiento de los productos, es más lento
cuando el contenido de humedad es mayor
●
¿Qué importancia y repercusiones tecnológicas e industriales tienen cada una de las
determinaciones realizadas al almidón en la presente práctica de laboratorio?
R/ es de vital importancia las determinaciones que se hicieron en el laboratorio respecto al almidón
teniendo en cuenta su escala en la innovación industrial así como la implementación de estos para la
creación de bioempaques comestibles para mitigar el impacto ambiental que general todo tipo de
plásticos. Una de las ventajas de este almidón es que permite ser utilizado como un ingrediente que
refuerza las características tecnológicas de los alimentos, además de otorgar beneficios fisiológicos
asociados a la salud. Las ventajas tecnológicas de este almidón están explicadas por su
microestructura, que permite obtener productos con una mejor textura, sin afectar las características
de sabor, olor y color del alimento. Desde el punto vista fisiológico, el almidón resistente es capaz
de modular la cinética de digestibilidad de los nutrientes, lo que posibilita su incorporación en el
diseño de productos con menor índice glicémico y menor poder energético. La modulación del
metabolismo de la glucosa y los lípidos, así como las posibles asociaciones con la salud de la
microbiota, indican que el almidón resistente podría ser un ingrediente con un gran potencial en el
tratamiento de enfermedades crónicas.
●
Respecto a la formación/reversabilidad del complejo Yodo-Almidón, sustente con literatura el
fundamento de este fenómeno en almidones y el experimento desarrollado durante la práctica.
R/ La obtención de una sustancia colorida al reaccionar el iodo con el almidón se cree se debe a la
formación de un complejo de coordinación entre las miscelas de almidón y de iodo. Estas miscelas
están formadas por cadenas polisacáridas enrolladas en hélice. El iodo puede colocarse centralmente
en estas hélices. El color depende del largo de la sección lineal de la molécula de almidón. Por eso
la amilosa pura, que es el polisacárido exclusivamente lineal dará con el iodo el color más intenso
de un azul profundo. La amilopectina dará un color azul violeta mientras que el glucógeno que es la
molécula más ramificada dará un color café rojizo. La celulosa no da reacción de color con el iodo.
Las dextrinas formadas por la hidrólisis del almidón dan un color que varía de café rojizo a la
ausencia de color, dependiendo del tamaño de la molécula.
El color disminuye cuando la temperatura aumenta, hasta desaparecer por completo, y se intensifica
al bajar nuevamente la temperatura. Esto indica la formación y deformación de los complejos de
coordinación formados entre el iodo y el almidón. La reacción del iodo con el almidón nos sirve
para determinar el grado de hidrólisis del almidón.
●
Explique el proceso de gelificación total del almidón y las etapas que lo componen.
R/ La gelificación es la formación de un gel y no se produce hasta que se enfría el almidón
gelatinizado, es decir, la gelatinización precede la gelificación. Cuando los gránulos de almidón, se
calientan en agua, se hincha (absorción de agua), tornándose traslúcidos y solubles, es decir, existe
mayor movilización del almidón del gránulo al solvente, el gránulo pierde su poder birrefringente y
no puede ser obtenido nuevamente bajo su forma original. Esto se conoce con el nombre de
gelatinización.
La temperatura a la cual se inicia la gelatinización depende de una serie de factores: Variedad del
almidón, Temperatura y tiempo de calentamiento, Tamaño del gránulo de almidón, Contenido de
sales y pH. El rompimiento de la estructura del gránulo del almidón cuando se somete al calor en
solución acuosa, tiene lugar en tres fases diferentes:
Primera fase: Ocurre en agua fría y está caracterizada por la absorción de 25 a 30% de agua
aproximadamente. Si se observan los gránulos al microscopio se aprecia que no han sufrido cambio
alguno en su estructura (no pierde su birrefringencia). El proceso es reversible ya que el gránulo
seco no pierde características físicas-químicas.
Segunda fase: Ocurre aproximadamente a 65ºC (temperatura exacta en función de la variedad y
características del gránulo del almidón). El gránulo se hincha aumentando varias veces su tamaño,
absorbiendo gran cantidad de agua y perdiendo su birrefringencia. Una porción de almidón soluble
escapa del gránulo al agua circundante, fenómeno comprobado por la coloración azul del agua en
presencia de lodo. Esta fase es irreversible.
Tercera fase: Está determinada por un mayor hinchamiento del gránulo el cual adquiere gran
tamaño. Frecuentemente se forma un vacío en el gránulo y una mayor cantidad de almidón es
expulsado al medio fluido. Finalmente el gránulo se rompe, aumentando la viscosidad del fluido
marcadamente.
Utilizando agentes químicos que favorecen el hinchamiento de los gránulos de almidón (por
ejemplo sales metálicas), se ha podido observar que este fenómeno se inicia durante la segunda fase
del proceso, con la formación de una burbuja en el interior del gránulo la cual aumenta su tamaño,
hinchando el gránulo, y debilitando su estructura hasta que finalmente se rompe.
Porciones de ambas moléculas, amilosa y amilopectina, se envuelven en micelas cristalinas, las
cuales están entrecruzadas por filamentos moleculares. El alineamiento y la cristalización de las
moléculas de amilosa se inhiben parcialmente por estructuras ramificadas exteriores.
Otros factores que afectan la formación y característica de los geles de almidón, son el tamaño y la
estructura morfológica de los gránulos, su antigüedad y tratamiento previo.
Los almidones que contienen amilosa y amilopectina, ordinariamente forman geles de bajas
concentraciones. Sin embargo el almidón de papa con mayor contenido de amilosa, tiene poca
tendencia a formar geles, debido a la longitud de la cadena lineal (excesivamente larga), o tal vez a
su pequeño grado de ramificación que interfieren con el almacenamiento de las moléculas lineales
en su estructura micelar.
●
¿Cuáles usos alimentarios y no alimentarios ofrecen los almidones en general?
R/ Los almidones alimenticios son usados para proveer la calidad que el consumidor demanda con
la vida útil necesaria para llevar el alimento al mercado.
Algunos ejemplos de alimentos en donde pueden encontrarse los almidones modificados. Batidos y
repostería, Dulcería, Rellenos, Saborizados /bebidas, Salsas y espesantes, Sopas, Glaseados, Carnes,
Alimentos para mascotas, Alimentos snacks, Coberturas para ensaladas, Derivados lácteos.
Los almidones alimenticios modificados ofrecen una amplia variedad de calidades para diferentes
productos, teniendo gran aceptación dentro de los cárnicos. La modificación de textura y la
retención de humedad pueden alcanzarse ambas a un costo mínimo de materias primas para el
procesador de carnes. Se pueden alcanzar ahorros importantes sobre la base de aumentos de peso y
vida útil extendida debido a la capacidad de retención de agua.
Y dentro de los usos no alimentarios esta toda la parte de innovación industrial en la
implementación de bioempaques a base de almidones de tubérculos que también podrían ser
comestibles.
Referencias
Villarroel P., Gómez C., Vera C., Torres J. (2018) Almidón resistente: Características tecnológicas e
intereses fisiológicos. Revista chilena de nutrición. vol.45 no.3 Santiago.
Referencias bibliográficas
Arzapalo Quintoa D., Huamán Cóndora A., Quispe Solano M., Espinoza Silva C. (2015) Extracción
y caracterización del almidón de tres variedades de quinua (Chenopodium quinoa Willd) Negra
Collana, Pasankalla Roja y Blanca Junín. Rev Soc Quím Perú. 81(1). Pag 44/54.
Bosso C.P. (2012) Desarrollo de productos con alto contenido de almidón para la industria de
alimentos. Editado y Publicado por: Fundación Universitaria Agraria de Colombia –
UNIAGRARIA. ISBN: 978-958-58114-1-6. Bogotá.
Ramos García M.L, Romero-Bastida C., Bautista-Baños S. (2018) Almidón modificado:
Propiedades y usos como recubrimientos comestibles para la conservación de frutas y hortalizas
frescas. Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha, vol. 19, núm. 1, Asociación
Iberoamericana de Tecnología Postcosecha, S.C.
Guerra, S., & Martínez, M. (2016) Identificación de almidón en tubérculos como camote (Ipomoea
batatas), jícama (Pachyrhizus erosus), oca (Oxalis tuberosa), papa (Solanum Tuberosum), yuca
(Manihot esculenta) y zanahoria blanca (Arracacia xanthorrhiza); utilizando el método del yodo.
UTN, FICAYA (Facultad de Ciencias Agropecuarias y Ambientales), Carrera de Ingeniería en
Biotecnología.