Almidon-modificado 5x5o1m

UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO Facultad Ciencias Farmacéutica y Bioquímica Instituto de Investigación F.C.F.B.

Almidón Nativo y Modificado. Obtención, cuantificación, modificación y usos

Equipo investigadores: PhD. ABEL GONZALEZ GALAN LIC. NOELIA XIMENA OLGUIN ARANCIBIA LIC. EDWIN LOAYZA SILES LIC. ERWIN BEIMAR SEVERICH FARFAN

Santa Cruz de la Sierra – Bolivia JULIO 2014 0

INDICE RESUME GENERAL CAPITULO I 1. Introducción General 1.1. Objetivo General 1.2. Objetivos Secundarios 2. Marco teórico 2.1. Gránulo de almidón 2.2. Composición Química 3. Estructura del almidón 4. Propiedades Funcional 4.1. Viscosidad 4.2. Claridad 4.3. Hinchamiento y Solubilidad 4.4. Capacidad de retención de agua 5. Propiedades Fisicoquímicas 5.1. Gelatinización 5.2. Gelificación y Retrogradación 6. Almidón Modificado 6.1. Uso de Almidón Modificado 7. Bibliografía

Pág. 1 2 3 4 4 5 5 7 8 9 9 9 9 10 10 10 11 11 13 14

CAPITULO II EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN PARCIAL DE DIFERENTES ALMIDONES NATIVOS DE FUENTES NO TRADICIONALES CULTIVADOS EN SANTA CRUZ-BOLIVIA RESUMEN SUMARY 1. Introducción 2. Materiales y Métodos 3. Extracción de Almidón 4. Resultados y Discusión 5. Conclusión 6. Agradecimiento 7. Referencias

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CAPITULO III MODIFICACIÓN DEL ALMIDÓN NATIVO DE CAMOTE (Ipomoeba batata) POR MEDIO DE PREGELATINIZACIÓN Y OXIDACIÓN RESUMEN 1. Introducción 2. Materiales y Métodos 2.1. Métodos de obtención de almidones modificados 3. Resultados 4. Conclusiones 5. Agradecimiento 6. Bibliografía

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17 18 19 20 21 22 27 35 35 36

40 41 42 44 44 48 59 60 60 i

CAPITULO IV AUMENTO DE LA VIDA UTIL POST-COSECHA DE TOMATES RECUBIERTOS CON PELICULAS COMESTIBLES ELABORADAS A PARTIR DE ALMIDON NATIVO Y MODIFICADO DE CAMOTE (Ipomoeba batata) RESUMEN 1. Introducción 2. Materiales y Métodos 3. Resultados y Discusiones 4. Conclusiones 5. Agradecimiento 6. Bibliografía

64 65 66 67 68 71 77 78 78

ii

RESUMEN GENERAL

Según la FAO la tendencia actual es buscar fuentes no convencionales como alternativas para obtener almidones nativo que presenten diversas características fisicoquímicas, estructurales y funcionales, que amplíen la gama de usos en la industria, por tanto es necesario buscar nuevas fuentes de extracción, ya que con una producción mundial de 48,5 millones de ton/año (Faostat, 2001), existe una demanda insatisfecha del mismo. También la modificación de los almidones en la industria ha retomado fuerza ya que el almidón nativo por sí mismo confiere algunas propiedades físicas a los alimentos o productos que se elaboren con el mismo, pero estas características muchas veces se ven limitadas a la demanda de los requerimientos del producto para subsanar este límite se recurre a la modificación del almidón nativo por algún método dándole así un aumento y mejora de sus propiedades funcionales otorgando así mejores cualidades del producto final que se requiera elaborar. Una utilidad que le podemos dar a los almidones es la de elaborar biofilmes para ser utilizados en la protección de alimentos y así mantener su estructura original durante el tiempo de exposición y venta. Al extraer el almidón se genera un residuo que luego de estudiar su composición se buscó una alternativa para la utilización del mismo aprovechando sus características tecnológicas y utilizándolo en la alimentación humana. En este sentido, el residuo y almidón de camote pueden ser usados para elaborar diferentes productos de panificación, en este caso el cuñape. Los objetivos de esta investigación fueron aislar y purificar el almidón de la pulpa comestible de las diferentes muestras, y evaluar la composición química, características físicas y algunas propiedades funcionales de los almidones extraídos, visando lograr modificar almidón nativo de camote por oxidación y pre-gelatinización y evaluar las características funcionales, físicas de los almidones modificados para poder ser utilizados en la aplicación de películas comestibles para aumentar la vida útil postcosecha de tomates (Lycopersicon esculentum) recubiertos con películas elaboradas a partir de almidón de camote (nativo, pregelatinizado y oxidado 0.15%), y también darle utilidad al residuo de la extracción del almidón para la elaboración de uno de los alimentos más tradicionales de la cultura cruceña que es el cuñapé. Los resultados muestran que de los productos estudiados, el camote es el que presenta mejor rendimiento de extracción y un almidón con características físicas y químicas adecuadas y que nos permiten comparar al tradicional almidón de yuca, siendo este una alternativa del mismo. A la vez las modificaciones realizadas al almidón de camote nos indican que la técnica de oxidación nos permite obtener un subproducto con mucho mejores características tecnológicas que las que presenta el almidón nativo, así como al ser utilizado en la elaboración de películas protectoras para tomates permite el aumento de la vida útil del mismo fruto por un periodo de tiempo mucho mayor a los frutos sin recubrir, manteniendo las características propias del fruto.

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CAPITULO I

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1.

INTRODUCCIÓN GENERAL

El almidón es una materia prima con un amplio campo de aplicaciones que van desde la impartición de textura y consistencia en alimentos hasta la manufactura de papel, adhesivos y empaques biodegradables (Zhao; Whistler, 1994). El almidón está constituido de gránulos en los cloroplastos de las hojas verdes y en los amiloplastos, estos últimos son los órganos de almacenamiento en las semillas y tubérculos. Las fuentes potenciales más importantes de almidones son los granos de cereales (40-90% de su peso seco), leguminosas (30-50% de su peso seco), tubérculos (65-85%) de su peso seco) y frutas inmaduras o verdes (40-70% de su peso seco) (Guilbot & Mercier, 1985). Estructuralmente, el almidón consiste de dos polisacáridos químicamente distinguibles: la amilosa y la amilopectina. La amilosa 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 que es capaz de desarrollar un color azul por la formación de un complejo con el yodo (Knutzon y Grove, 1994). Mientras que la amilopectina 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 y en presencia de yodo produce un color rojizo violeta (Guan y Hanna, 2004).

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Los almidones nativos de las diferentes especies de vegetales tienen como característica fundamental que sus propiedades fisicoquímicas y funcionales estarán influenciadas por sus estructuras granular y molecular (Wang y White, 1994). Las propiedades más importantes a considerar para determinar la utilización del almidón en la elaboración de alimentos y otras aplicaciones industriales incluyen las fisicoquímicas: gelatinización y retrogradación; y las funcionales: solubilidad, hinchamiento, absorción de agua, sinéresis y comportamiento reológico de sus pastas y geles (Wang y White, 1994). 1.1.

OBJETIVO GENERAL El objetivo principal fue de aislar y purificar el almidón de la pulpa comestible de diferentes fuentes no tradicionales, evaluando la composición química, características físicas y algunas propiedades funcionales de los almidones extraídos, visando su modificación y uso en la elaboración de películas protectoras.

1.2.

OBJETIVOS SECUNDARIOS Específicamente, se objetivo: - Aislar y purificar el almidón de la pulpa comestible de las diferentes muestras, y evaluar la composición química, características físicas y algunas propiedades funcionales de los almidones extraídos. - Modificar almidón nativo de camote por oxidación y pre-gelatinización y evaluar las características funcionales, físicas de los almidones modificados.

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- Evaluar la aplicación de películas comestibles en el aumento de la vida útil postcosecha de tomates (Lycopersicon esculentum) recubiertos con

películas

elaboradas a partir de almidón de camote (nativo, pregelatinizado y oxidado 0.15%).

2. MARCO TEORICO El almidón es una materia prima con un amplio campo de aplicaciones que van desde la impartición de textura y consistencia en alimentos hasta la manufactura de papel, adhesivos y empaques biodegradables (ZHAO; WHISTLER, 1994). El almidón está constituido de gránulos en los cloroplastos de las hojas verdes y en los amiloplastos, estos últimos son los órganos de almacenamiento en las semillas y tubérculos. Las fuentes potenciales más importantes de almidónes son los granos de cereales (40-90% de su peso seco), leguminosas (30-50% de su peso seco), tubérculos (65-85%) de su peso seco) y frutas inmaduras o verdes (40-70% de su peso seco) (Guilbot & Mercier, 1985). Debido a que el almidón es el polisacárido más utilizado como ingrediente funcional (espesante, estabilizante y gelificante) en la industria alimentaria, es necesario buscar nuevas fuentes de extracción, ya que con una producción mundial de 48,5 millones de ton/año (FAOSTAT, 2001), existe una demanda insatisfecha del mismo.

2.1. GRÁNULO DE ALMIDÓN El almidón es el principal hidrato de carbono de reserva en todas las plantas superiores. En su estado nativo, e almidón es insoluble en agua fría, sus gránulos son parcialmente cristalinos cuya morfología, composición química, y estructura supramolecular son características de 5

cada especie en particular. Existe una variación de tamaño de estos gránulos, especialmente entre las diferentes fuentes (entre 0,5 y 100 μm). El tamaño de la partícula, incluso la distribución del tamaño, son algunas de las características que mayormente influyen en las propiedades funcionales de los gránulos de almidón. Se ha reportado que lo gránulos de almidón más pequeños tienen un mayor poder de hinchamiento, menor solubilidad, mayor capacidad de retención de agua, y más baja susceptibilidad a la alfa-amilasa. En solución acuosa el almidón es birrefringente en luz polarizada y muestra en el modelo típico de la cruz de Malta. El hilium el punto original de crecimiento del gránulo, esta al centro de la cruz. Existe todavía confusión al mencionar si el almidón es cristalino tanto como birrefringente. Las dos propiedades no están necesariamente relacionadas. La birrefringencia implica solo un alto grado de orientación molecular dentro del gránulo y no tiene relación a cualquier forma cristalina en particular (Prieto Mendez y Col., 2009). Los gránulos de almidón se encuentran en un sistema polimérico semicristalino, donde la cristalinidad varía de 15 a 45%, y es atribuida a las cadenas cortas lineales de la amilopectina, que forman dobles hélices organizadas en una estructura cristalina tridimensional (ZOBEL, 1988; ERLINGEN; DELCOUR, 1995). Durante el proceso de gelatinización, el orden molecular dentro de los gránulos es destruido gradual e irreversiblemente, por esto la temperatura de gelatinización es característica para cada tipo de almidón y depende fundamentalmente de la transición vítrea de la fracción amorfa del almidón (ERLINGEN; DELCOUR, 1995). Algunos eventos ocurren durante el proceso: el orden molecular, y por lo tanto la birrefringencia, se pierde; los gránulos pierden su cristalinidad, absorben gran cantidad de agua, provocando el hinchamiento y un aumento en su volumen. Se solubilizan algunas 6

moléculas, particularmente la amilosa, que se difunde hacia el agua y, si el calentamiento continúa, se rompen y se observa una solubilización parcial. Todo este proceso es endotérmico, requiriéndose aproximadamente 10 mJ.mg–1 de almidón para efectuarlo, como lo han demostrado los estudios con Calorimetría Diferencial de Barrido (CDB) (BILIADERIS, 1992). La pasta de almidón obtenida después de la gelatinización no es estable, ya que durante el almacenamiento se presentan transformaciones estructurales que, en conjunto, reciben el nombre de retrogradación.

2.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA Los gránulos de almidón están compuestos de polímero de α-D-glucanos y pequeñas cantidades de constituyentes no carbohidratos, particularmente lípidos, proteínas, y minerales, el último, aunque es un componente menor, puede influir en las propiedades funcionales del almidón. Los almidónes presentan generalmente niveles bajos de proteína, como los de amaranto de diferentes variedades que presentan contenidos de proteína entre 0.02 y 0.9%. Sin embargo, una variedad de sorgo presenta un nivel de proteína alto (2.11%). En general, el almidón debe su funcionalidad a sus componentes moleculares principales, la amilosa y al amilopectina, así como la organización física de las macromoléculas en la estructura del gránulo. Por consiguiente la estructura de almidón necesita ser considerada a dos niveles distintos: (1) a un nivel molecular que se refiere a la cantidad, estructura fina, tamaño, y forma de sus componentes moleculares y (2) a la estructura supramolecular del granulo. Los almidónes muestran modelos de difracción de rayos X característicos que se dan por las cadenas cortas del componente de la amilopectina. Hay tres patrones de difracción para los 7

almidónes (A, B, C). El tipo a es típico de almidónes de cereales; los tubérculos presentan el tipo B; y ciertas raíces ya almidónes de semillas dan el tipo C (Zobel, 1988).

3. ESTRUCTURA DEL ALMIDÓN Estructuralmente, el almidón consiste de dos polisacáridos químicamente distinguibles: la amilosa y la amilopectina. La amilosa 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 que es capaz de desarrollar un color azul por la formación de un complejo con el yodo (KNUTZON; GROVE, 1994). Mientras que la amilopectina 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 y en presencia de yodo produce un color rojizo violeta (GUAN; HANNA, 2004). Los almidones nativos de las diferentes especies de vegetales tienen como característica fundamental que sus propiedades fisicoquímicas y funcionales estarán influenciadas por sus estructuras granular y molecular (WANG; WHITE, 1994a). Las propiedades más importantes a considerar para determinar la utilización del almidón en la elaboración de alimentos y otras aplicaciones industriales incluyen las fisicoquímicas: gelatinización y retrogradación; y las funcionales: solubilidad, hinchamiento, absorción de agua, sinéresis y comportamiento reológico de sus pastas y geles (WANG; WHITE, 1994b). 8

4. PROPIEDADES FUNCIONALES 4.1.

VISCOSIDAD

La viscosidad se obtiene después de mezclar y calentar una suspensión acuosa de almidón, manteniéndola a una temperatura por un tiempo deseado enfriada a una velocidad definida, puede medirse por diferentes métodos viscoamilógrafos.

4.2.

CLARIDAD

La claridad de una pasta de almidón es otro de sus atributos importantes. El almidón es empleado como relleno en repostería debido a su capacidad de ser transparente, y en el caso de aderezos para ensaladas, el almidón debe ser opaco. La claridad varía considerablemente con la fuente de almidón, con la proporción de amilosa/amilopectina y puede ser alterada por modificaciones químicas o enzimáticas de los gránulos, y por la adición de solutos (Craig et al., 1989).

4.3.

HINCHAMIENTO Y SOLUBILIDAD

Cuando el almidón se pone en o con agua caliente, los gránulos se hinchan y una porción del almidón se disuelve en el medio acuoso circulante. El grado de hinchamiento y la cantidad de solubles dependerá de la especie de almidón y del tipo y magnitud de la modificación. Para una completa caracterización del almidón, puede determinarse el hinchamiento y la solubilidad en intervalos de 5ºC durante la formación de pasta (60-95ºC).

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4.4.

CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE AGUA

El almidón tiene la habilidad de enlazar las moléculas de agua. Esta propiedad es muy importante en las aplicaciones del almidón, debido a que el uso de este polisacárido se muy variado, tal como en el área de alimentos y cosméticos, donde se requiere una textura seca o con consistencia.

5. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS 5.1.

GELATINIZACIÓN

La gelatinización es de gran importancia en muchas operaciones de procesamiento de alimentos. Los procesos como al elaboración de pan, tortillas, productos de pasta, la fabricación de botanas y salsas, todas ellas son dependientes de la gelatinización del almidón para producir esa textura deseada. Cuando se pone el almidón en agua fría, los gránulos se hinchan ligeramente (10 a 20%), debido a la difusión y absorción del agua en las regiones amorfas, pero este hinchamiento es un proceso reversible al secarse. Sin embargo, cuando los gránulos son calentados en agua a temperaturas mayores, se alcanza un punto donde los gránulos hinchados presentan un fenómeno irreversible, pierden el orden estructural (se pierde la birrefringencia), el cual es debido a la fusión de los cristales. Cuando los gránulos continúan expandiéndose, la amilosa lixivia a la fase intergranular acuosa. Estos cambios moleculares llevan a un aumento sustancial en la viscosidad de la muestra. En conjunto, la ruptura de la estructura granular, el hinchamiento y al hidratación, y solubilización de las moléculas de almidón se describe por el término gelatinización. 10

5.2.

GELIFICACIÓN Y RETROGRADACIÓN

Después de la gelatinización o formación de pastas de almidón, la amilosa y amilopectina pueden ser consideradas como disueltas. Las moléculas de amilosa tienen una fuerte tendencia a asociarse a través de la formación de puentes de hidrogeno con otras moléculas de amilosa adyacentes cuando la solución se enfría, o al mantenerla por largo periodo de tiempo. El grado de hinchamiento y desintegración del granulo, así como la exudación de la amilosa, dependen del tipo y concentración de almidón, temperatura, presencia de otros solutos, y le corte o agitación aplicada durante el calentamiento. La retrogradación es un fenómeno complejo y depende de muchos factores como la fuente de almidón, concentración de almidón, regímenes de calentamiento y enfriamiento, pH, y la presencia de solutos como lípidos, electrolitos, y azucares; por ejemplo, repetición de ciclos de congelamiento-deshielo, los cuales son conocidos por acelerar drásticamente la retrogradación y sinéresis. La principal influencia de la retrogradación es en la textura, aceptabilidad, y digestibilidad de los alimentos que contienen almidón.

6. ALMIDON MODIFICADO Los almidones naturales pueden modificarse químicamente para producir cambios físicos que contribuyen a la estabilidad, apariencia, comodidad y funcionamiento en la preparación de los alimentos (Guevara, 2014). A continuación se describe algunos ejemplos de almidones modificados utilizados en la elaboración de alimentos:

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

Almidón pre-gelatinizado: El almidón puede modificarse por medios físicos con la

finalidad de convertirlos en almidón pre-gelatinizados. Estos almidones a nivel industria son llamados pre-geles o almidones instantáneos. Actualmente estos almidones son muy usados en las diferentes industrias por las propiedades que pueden proveer a productos alimenticios y farmacéuticos, mejorando las características de viscosidad y textura (Manrique-Quevedo, 2009) Estos almidones tienen la propiedad de que pueden dispersarse en agua fría sin necesidad de someterse a cocción. Pueden utilizarse como aditivos estabilizantes, retenedores de humedad y espesantes. (Martínez-Bustos et al., 2005). En la industria farmacéutica se utiliza para diluir, para aglutinar, lubricar o desintegrar diversos productos sólidos, elaboración de cremas o lociones de uso dermatológico. (Bagalopalan et al., 1988) 

Almidón oxidado: Es un almidón que sido oxidado. como modificación química, pues

al llevarse a cabo la oxidación en medio ácido, conjuntamente con la oxidación se produce parcialmente la hidrólisis de éste. Esto trae como consecuencia una disminución del peso molecular, con la consecuente disminución de la viscosidad, aumento de la transparencia de los geles, aumento del poder hidrofílico y disminución de la retrogradación. Esta variación de las propiedades, sugiere la posibilidad de la utilización de esta modificación de almidón como agente aglutinante en tabletas. Por otro lado, del análisis de correlación lineal entre el contenido de grupos carbonilos y carboxilos con la viscosidad, la capacidad de hinchamiento y la temperatura de gelatinización, se pudo comprobar que la presencia de grupos carboxilos al ser minoritaria, tiene un efecto menos marcado sobre las propiedades del almidón. (DíazMolina y Carreras-Collazo, 1999) 12

Después de la viscosidad, la cualidad estética más importante de las pastas y geles de almidón es su apariencia visual que se considera por su claridad, transparencia u opacidad. Por ejemplo, en casos en que el almidón es usado como agente espesante en salsas y aderezos, la opacidad es deseable ya que resalta el color brillante de los productos. Pero en otros casos una máxima transparencia es deseable. En general, la claridad de las pastas y geles está relacionada con el estado de dispersión de los solutos y la tendencia a retrogradar del almidón. Esta propiedad se mide por la capacidad que tengan las pastas o geles de almidón para transmitir la luz cuando son sometidos al paso de un haz radiante (CYTED, 2000).

6.1.

Usos de los almidones modificados

 Quesos: Con la introducción de almidón en reemplazo de la caseína hay ahorros

importantes de dinero y no se requieren cambios al proceso de producción. Además de darle una excelente apariencia al queso y un mejoramiento en la firmeza.  Mayonesa y salsas: El almidón actúa como un emulsificante. Con ese producto y el 80%

del aceite vegetal se puede fabricar mayonesa o salsas para ensalada.  Crema pastelera: El almidón usado para hacer crema pastelera otorga alta densidad,

estabilidad al frío y controla la sinéresis.  Dulcería: el almidón junto con el azúcar actúan como fijadores de sabor.  Carnes: el almidón incrementa de retención de agua. Estas carnes reciben el nombre de

carnes emulsificadas. (QSI, 2012)

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7. BIBLIOGRAFIA Amani N, K. A, Rolland-Sabate A, Colonna P. Stability of yam starch gels during processing. Afr. J. Biotechnol. vol. 4 pág 94-101. 2005. Balagopalam, C.; Paja, G.; Nanda, S.K; Moorthy, S.N. Cassava in food, feed and industry. CRC press. 1988. Boca Raton, Fl, E.U. pp 205. Biliaderis, C.G. Structures and phase transitions of starch in food systems. Food Technology 46 (6), 98-109. 1992 Craig, S. A., Maningat, C. C., Seib, P. A., Hoseney, R. C. Starch paste clarity. Cereal Chemistry (USA). v66, #3, 1989. CYTED (Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo). 2000. Métodos de caracterización de carbohidratos: Obtención y caracterización de carbohidratos para su aplicación en regímenes especiales. Proyecto de investigación precompetitiva XI.8. Díaz-Molina, M.; Carreras-Collazo, I. Síntesis y caracterización del almidón oxidado para su posterior evaluación como agente aglutinante en tabletas. Rev Cubana Farm, La Habana, v. 33, n.2 pág. 98-103, 1999. Eerlingen, R.C., Delcour, J.A. Formation, analysis, structure and properties of Type III enzyme resistant starch. Journal of Cereal Science. 1995. 22:129-138. FAOSTAT. Food and Agriculture Organization of the United Nations. FAO Database. Roma, Italy, 2001. Guan, J.; Hanna, A. M. Extruding foams from corn starch acetate and native corn starch. Biomacromolecules, v. 5, p. 2329-2339, 2004. Guevara, Carlos. Almidones Modificados. Disponible en: es.scribb.com/bo/doc/ 154238811/ALMIDONES-MODIFICADOS. Consultado en: 15 marzo 2014. Guilbot, A., Mercier, C. Starch. Pages 209-282 in: The Polysaccharides. Vol. 3. Academic Press: Orlando, FL. 1985.

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Knutzon, C. A.; Grove, M. J. Rapid Method For Estimation Of Amylose In Maize Starches. Cereal Chemistry, v. 71, n. 5, p. 469, 1994. Manrique Quevedo, N. Producción de almidones pregelatinizados a partir de mezclas de almidones de fuentes no convencionales usando un extrusor de doble tornillo. Tesis de grado Maestria. Instituto Politecnico Nacional, Morelios, México. 2006. 71 p. Martinez Bustos, F. ; El-Dash, A.A. Elaboration of instant corn flour by hydrothermal process. Archivos Latinoamericanos de Nutrición. 1993. 43: 310-315. Meneses, J.; Corrales, C.M.; Valencia, M. Síntesis y caracterización de un polímero biodegradable a partir del almidón de yuca. Revista EIA, Medellín, ISSN 1794-1237 Número 8, p. 57-67. Diciembre 2007. Prieto Méndez, J.; Rubio Hinojosa, C.U.; Román Gutiérrez, A.D.; Méndez Marzo, M.A.; González Ramírez, C.A.; Prieto García, F. Degradación física del almidón de cebada (Hordeum sativun Jess). Correlación entre la gelatinización y el tamaño de gránulos, MULTICIENCIAS, Vol. 9, Nº 2, 2009 (115 - 125) QSI, Almidón Modificado: Origen y Aplicaciones. Disponible en: http://www.qsindustrial.biz/es/experiencias/peru/almidon-modificado-origen-y-aplicaciones. Consultado en: 5 de mayo 2014. Wang, L. Z.; White, P. J. Structure and physicochemical properties of starches from oats with different lipid content. Cereal Chemistry, v. 71, n. 5, p. 443-450, 1994a Zhao, J.; Wistler, R. L. Spherical aggregates of starch granules as flavor carriers. Food Technology, v. 48, n. 7, p. 104-105, 1994. Zobel, H.F. Starch granule Structure. In Developments in Carbahydrate Chemistry. Eds. J. Alexander and H.F.Zobel. American Association of Cereal Chemist, St Paul Minnesota, 1-36.

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CAPITULO II

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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN PARCIAL DE DIFERENTES ALMIDONES NATIVOS DE FUENTES NO TRADICIONALES CULTIVADOS EN SANTA CRUZ, BOLIVIA

Extraction and partial characterization of different non-traditional sources of starches growing in Santa Cruz, Bolivia

Noelia Ximena Olguin-Arancibia1 Abel González-Galán2

1

Licenciada Bioquímica con la Mención de Bromatología de la Carrera de Bioquímica –

FCFB -UAGRM 2

Doctor en Ciencias de los Alimentos. Docente – Tutor. Coordinador del Laboratorio de

Bromatología y Nutrición. IIFCFB UAGRM

Correo para correspondencia: [email protected] 17

RESUMEN En virtud de que las fuentes convencionales más importantes para la extracción de almidón son los granos de cereales como el maíz, trigo, arroz y sorgo; tubérculos como la papa, yuca, boniato y sagú; encontrándose también en hojas, semillas de leguminosas y frutas (BetancurAncona et al., 2004). Según la FAO la tendencia actual es buscar fuentes no convencionales como alternativas para obtener almidones que presenten diversas características fisicoquímicas, estructurales y funcionales, que amplíen la gama de usos en la industria, por tanto es necesario buscar nuevas fuentes de extracción, ya que con una producción mundial de 48,5 millones de ton/año (Faostat, 2001), existe una demanda insatisfecha del mismo. Las materias primas utilizadas fueron el plátano "macho" (Musa paradisiaca L.), manga “rosita” (Mangifera indica L.), camote (Ipomoea batatas L.) y oca (Oxalis tuberosa). Por lo antes expuesto, los objetivos de esta investigación fueron aislar y purificar el almidón de la pulpa comestible de las diferentes muestras, y evaluar la composición química, características físicas y algunas propiedades funcionales de los almidones extraídos. Se obtuvo un mayor rendimiento en la extracción de almidón de camote con 12,98% seguido de almidón de plátano con 10,96 %, Oca 5,74 % y el menor rendimiento para la manga con 1,46 %. En cuanto a las propiedades funcionales se observó que el almidón de oca obtuvo los mejores resultados en cuanto a %SS, AA y PH, con relación a los demás almidones analizados. A través de la micrografía se pudo determinar la temperatura de gelatinización que para el camote, manga y plátano comienza a partir de los 70oC, la oca a partir de los 60oC. En la prueba de color se determinó que el almidón de camote presento mayor luminosidad.

Palabras Claves: almidón nativo, extracción, capacidad funcional, gelatinización, micrografía.

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SUMARY It is well known that the more important conventional sources of starch are cereal grains such as corn, wheat, rice and sorghum; tubers, such as potato, cassava, sweet potato and sago; is also being found in leaves, seeds of legumes and fruits (Betancur-Ancona et al., 2004). According to FAO the current tendency is to look for unconventional sources as an alternative to obtain starches with several physicochemical, structural and functional characteristics, which will extend its range of uses in the industry. It is therefore necessary to seek new methods of starch extraction, as with a global production of 48.5 million ton/year (FAOSTAT, 2001), there is an unmet demand for its. The raw materials used were banana (Musa paradisiaca L.), manga "Rosita" (Mangifera indica L.), sweet potato (Ipomoea batatas L.) and oca (Oxalis tuberosa). The objectives of this research were to isolate and purify the starch from the edible pulp of the different samples, and evaluate the chemical composition, physical characteristics and some functional properties of the starches extracted. The largest yield in the extraction of starch was obtained with sweet potato with 12.98 % followed by banana with 10.96 %, Oca 5.74 % and manga with 1.46%. Regarding the functional properties, the starch from oca showed the best results in of %SS, WA and SP, when compared to the other starches analyzed. By means of the micrograph, the gelatinization temperature could be determined as starting at 70°C for sweet potato, banana and manga and at 60°C for oca. It was determined that the sweet potato starch presented greater luminosity in the color test.

Key words: native starch, extraction, functional capacity, gelatinization, micrograph

19

INTRODUCIÓN El almidón es una materia prima con un amplio campo de aplicaciones que van desde la impartición de textura y consistencia en alimentos hasta la manufactura de papel, adhesivos y empaques biodegradables (Zhao; Whistler, 1994). El almidón está constituido de gránulos en los cloroplastos de las hojas verdes y en los amiloplastos, estos últimos son los órganos de almacenamiento en las semillas y tubérculos. Las fuentes potenciales más importantes de almidones son los granos de cereales (40-90% de su peso seco), leguminosas (30-50% de su peso seco), tubérculos (65-85%) de su peso seco) y frutas inmaduras o verdes (40-70% de su peso seco) (Guilbot & Mercier, 1985). Estructuralmente, el almidón consiste de dos polisacáridos químicamente distinguibles: la amilosa y la amilopectina. La amilosa 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 que es capaz de desarrollar un color azul por la formación de un complejo con el yodo (Knutzon y Grove, 1994). Mientras que la amilopectina 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 y en presencia de yodo produce un color rojizo violeta (Guan y Hanna, 2004).

20

Los almidones nativos de las diferentes especies de vegetales tienen como característica fundamental que sus propiedades fisicoquímicas y funcionales estarán influenciadas por sus estructuras granular y molecular (Wang y White, 1994). Las propiedades más importantes a considerar para determinar la utilización del almidón en la elaboración de alimentos y otras aplicaciones industriales incluyen las fisicoquímicas: gelatinización y retrogradación; y las funcionales: solubilidad, hinchamiento, absorción de agua, sinéresis y comportamiento reológico de sus pastas y geles (Wang y White, 1994). MATERIALES Y MÉTODOS Materia prima Las diferentes muestras como ser camote, oca, plátano, aproximadamente

2 kilos, se

compraron en el mercado “Abasto” (Santa Cruz), a un mismo proveedor a fin de minimizar la posibilidad de mezclas de variedades y la manga fue recolectada del Balneario “Cupuazú”, ubicado en la Av. Montecristo, casa Nº 325. Solo se procesaron aquellas muestras libres de daño microbiológico y físico. El presente trabajo de investigación es de tipo experimental, prospectivo y

transversal,

realizados en un período de 3 meses, en las instalaciones del Instituto de Investigación de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas y Bioquímicas (IICFB) de la Universidad Autónoma Gabriel René Moreno, Santa cruz-Bolivia.

21

EXTRACCIÓN DE ALMIDÓN (Dadzie, B.K. & Orchard J.E., 1997, con modificaciones de Olguin, N.X. & González, A.) Se realizó la selección eliminando los frutos y tubérculos que presentan daño por hongos, insectos o daño mecánico. Se remojaron en una solución de 10 ppm de Cloro en agua, durante 5 minutos. Los frutos se lavaron con abundante agua potable, para eliminar el Cloro y algunas impurezas. Las muestras remojadas, se pelaron en forma manual, retirando la cubierta, luego se colocaron en una solución de Metabisulfito de sodio. Con una licuadora Osterizer de cocina, se licuaron los frutos en combinación con agua en una proporción 1:1 (fruto: agua), por 5 minutos, lo que originó una masa húmeda constituida por, fibra, proteína y almidón. Se incorporó 1 litro de agua con agitación manual durante 5 minutos. El resultado de la primera molienda se hizo pasar 3 veces a través de un tamiz comercial (marca Retsch), de 200 micrones dejando pasar proteínas, fibra fina y almidón. En esta operación se incorporaron 2 litros de agua, para arrastrar la mayor cantidad de almidón contenido en la masa húmeda, esta última operación se hace al final de cada tamizado. En forma paralela se volvió a licuar el material que pasó a través del tamiz, para dividir aún más la matriz que contiene a los gránulos de almidón. Posteriormente se hace pasar a través de un tamiz de 150 micrones, reteniendo la fibra gruesa, dejando pasar proteínas, fibra fina y almidón. Se deja reposar en baño de hielo durante 3 horas. Se eliminó el sobrenadante por sifoneo y se resuspendió el sedimento en 1 litro de agua, con agitación manual durante 5 minutos. Se realiza un nuevo tamizado en un tamiz de 100 micrones para retener la fibra fina, y solo los gránulos de almidón y proteínas pasan. Se dejó 22

reposar el resultado del tamizado de 100 micrones durante 15 horas, de esta manera se separaran el agua y los taninos solubles. Una vez, que se retiraron por medio de lavados los taninos y proteínas aun presente, se dejó secar en horno de aire a 50-60°C. Se molió en mortero el almidón seco, para su posterior análisis. Se utilizó agua normal. Figura 1. FLUJOGRAMA DE EXTRACCIÓN DE ALMIDÓN:

Selección de la materia prima Lavado Pelado y picado Licuado Tamizado en 200 µm (3 veces)

Último tamizado en 150 µm

Reposo en baño de hielo (3 hrs.)

Resuspensión de sedimento Tamizado en

Secado

Molido Envasado

23

Una vez obtenido el almidón se calculó el rendimiento mediante la siguiente fórmula:

Rendimiento % =

Almidón obtenido (g)

Pulpa comestible (g)

𝑋𝑋 100

ANÁLISIS DE LA COMPOSICIÓN CENTESIMAL Composición Centesimal: Para la composición Centesimal de los almidones nativos se utilizaron los métodos propuestos por el INLASA para % de Humedad. % Cenizas, % de Proteínas, % de Lípidos y % de Glúcidos Totales. Los resultados de glúcidos totales % en almidón se multiplicaron por el factor 0.9 y para Proteínas por el factor 6.25. ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES FUNCIONALES Poder de hinchamiento, solubilidad y absorción de agua Se realizó según Schoch y Anderson con ciertas modificaciones de Araujo, Rincón y Padilla (2004): en un rango de temperatura de 60ºC a 90ºC, 4 g de almidón fueron trasvasados cuantitativamente con 200 ml de agua a un balón de 500 ml de tres bocas, dentro del cual se introdujo un agitador magnético. En la boca central del balón se conectó un refrigerante y en una de las otras dos bocas un termómetro, a la tercera abertura se le coloca un tapón que puede ser removido durante el análisis. El balón se colocó sobre una plancha de calentamiento con agitación. El termostato fue ajustado de tal manera que la temperatura aumentara 1,5°C/min y se agitó a una velocidad constante, que permitiera mantener el 24

almidón en suspensión durante el calentamiento. A intervalos de 5 min, entre 60°C y 90°C se tomaron alícuotas de 10 ml de la suspensión, colocándolas en tubos de centrifuga previamente pesados. Los tubos de centrifuga con la alícuota a temperatura ambiente son nuevamente pesados (A). Se centrifugó a 2200 rpm. en una centrifuga marca Presvac durante 15 min. El líquido sobrenadante se decantó en cápsulas de vidrio previamente taradas. Las cápsulas fueron secadas en estufa de secado a 60°C marca Binder hasta peso constante, colocadas en desecador y pesadas (b). Los tubos de centrifuga con el residuo fueron también pesados (a). Se realizaron los siguientes cálculos: W1 = % almidón en base seca en la suspensión W1 =

(Peso almidón en base seca (g)

x 100

Peso almidón en base humedad (g) + 200)

W2 = almidón en cada alícuota W2 = A x W1 100 W3 = almidón residual en el sedimento de cada alícuota W3 = W2 – b % SS (% Sólidos solubles (g / g almidón)) = (b / W2) x 100 AA (agua absorbida g / g almidón) = a - W3 / W3 PH (Poder de Hinchamiento) = a x 100 / W2 x (100 - % SS) A = peso de alícuota (g) 25

a = peso del sedimento en el tubo b = peso del residuo en la cápsula

CARACTERIZACIÓN FÍSICA Micrografía Se realizó una dispersión de almidón al 1% (p/p), que fue sometida a diferentes temperaturas de 50-90oC, con agitación constante y observando la morfología de los gránulos a cada una de las temperaturas, realizado en un microscopio marca (Boeco BM 2000). Color La determinación de color fue realizada con el aparato colorímetro marca Minolta, modelo Chroma meter CR–3000 (Japón), sistema CIELAB Color Space, por reflectancia. Los parámetros de color medidos con relación a la placa de color blanca (L=97,02; a= 0,04; b=2,02), fueron: Luminosidad (L) (que varía del color negro (0) al color blanco (100); a* que varía de color verde (-60) a rojo (+60); b* que varía de color azul (-60) a amarillo (+60). Los resultados fueron expresados en valores de L, a*, b*.

Fotos del equipo utilizado se

encuentra en los laboratorios de la Empresa Princesa. Análisis Estadísticos Se realizó un diseño completamente aleatorizado, con 4 tratamientos y 2 repeticiones. El análisis estadístico de los resultados para la composición centesimal fue realizado con el programa computacional SISVAR versión 4.6 (build 62). Cuando el análisis de varianza 26

mostró diferencia significativa, se hizo la comparación entre medias por la prueba de Tukey, a 5 % de probabilidad (FERREIRA, 2000). RESULTADOS Y DISCUSIÓN La Tabla I muestra los resultados del rendimiento en la obtención del almidón extraídas de las diferentes fuentes. Se puede apreciar que el camote (Ipomoea batatas L.), posee el mayor rendimiento, seguido del plátano "macho" (Musa paradisiaca L.), oca (Oxalis tuberosa), quedando con el menor rendimiento la manga “rosita” (MangIfera indica L.). TABLA I. Rendimiento de la extracción de almidón Muestra

Pulpa comestible (g)

Almidón obtenido (g)

Rendimiento (%)

Plátano

1033.68

113.34

10.96

Manga

1806.76

26.45

1.46

Camote

2160.62

280.59

12.98

Oca

1273.35

73.104

5.74

Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2013 Pérez; Pacheco (2005), reportaron un rendimiento de 11,45%, para el caso de la extracción del almidón de camote en Perú. El rendimiento del almidón de camote evaluado en este estudio (12.98%), fue mayor al reportado en Perú. La Tabla II muestra los resultados del análisis químico de los diferentes almidones aislados. Bajo condiciones atmosféricas normales, muchos almidones comerciales nativos contienen 27

entre 10 y 20 % de humedad (Takeda et al., 1986). La humedad en almidones típicamente se equilibra a 12% de humedad (Thomas et al. 1999). García y Raleigh (1998), reportan un contenido de humedad entre 9,81 y 14,32% en almidón extraído de diferentes variedades de batata peruana. La humedad del almidón de camote evaluado en este estudio (8,03%), es menor al rango mencionado anteriormente. Estos valores de humedad son los adecuados para lograr un mayor y estable período de almacenamiento, ya que a estos valores, el desarrollo microbiano es muy lento (Jay, J.M, 1996). Madhusudhan et al. (1993), reportan entre 0,05 a 0,15 % de proteína en el almidón aislado de diferentes variedades de batatas. De igual manera (García y Raleigh, 1998), sin embargo, reportan hasta 0,30% de proteína en el almidón de algunas variedades de batata peruanas. El contenido de proteína para el almidón de camote analizado en este estudio (0,37%), se encuentra un poco elevado en relación a lo establecido en la bibliografía mencionada anteriormente. TABLA II. Composición Centesimal de los almidones de diferentes fuentes Muestra

Humedad %

Plátano

10.96 a

Manga

Cenizas

%

Proteínas %

Lípidos %

ENN %

0.27 c

2.00 b

0.57 d

86.20 c

11.11 a

0.74 a

6.37 a

2.39 a

79.39 d

Camote

8.03 b

0.31b

0.37 d

1.13 b

90.16 a

Oca

10.84 a

0.18 d

1.33c

0.89 c

86.76 b

Papa1

19

0.40

0.06

0.05

80.58

Maíz1

9.9

0.06

0.10

0.35

89.13

Camote2

9.48

0.26

0.22

0.31

89.55

*Letras diferentes en la misma columna indica diferencia significativa a p<0,05; 1Betancur (2001), 2 Hernández-Medina et al. (2008) Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2013

28

Como se puede observar los valores obtenidos para la composición centesimal de los diferentes almidones presentan valores similares a los reportados por en otras investigaciones, como es el caso del camote que presenta valores muy parecidos a los reportados por Hernández-Medina et al (2008). Comparando los resultados presentados en este estudio con los obtenidos para papa y Maíz, los valores para ceniza, proteína y lípidos son mayores, esto debido probablemente a la diferencia de métodos de extracción, aunque no hayamos encontrado literatura específica para compararlos. Existen reportes de contenido de ceniza en el almidón de batata, para diferentes especies, que muestran valores entre 0,17 y 1,78 % (García y Raleigh, 1998). Las cenizas del almidón de camote evaluado en este estudio (0,31%), se encuentran en el rango mencionado anteriormente. El almidón de manga es el que presento los mayores valores para cada uno de los parámetros de la composición centesimal, por ende es el que presenta menor valor de ENN. La tabla III muestra los resultados de glúcidos totales y almidón. La manga presentó mayor porcentaje glúcidos (83.19%), seguido del camote (72.62%), plátano (72.48%) y por último la oca (64.39%) manteniendo la misma relación para el porcentaje de almidón.

29

TABLA III. Valores de Glúcidos Totales y almidón de diferentes fuentes

Muestra

Glúcidos %*

Almidón %**

Plátano

72.48 ab

65.23 ab

Manga

83.19 a

74.87 a

Camote

72.62 ab

65.35 ab

Oca

64.39 b

57.95 b

*Letras diferentes en la misma columna indica diferencia significativa a p<0,05; 1Betancur (2001), 2 Hernández-Medina et al. (2008) **Glúcidos % x 0,9 Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2013

ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES FUNCIONALES Los resultados de las propiedades funcionales se muestran en las Figuras 2, 3 y 4 con sus respectivos gráficos de regresión donde se puede observar la ecuación de la curva lineal y su valor de R2. 14

y = 0,2876x - 14,822 R² = 0,9431 y = 0,1389x + 0,6837 R² = 0,9401

12 10

y = 0,3643x - 21,09 R² = 0,9934

8

y = 0,2056x - 11,362 R² = 0,9804 % SS Camote

6 4

% SS Oca

2

% SS Mango

0 55

60

65

70

75

80

85

90

95

% SS Platano

Figura 2. % Sólidos solubles (%SS) 30

Se puede observar que el porcentaje de sólidos solubles de los almidones analizados presentan un incremento con respecto al aumento de temperatura. El %SS fue significativamente mayor en el almidón de Oca con respecto a los demás almidones a partir de 70ºC (Figura 2). 45

y = 0,9384x - 51,727 R² = 0,9687 y = 0,7763x - 28,059 R² = 0,9468

40 35 30

y = 0,5908x - 35,088 R² = 0,9674

25

y = 0,4714x - 25,506 R² = 0,9405

20 15

AA Camote

10

AA Oca

5

AA Mango

0 55

60

65

70

75

80

85

90

95

AA Platano

Figura 3. Absorción de Agua (AA) Se observó un perfil de incremento en los valores de absorción de agua (AA) en respuesta al aumento de temperatura para todas las muestras. La AA fue significativamente mayor en el almidón de Oca con respecto a los demás almidones a partir de 70ºC (Figura 3). Este comportamiento indica una propiedad funcional deseable en los almidones a emplearse en la formulación de pastas. En el desarrollo de películas comestibles la AA es un parámetro importante, ya que indica la capacidad del polímero para interactuar con el agua de solvatación y es una medida indirecta de las características físicas (consistencia) de la dispersión formada (Crosbie, 1991).

31

y = 0,9384x - 50,727 R² = 0,9687 y = 1,0309x - 44,46 R² = 0,8916 y = 0,5909x - 34,094 R² = 0,9674 y = 0,4714x - 24,509 R² = 0,9403

45 40 35 30 25 20

PH Camote PH Oca

15 10 5

PH Mango

0 55

60

65

70

75

80

85

90

95

Figura 4. Poder de Hinchamiento (PH) El poder de hinchamiento de los almidones obtenidos de diferentes fuentes se muestran en la Figura 4. El almidón de oca presentó los mayores valores para este parámetro entre 80 y 85ºC. En todos los casos se observó un incremento de hinchamiento en los gránulos de almidón desde 50 hasta 90ºC. Micrografías Los resultados para la micrografía se muestran en las figuras 5 a 8.

32

Figura 5. Gránulos de almidón de plátano.

Figura 6. Gránulos de almidón de manga.

Se observó que el gránulo de almidón de plátano presenta una forma ovalada irregular y una temperatura de gelatinización a partir de los 70oC. El gránulo de almidón de manga presenta una forma ligeramente esférica (elipsoidal), con una temperatura de gelatinización a partir de los 70oC.

Figura 7. Gránulos de almidón de camote.

Figura 8. Gránulos de almidón de oca. 33

Se observó que el gránulo de almidón de camote presenta una forma esférica, presenta una temperatura de gelatinización a partir de los 70oC. El gránulo de almidón de oca presenta una forma ovalada, y su temperatura de gelatinización fue a partir de 60oC Los resultados para la prueba de color se presentan en la Tabla VII. TABLA VII. Color de los almidones de diferentes fuentes Muestra

L

a*

b*

Plátano

82,23

-1,11

10,52

Manga

80,13

-4,05

9,36

Camote

95,46

-1,26

1,36

Oca

92,68

-1,04

1,84

Fuente: Elaboración propia. IIFCFB – UAGRM–2013

Como se puede observar el almidón de camote es el que presenta la mayor luminosidad, seguido del almidón de oca y menor tendencia al verde y al amarillo lo que le da una característica de mayor blancura. Ya para el

plátano y la manga presentaron menor

luminosidad y una mayor tendencia hacia el amarillo lo que le confiere una tonalidad con tendencia al color crema. Sánchez Rivera (2004), en su trabajo de maestría obtuvo almidón de plátano nativo con un valor de luminosidad de 81,53 lo que se compara al obtenido en este estudio. Palomino, Molina y Pérez (2010) estudiando como fuente de almidón el ocumo chino y ocumo criollo reportaron valores de L para el ocumo chino muy próximos (93,27) a los encontrados en este estudio para camote y oca. Para el ocumo criollo (84,96) que tiene más similitud comparándolo al del almidón de plátano y manga.

34

CONCLUSIÓN Se logró la extracción de almidón de las diferentes fuentes como ser la manga, el camote, la oca y el plátano. El análisis químico realizado reportó que el almidón de manga posee los mayores porcentajes de cada una de las pruebas realizadas. Con relación a las propiedades funcionales se observó que el almidón de oca fue significativamente mayor con respecto a los demás almidones en las pruebas realizadas, en el caso del % SS fue a partir de 70ºC, en cuanto al Poder de Hinchamiento entre 80 y 85ºC y la AA fue mayor a partir de 70ºC. Mediante las pruebas físicas se logró observar la morfología de los gránulos de los diferentes almidones extraídos. La prueba de color reportó que el almidón de camote presenta la mayor luminosidad, seguido del almidón de oca y menor tendencia al verde y al amarillo lo que le da una característica de mayor blancura. AGRADECIMIENTO Al Instituto de Investigación de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas y Bioquímicas de la UAGRM por el financiamiento otorgado para la realización de este proyecto.

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REFERENCIAS Betancur-Ancona, D. Caracterización Molecular, Nutricia y Funcional de Almidones de Phaseolus lunatus y Mucuna pruriens. México, 2001. Tesis (Doctorado en Ciencias, Alimentos), Instituto Politécnico Nacional, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. Betancur-Ancona, D.; Gallegos-Tintoré, S.; Chel-Guerrero, L. Wet-fractionation of Phaseolus lunatus seeds: partial characterization of starch and protein. Journal of the Science and Food Agriculture, v. 84, n. 10, p. 1193-1201, 2004. Bryant, C. M. y Hamaker, B. R. (1997). Effect of lime on gelatinization of corn flour and starch. Cereal Chemistry, 74(2): 171-175. Crosbie, G. B. (1991). The relationship between starch swelling properties, paste viscosity and boiled noodle quality in wheat flours. Journal of Cereal Science, 13: 145-150. Araujo de Vizcarrondo, C., Rincón, A., Padilla, F. Caracterización del almidón nativo de Dioscorea bulbifera L. Unidad de Investigación de Análisis de Alimentos. Facultad de Farmacia, Universidad Central de Venezuela. ALAN v.54 n.2 Caracas jun. 2004 Dadzie, B. 1998. Post–harvest characteristics of black Sigatoka resistant banana, cooking banana and plantain hybrids. Technical Guidelines INIBAP 4. International Plant Genetic Resources Institute, Rome, Italy; International Network for the Improvement of Banana and Plantain, Montpellier, . 74 p Faostat. Food and Agriculture Organization of the United Nations. FAO Database. Roma, Italy, 2001.

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38

CAPITULO III

39

MODIFICACIÓN DE ALMIDÓN NATIVO DE CAMOTE (Ipomoeba batata) POR MEDIO DE PRE-GELATINIZADO Y OXIDACIÓN

Native sweet potato (Ipomoeba batata) starch modification by using oxidation and pre-gelatinization

EDWIN LOAYZA-SILES1 ABEL GONZÁLEZ-GALÁN2

1

Licenciado en Bioquímica con la Mención de Bromatología de la Carrera de Bioquímica –

FCFB – UAGRM 2

Doctor en Ciencias de los Alimentos. Docente- Investigador. Coordinador del Laboratorio de

Bromatología y Nutrición. IIFCFB - UAGRM

Correo para correspondencia: [email protected]

40

Resumen La modificación de los almidones en la industria ha retomado fuerza ya que el almidón nativo por sí mismo confiere algunas propiedades físicas a los alimentos o productos que se elaboren con el mismo, pero estas características muchas veces se ven limitadas a la demanda de los requerimientos del producto para subsanar este límite se recurre a la modificación del almidón nativo por algún método dándole así un aumento y mejora de sus propiedades funcionales otorgando así mejores cualidades del producto final que se requiera elaborar. La modificación del almidón para su uso en la industria, se ha estado explayando debido a que tiene un bajo costo y mucha utilidad con los avances tecnológicos sobre la elaboración de alimentos y subproductos de los mismos para utilidades no solo alimentarias. En el presente trabajo se realizara una comparación de los distintos tipos de almidones modificados para poder así caracterizarlos conforme al cual presenta mayor utilidad. El objetivo de este trabajo es lograr modificar almidón nativo de camote por oxidación y pre-gelatinización para evaluar las características funcionales, físicas de los almidones modificados, aprovechar su utilidad y estudiar los cambios físicos y funcionales de los mismos. Se realizó la modificación del almidón nativo de camote (Ipomoea batatas L.) por medio de oxidación a distintas concentraciones (0.05%,0.10%,0.15% de Permanganato de potasio) y pre-gelatinización donde se le realizaron análisis de sus propiedades funcionales como temperatura de gelatinización, el poder de hinchamiento (PH) y absorción de agua (AA) y micrografía de la gelatinización de los mismos. Los resultados indican que el almidón pre-gelatinizado presentó una temperatura final de gelatinización de 85°C y una viscosidad muy baja comparando con los otros almidones modificados que a su vez son menores que la del almidón nativo de camote. De los almidones oxidados el que presento la temperatura final más baja de gelatinización fue con una concentración de 0,15% de permanganato. Con relación al poder de hinchamiento y absorción de agua se destaca el almidón oxidado al 0,10%. Con relación al congelamiento, los almidones presentaron muy poca pérdida de agua, a diferencia de la conservación bajo refrigeración donde el almidón nativo presento una pérdida de aproximadamente 44,32% seguido por el almidón pregelatinizado con 20,85%. Los almidones oxidados resistieron los 3 ciclos de congelación con una perdida mínima. Las modificaciones 41

realizadas al almidón nativo de camote pueden ser de mucha utilidad en la industria de alimentos y farmacéutica.

Palabras Claves: almidón modificado, gelatinización, poder de hinchamiento, sinéresis

Introducción:

El almidón lo clasificaremos para una mejor comprensión en almidón nativo y almidón modificado. Según Meneses et al. 2007, el almidón es un polímero natural cuyos gránulos consisten en estructuras macromoleculares

ordenadas en capas y cuyas características en cuanto

a

composición, cantidad y forma varían de acuerdo con el tipo de fuente de la que provenga. En pocas palabras almidón nativo es el almidón propiamente dicho extraído de la fuente sin modificarlo. Los almidones nativos se utilizan porque regulan y estabilizan la textura de los alimentos y por sus propiedades espesantes y gelificantes. Sin embargo, la estructura nativa del almidón a veces resulta poco eficiente, ya que ciertas condiciones de los procesos tecnológicos, como temperatura, pH y presión, reducen su uso en aplicaciones industriales al provocar una baja resistencia a esfuerzos de corte, descomposición térmica, alto nivel de retrogradación y sinéresis (Amani et al., 2005). Los almidones naturales pueden modificarse químicamente para producir cambios físicos que contribuyen a la estabilidad, apariencia, comodidad y funcionamiento en la preparación de los alimentos (Guevara, 2014). A continuación se describe algunos ejemplos de almidones modificados utilizados en la elaboración de alimentos:

 Almidón pre-gelatinizado: El almidón puede modificarse por medios físicos con la finalidad de convertirlos en almidón pre-gelatinizados. Estos almidones a nivel industria son llamados pre-geles o almidones instantáneos. Actualmente estos almidones son muy usados en las diferentes industrias por las propiedades que pueden 42

proveer a productos alimenticios y farmacéuticos, mejorando las características de viscosidad y textura (Manrique-Quevedo, 2009) Estos almidones tienen la propiedad de que pueden dispersarse en agua fría sin necesidad de someterse a cocción. Pueden utilizarse como aditivos estabilizantes, retenedores de humedad y espesantes. (Martínez-Bustos et al., 2005). En la industria farmacéutica se utiliza para diluir, para aglutinar, lubricar o desintegrar diversos productos sólidos, elaboración de cremas o lociones de uso dermatológico. (Bagalopalan et al., 1988)

 Almidón oxidado: Es un almidón que sido oxidado. como modificación química, pues al llevarse a cabo la oxidación en medio ácido, conjuntamente con la oxidación se produce parcialmente la hidrólisis de éste. Esto trae como consecuencia una disminución del peso molecular, con la consecuente disminución de la viscosidad, aumento de la transparencia de los geles, aumento del poder hidrofílico y disminución de la retrogradación. Esta variación de las propiedades, sugiere la posibilidad de la utilización de esta modificación de almidón como agente aglutinante en tabletas. Por otro lado, del análisis de correlación lineal entre el contenido de grupos carbonilos y carboxilos con la viscosidad, la capacidad de hinchamiento y la temperatura de gelatinización, se pudo comprobar que la presencia de grupos carboxilos al ser minoritaria, tiene un efecto menos marcado sobre las propiedades del almidón. (DÍAZMOLINA, M. y CARRERAS-COLLAZO, 1999)

Después de la viscosidad, la cualidad estética más importante de las pastas y geles de almidón es su apariencia visual que se considera por su claridad, transparencia u opacidad. Por ejemplo, en casos en que el almidón es usado como agente espesante en salsas y aderezos, la opacidad es deseable ya que resalta el color brillante de los productos. Pero en otros casos una máxima transparencia es deseable. En general, la claridad de las pastas y geles está relacionada con el estado de dispersión de los solutos y la tendencia a retrogradar del almidón. Esta propiedad se mide por la capacidad que tengan las pastas o geles de almidón para transmitir la luz cuando son sometidos al paso de un haz radiante (CYTED, 2000). 43

Usos de los almidones modificados  Quesos: Con la introducción de almidón en reemplazo de la caseína hay ahorros

importantes de dinero y no se requieren cambios al proceso de producción. Además de darle una excelente apariencia al queso y un mejoramiento en la firmeza.  Mayonesa y salsas: El almidón actúa como un emulsificante. Con ese producto y el 80%

del aceite vegetal se puede fabricar mayonesa o salsas para ensalada.  Crema pastelera: El almidón usado para hacer crema pastelera otorga alta densidad,

estabilidad al frío y controla la sinéresis.  Dulcería: el almidón junto con el azúcar actúan como fijadores de sabor.  Carnes: el almidón incrementa de retención de agua. Estas carnes reciben el nombre de

carnes emulsificadas.(QSI, 2012) MATERIALES Y MÉTODOS

MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE ALMIDONES MODIFICADOS El almidón nativo se aisló de frutos de camote (Ipomoea batata) usando un procedimiento a escala planta piloto (Olguín Arancibia y González Galán, 2013). (Anexo 1).

Almidón Pre-gelatinizado Se prepara en un recipiente una solución de almidón al 5%, esta solución se calentó hasta la formación de gel, luego se puso a secar en una estufa de secado binder a 60 °C. Una vez secado se procede a triturar hasta polvo fino y se cernió en un cernidor de 100 µm.

Almidón oxidado. Se realizó según metodología de Díaz-Molina y Carreras-Collazo (1999) con ciertas modificaciones, en un beaker de 600 mL se preparó una suspensión acuosa de almidón nativo al 30-50 % de concentración y se colocó en un baño de agua Dubnoff termostatado Marca Quimis modelo MLW, ajustándose la temperatura a 35 °C. Se mantuvo con agitación mecánica constante con agitador modelo RM3T, a una velocidad de 600 r. p.m. En estas 44

condiciones, se añadió ácido sulfúrico al 30 % hasta un pH=1, añadiéndose entonces la cantidad de permanganato de potasio seleccionada (0,05-0,15 %). Transcurrido el tiempo de reacción (1-3 horas) se ajustó el pH con una solución de hidróxido de sodio al 3 % a un valor entre 5 y 6; la suspensión se filtró al vacío, y al sólido recolectado se le añadió 200 mL de solución de metabisulfito de sodio al 5 %, dejándolo en agitación durante 15 min. Se filtró y luego se lavó 3 veces con agua destilada y finalmente la torta húmeda se secó en estufa con circulación de aire a 60 °C. Se trituro y se cernió por un cernidor de 100 um.

Poder de hinchamiento, solubilidad y absorción de agua Se realizó según Schoch y Anderson (año) con ciertas modificaciones de Araujo, Rincón y Padilla (2004), a las cuales se le hicieron algunas modificaciones. 4 g de almidón fueron trasvasados cuantitativamente con 200 ml de agua a un balón de 500 ml de tres bocas, dentro del cual se introdujo un agitador magnético. En la boca central del balón se conectó un refrigerante y en una de las otras dos bocas un termómetro, a la tercera abertura se le coloca un tapón que puede ser removido durante el análisis. El balón se colocó sobre una plancha de calentamiento con agitación. El termostato fue ajustado y se agitó a una velocidad constante, que permitiera mantener el almidón en suspensión durante el calentamiento. A intervalos de 5 °C. Entre 60°C y 95°C se tomaron alícuotas de 10 ml de la suspensión, colocándolas en tubos de centrifuga previamente pesados. Los tubos de centrifuga con la alícuota a temperatura ambiente son nuevamente pesados (A). Se centrifugó a 2200 rpm. En una centrifuga Presvac DCS-16-rv. Durante 15 min. El líquido sobrenadante se decantó en cajas petris previamente taradas. Las cajas fueron secadas en estufa blinder a 60°C hasta peso constante, colocadas en desecador a vacío y pesadas (b). Los tubos de centrifuga con el residuo fueron también pesados (a). Se realizaron los siguientes cálculos:

W1 = % almidón en base seca en la suspensión W1 = (Peso almidón en base seca (g) / Peso almidón en base humedad (g) + 200) x 100 W2 = almidón en cada alícuota W2 = A x W1 / 100 45

W3 = almidón residual en el sedimento de cada alícuota W3 = W2 - b % SS (% Sólidos solubles (g / g almidón)) = (b / W2) x 100 AA (agua absorbida g / g almidón) = a - W3 / W3 PH (Poder de Hinchamiento) = a x 100 / W2 x (100 - % SS) A = peso de alícuota (g) a = peso del sedimento en el tubo b = peso del residuo en la cápsula

Humedad Para determinar la humedad se utilizo el analizador de humedad MAC 110/NH de la marca RADWAG mediante el siguiente proceso: Una vez estabilizado el equipo se procedió al pesaje de los platillos del equipo cuando el equipo lo indica se tara a 0, se le añadió 2 gr. de muestra, se cerró la tapa y espero el análisis. Esta prueba se realizó haciendo duplicado por muestra.

Micrografía Se preparó una solución de almidón en un vaso precipitado de 600 ml formado por 5 gr. De almidón y 95 ml de agua esta solución se calentó en una hornilla eléctrica se controlo la temperatura con un termómetro, a partir de los 50 °C. Se toma una muestra y se observa bajo el microscopio con un objetivo de 40X la estructura del granulo de almidón se repitió este proceso cada 5 °C hasta que haya formación de gel, también se realiza la apreciación visual de la formación del gel y se compara con la temperatura para comparar resultados.

Viscosidad: Para la determinación de la viscosidad de los geles de los diferentes almidones se elaboraron soluciones al 1%, las cuales fueron calentadas hasta la formación y luego enfriadas hasta 25°C para medir su viscosidad utilizando equipo Fungilab modelo alpha serie utilizando los husillos 46

L2: pre- gelatinizado, L3: oxidado 0.15%, L4: oxidado 0.05%,0.10% y nativo. Los resultados se presentan como la media de dos medidas consecutivas expresadas en °centipoise ().

Estabilidad y claridad de las pastas de almidón Se midió la estabilidad y la claridad de las pastas de almidón a temperatura ambiente y a 4°C. Para ello se suspendieron 0.2 g de una muestra de almidón en 5 mL de agua utilizando tubos de ensayo con tapa, los cuales fueron colocados en un baño de agua a ebullición por 30 min. Los tubos se agitaron vigorosamente cada 5 min. Después de enfriar a la temperatura ambiente, se determinó el porcentaje de transmitancia (%T) a 650 nm en un Espectrofotómetro visible marca BOECO con rango de longitud de onda 198-1000nm modelo S-30 utilizando agua como testigo. Las muestras por duplicado fueron colocadas a temperatura ambiente para ser medida el % de Transmitancia.

Estabilidad a la refrigeración y congelación La estabilidad a la refrigeración y congelación (sinéresis) se evaluó por una modificación del método de Eliasson y Ryang (1992) en el cual se prepararon suspensiones al 9% de almidón, calentadas a 92 °C por 30 minutos con agitación constante, luego se almacenaron a una temperatura de refrigeración de 4 °C y de congelación a -18 °C durante 3 días que correspondieron a 3 ciclos. En cada ciclo se descongelaron las muestras y se centrifugaron durante 20 minutos a 3.000 rpm en una macro-centrífuga de laboratorio marca Rolco modelo CM2036 y se les determinó el porcentaje de pérdida de agua por ciclo.

Análisis de datos Para el análisis de los datos obtenidos, se realizó un estudio completamente aleatorio, en donde se obtienen promedio de dos repeticiones en cada análisis realizado, y representación en forma de curvas y columnas donde fuera necesario su explicación. Para la prueba de estabilidad al frio y congelación se utilizaron los 5 tipos de almidones (Nativo, Pregelatinizado, oxidado al 0,05%, 0,10% y 0,15%), dos tipos de conservación (Refrigeración a 4°C y Congelación a -18°C), 3 tiempos (24 hrs, 48 hrs, 72 hrs) y dos repeticiones. Con los resultados obtenidos se sometieron al análisis de varianza y la prueba de 47

Tukey al 5% de probabilidad, para comparar las medias utilizando el programa computacional SISVAR versión 4.6 (build 62) (Ferreira, 2000).

RESULTADOS En la Tabla I se presentan los resultados de humedad presentados por los diferentes almidones obtenidos. Tabla I. Resultados de humedad del almidón nativo y los modificados NATIVO*

PREGELATINIZADO

OXIDADO 0.05%

OXIDADO 0.10%

OXIDADO 0.15%

8.03%

12.04%

15.33%

15.55%

14.40%

Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2014 *Olguín Arancibia y González Galán, 2013.

Los resultados para la humedad indican un aumento de la misma para los diferentes almidones modificados comparando con el almidón nativo, igual resultado indicaron Rincón et al (2007) para almidones nativos y modificados de semillas de Artacarpus altilis (árbol del pan) donde los almidones modificados presentaron valores mayores de humedad. Según Zamudio-Flores et al. (2010), trabajando con almidón de plátano encontraron que el contenido de humedad fue 8.3 % (almidón nativo) y 13.1 % para el almidón oxidado con 1.5 % de cloro activo. El contenido de humedad incrementó al aumentar el nivel de oxidación del almidón. Este comportamiento se relaciona con el aumento en el carácter hidrofílico debido a la oxidación (Adebowale et al., 2002). Los almidones modificados se encontraban en los rangos aceptables de humedad normal que es de 15-16%. En la Tabla II. Se presenta los resultados obtenidos en la determinación de la temperatura de gelatinización. La gelatinización del almidón por calentamiento en medio acuoso es un fenómeno bien conocido, durante el cual los gránulos pierden su semicristalinidad y se hinchan. (Konishi et al., 2006).

48

Tabla II. Temperaturas de gelatinización de los almidones modificados y almidón nativo de camote ALMIDONES

TEMPERATURA INICIO TEMPERATURA DE GELATINIZACION

MAXIMA DE FORMACION DEL GEL

Almidón nativo de camote

70 °C.

90 °C.

Almidón pre-gelatinizado

60-65 °C.

85 °C.

Almidón oxidado 0.05%

65-70 °C.

85-90 °C.

Almidón oxidado 0.10%

65-70 °C.

80-85 °C.

Almidón oxidado 0.15%

65 °C.

75 °C

Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2014

La temperatura de gelatinización del almidón nativo muestra resultados comparables con el trabajo anterior de Olguín y González, (2013), comparando estos resultados con otros trabajos realizados al almidón nativo de camote (Hernández et al. 2014) muestran variación, esto puede ser debido a varios factores asociados al lugar de cultivo, variedad de las plantas, nutrientes del suelo y otros. Ya para todos los almidones modificados se puede observar una disminución de la temperatura de gelatinización. Siendo más acentuada a medida que aumenta la concentración del oxidante. Como se observar en la Tabla II, el almidón oxidado al 0.15% disminuye 15°C su temperatura de gelatinización. Díaz Molina y Cabrera Collazo (1999), afirman que la disminución de la temperatura de gelatinización tiene su causa en el mayor contenido de grupo carbonilos y carboxilos, los cuales imparten al almidón oxidado una mayor afinidad por el agua, razón por la cual los granos de almidón son capaces de hincharse de forma irreversible a una temperatura inferior. Almidones modificados que presenten temperaturas menores a las de los almidones nativos son requeridos por la industria para la elaboración de nuevos productos que faciliten la preparación de los mismos. 49

A través de las experiencias realizadas por Fabian y Cornejo (2011) se logra establecer sinergias entre los almidones modificados y los espesantes tradicionales. Las características finales alcanzadas por los productos alimenticios en donde se incluye el uso de almidones modificados, se mejoran notablemente alcanzando niveles de eficacia no observados anteriormente. MICROGRAFIA: La micrografía se muestra los cambios que sufren los almidones modificados a medida que se les aplica calor. En la Figura 1 se muestran los cambios observados en el almidón pregelatinizado de camote en las diferentes temperaturas.

50 °C.

55 °C.

60 °C.

65°C

70 °C.

75°C

80°C

85°C

Figura 1. Comportamiento del Almidón pre-gelatinizado a diferentes temperaturas de gelatinización. Objetivo 40x. Elaboración Propia. IIFCFB. UAGRM-2014. Podemos apreciar que en el intervalo de temperatura de 60-65 °C la estructura de los gránulos de almidón comienza a hincharse y a los 85 °C. desaparece la estructura de granulo formándose el gel. 50

En la Figura 2 se muestran los cambios observados en el almidón de camote oxidado al 0,05 % en las diferentes temperaturas.

50 °C.

55 °C.

65 °C.

70 °C.

80 °C.

85 °C.

60 °C.

75 °C.

Figura 2. Comportamiento del Almidón oxidado al 0.05% a diferentes temperaturas de gelatinización. Objetivo 40x. Elaboración Propia. IIFCFB. UAGRM-2014.

En la Figura 2 se aprecia que el rango de temperatura entre 60-65°C comienza a hincharse los gránulos de almidón y a los 85°C comienza a formarse el gel debido a que la estructura granular desaparece.

En la Figura 3 se muestran los cambios observados en el almidón de camote oxidado al 0,10 % en las diferentes temperaturas.

51

50 °C.

55 °C.

60°C.

65 °C.

70 °C.

75 °C.

80 °C.

85 °C.

Figura 3. Comportamiento del Almidón oxidado al 0.10% a diferentes temperaturas de gelatinización. Objetivo 40x. Elaboración Propia. IIFCFB. UAGRM-2014.

En la Figura 3 se aprecia que el rango de temperatura está entre 60-65°C cuando comienza a hincharse los gránulos de almidón y a los 85°C cuando comienza a formarse el gel debido a que la estructura granular desaparece. En la Figura 4 se muestran los cambios observados en el almidón de camote oxidado al 0,15 % en las diferentes temperaturas.

52

50°C.

55°C.

60°C.

65°C.

70°C.

75 °C.

80 °C. Figura 4. Comportamiento del Almidón oxidado al 0.15% a diferentes temperaturas de gelatinización. Objetivo 40x. Elaboración Propia. IIFCFB. UAGRM-2014

En la figura 4 se aprecia que el rango de temperatura está entre 60-65°C cuando comienza a hincharse los gránulos de almidón y a los 80°C que comienza a formarse el gel debido a que la estructura granular desaparece. Según Olguín-Arancibia y González-Galán (2013) afirman que se observó que el gránulo de almidón de camote nativo presenta una forma esférica, presenta una

temperatura de

o

gelatinización a partir de los 70 C (Anexo 3) y su estructura granular desaparece a los 90 °C.

Poder de hinchamiento El poder de hinchamiento en los almidones es una parte fundamental debido a que para ciertos usos en la industria requieren que se absorba una gran cantidad de agua para otorgar propiedades definidas a los productos deseados. En la Fig.5 se muestran los diferentes porcentajes del poder de hinchamiento presentados por los almidones estudiados.

53

Figura 5.-Gráfica representativa de datos en poder de hinchamiento comparaticva de los distintintos tipos de almidones. Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2014 Referido al poder de hinchamiento el que presento mejores cualidades fue el almidón oxidado al 0.10% a diferencia del almidon pre-gelatinizado que presento un comportamiento casi lineal pudiendo asi utilizarse en la industria como retenedor de humedad, comparando con otro tipos de almidón demuestra que la modificacion aumenta esta propiedad considerablemente al comparar con el Anexo 4 queda demostrado que su comportamiento de poder de hinchamiento presenta mayor actividad que los almidones nativos.

ABSORCIÓN DE AGUA Cuando se modifica el almidón se produce una degradación de los polímeros de éste, formándose fragmentos que generalmente son solubles en agua y, por ello el índice de solubilidad es un buen indicador del grado de degradación de estos polímeros (Araujo, Rincón y Padilla,2004)). Al separarse fragmentos de la cadena de almidón se facilita la formación de uniones puente hidrógeno con el agua y la amilosa, lo que beneficia la absorción de agua.

54

En la Fig.6 se muestran los diferentes porcentajes de absorción de agua presentados por los almidones estudiados.

Figura 6.- Gráfico de la absorcion de agua para el almidón nativo y los modificados Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2014

Referido a la absorción de agua el que presento mejores cualidades fue el almidón oxidado al 0.10 % comparando con otros almidones se hace notar que la modificacion aumenta la absorcion de agua. En el Anexo 5 se puede observar que esta propiedad se incrementa considerablemente. El % de solidos solubles representa la solubilidad del almidón en agua esta propiedad se debe considerar dependiendo el producto que se desee elaborar ya que la adición de este puede pasar desapersibido En la Fig.7 se muestran los diferentes porcentajes del solidos solubles presentados por los almidones estudiados.

55

Figura 7.- Gráfica de % de solidos solubles para el almidón nativo y los modificados Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2014

Referido a el % de sólidos solubles presento en mejor comportamiento el almidón oxidado 0.15 %. VISCOSIDAD En la Tabla III se muestran los resultados de viscosidad obtenidos tanto del almidón nativo como de los diferentes almidones modificados.

Tabla III. Viscosidad de los almidones modificados comparado con el almidón nativo de camote expresados en unidades centipois NATIVO 1755.2 A

PREGELATINIZADO 30.1 D

OXIDADO 0.05 % 675.1 C

OXIDADO 0.10 % 907.9 B

OXIDADO 0.15 % 811.1 B

Letras iguales en la fila indican que no existe diferencia significativa entre las muestras a un nivel de 5% de significancia según la prueba de Tukey. Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2014

Como se puede observar el almidón nativo de camote presenta el valor de viscosidad más elevado, siendo que este resultado no lo podemos comparar con ningún otro trabajo publicado.

56

Ya para los almidones modificados, estos presentan valores menores al almidón nativo, siendo el almidón pregelatinizado el que muestra el menor valor de viscosidad, esto es debido a que se requiere una mayor cantidad de almidón para espesar un líquido porque se ha producido rotura del gránulo de almidón durante la gelatinización y el secado (Vaclavik, 1998). Por otro lado la viscosidad resultante demuestra que los almidones al ser sometidos a una hidrólisis parcial acida en el proceso de oxidación presentan una viscosidad menor que el almidón nativo de camote, y que las concentraciones de 0,10% y 0,15% no muestran resultados diferentes al 5% de probabilidad. Resultados similares presentó DÍAZ-MOLINA, M. y CARRERAS-COLLAZO (1999), donde la viscosidad aparente de los almidones oxidados de maíz presentaron una viscosidad menor que la del almidón nativo de maíz. Con relación a la viscosidad de los almidones modificados, Fabián y Cornejo (2011) indican que las soluciones formadas con almidones modificados permiten obtener mayores concentraciones de sólidos y menor viscosidad y son usadas generalmente para recubrir, adherir y encapsular. CLARIDAD Los resultados obtenidos para la claridad de los geles formados con los diferentes almidones se muestran en la Figura 8.

% Transmitancia 14,35

16

15,9

12,68

14

9,75

12 10 8 6

3,45

4 2 0

Figura 8. Claridad de los almidones modificados comparado con el almidón nativo de camote. Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2014 57

Valores mayores indican pastas más claras, lo que el almidón que produce la pasta más clara es el pregelatinizado, seguido de los oxidados y el que presenta menor claridad es el almidón nativo. Estos resultados coinciden con varios autores que indican que almidones modificados generalmente muestran mejor claridad de pasta y estabilidad entre otras ventajas (Agboola et al., 1991; Amani et al.,2005; Schmitz et al., 2006).

ESTABILIDAD A LA REFRIGERACIÓN Y CONGELAMIENTO La estabilidad a la refrigeración y congelamiento se representa en el % de agua que libera el gel (Sinéresis), los resultados se muestran en la Tabla IV y V.

Tabla IV. % de pérdida de agua de los almidones modificados comparado con el almidón nativo de camote durante la congelación a -18°C Tipo Almidón

24 hrs

48 hrs

72 hrs

Nativo Pregelatinizado Oxidado 0,05% Oxidado 0,10% Oxidado 0,15%

0,120 a 0,025 a 0,120 a 0,130 a 0,110 a

0,190 ab 0,045 b 0,175 ab 0,240 a 0,240 a

0,340 a 0,465 a 0,305 a 0,445 a 0,400 a

Letras iguales en las columnas indican que no existe diferencia significativa entre las muestras a un nivel de 5% de significancia según la prueba de Tukey.

Tabla V. % de pérdida de agua de los almidones modificados comparado con el almidón nativo de camote durante la refrigeración a 4°C Tipo Almidón Nativo Pregelatinizado Oxidado 0,05% Oxidado 0,10% Oxidado 0,15%

24 hrs 27,660 a 12,780 ab 0,105 b 0,125 b 0,185 b

48 hrs 32,370 a 16,335 ab 0,160 b 0,160 b 0,260 b

72 hrs 44,320 a 20,850 b 0,220 c 0,230 c 0,565 c

Letras iguales en las columnas indican que no existe diferencia significativa entre las muestras a un nivel de 5% de significancia según la prueba de Tukey. Fuente: Elaboración Propia. IIFCFB, UAGRM-2014

Como se puede observar los almidones estudiados soportaron muy bien el proceso de congelación mostrando perdidas bastantes bajas y que no mostraron diferencias significativas 58

entre los tipos de almidones en el primer y tercer ciclo. Lo que indica que estos almidones pueden ser recomendados para ser utilizados en alimentos que necesitan congelación sin sufrir pérdida significativa de agua. Como afirma Agboola et al. (1991) que almidones modificados aumentan la estabilidad al congelamiento-deshielo. En el caso del proceso de refrigeración los almidones oxidados se mostraron más estables, siendo el almidón de camote nativo quien mostró un alto valor de perdida de agua ascendente con el tiempo hasta alcanzar aproximadamente 44%, le siguió el almidón pregelatinizado con aproximadamente 21%. Lo que indica que los geles elaborados con almidones oxidados se podrían conservar adecuadamente bajo refrigeración al contrario del nativo y el pregelatinizado que mostraron lo contrario. Pacheco y Techeria (2009) estudiando la estabilidad al congelamiento-deshielo del almidón de ñame nativo y modificado mostraron que se incrementó con las modificaciones realizadas, ya que el almidón nativo presento una menor estabilidad, debido a la mayor cantidad de agua eliminada.

CONCLUSIONES Las propiedades físicas del almidón nativo de camote se modificaron al someterse a los distintos procesos de transformación presentando así una disminución de su temperatura de gelatinización, viscosidad, poder de hinchamiento, solubilidad, absorción de agua a su vez los geles formados mostraron una mayor suavidad comparados con la del almidón nativo. El almidón oxidado sometido a una concentración de oxidante del 0.15 % presentó su pico máximo de temperatura de gelatinización a 75 °C disminuyendo así aproximadamente 15°C a la alcanzada por el almidón nativo. Referido al poder de hinchamiento y de absorción de agua, el que presento mejores cualidades fue el almidón oxidado al 10%. Ya para el % de sólidos solubles quien presento el mejor comportamiento fue el almidón oxidado 0.15 % Con relación a la viscosidad el almidón pre-gelatinizado presentó la viscosidad más baja, ya para los almidones modificados la concentración 0,10% produce una viscosidad menor que los obtenidos con 0,10 y 0,15% que son estadísticamente iguales entre si. 59

Con todos estos datos recopilados se concluye que la modificación del almidón nativo de camote es factible desde el punto de vista tecnológico ya que produce modificaciones que permiten la utilización de los mismos en la elaboración de sopas instantáneas debido a su temperatura de gelatinización menor. A su vez en la elaboración de gomitas y jaleas con aquellos que presentan una pasta más clara que el nativo y en productos que necesitan ser congelados o refrigerados como el caso de la elaboración de pudin y helados.

Agradecimiento: Al Instituto de Investigación de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas y Bioquímicas por el financiamiento del presente trabajo.

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63

CAPITULO IV

64

AUMENTO DE LA VIDA ÚTIL POSTCOSECHA DE TOMATES RECUBIERTOS CON PELÍCULAS COMESTIBLES ELABORADOS A PARTIR DE ALMIDÓN NATIVO Y MODIFICADO DE CAMOTE (IPOMOEA BATATA)

Increased life post-harvest of tomatoes coated with edible films made with native and modified starch from sweet potato (Ipomoea batata)

ERWIN SEVERECH FARFAN1 ABEL GONZÁLEZ-GALÁN2

1

Licenciado en Bioquímica con la Mención de Bromatología de la Carrera de Bioquímica –

FCFB – UAGRM 2

Doctor en Ciencias de los Alimentos. Docente- Investigador. Coordinador del Laboratorio de

Bromatología y Nutrición. IIFCFB - UAGRM

Correo para correspondencia: [email protected]

65

RESUMEN La mayoría de los alimentos necesitan una forma de protección para mantener su estructura original durante el tiempo de exposición y venta, y la alternativa más frecuente es el uso de materiales sintéticos que presenta una gran demanda pero a la vez son considerados un gran contaminante ambiental debido a su total falta de biodegradabilidad. Una alternativa que ha venido creciendo es la elaboración de los llamados biofilmes, ya que estos utilizan materiales totalmente biodegradables y que contribuyen al propósito de las industrias de alimento de ofrecer productos de calidad con un mayor tiempo de vida útil. En este estudio se evaluó la aplicación de películas comestibles en el aumento de la vida útil postcosecha de tomates (Lycopersicon esculentum) recubiertos con películas elaboradas a partir de almidón de camote (nativo, pregelatinizado y oxidado 0.15%) los cuales se compararon con frutos sin recubrir y mantenidos en condiciones iguales del medio ambiente en una cámara de estabilidad (25°C, 80% H.R.). Se determinó la pérdida de peso, sólidos solubles, pH, acidez titulable y contenido de licopeno para evaluar el proceso de maduración de los tomates en cuatro semanas. Durante su almacenamiento, los tomates recubiertos con almidón nativo y modificado exhibieron menor pérdida de peso, menor desarrollo de color rojo y contenido de licopeno retrasando la maduración del fruto. No se encontraron diferencias significativas en la evolución de los grados Brix, pH y acidez titulable durante el período de almacenamiento entre los frutos recubiertos con almidón nativo y los tomates sin recubrir a diferencia de los frutos recubiertos con almidón pregelatinizado y oxidado que mostraron estabilidad en el metabolismo interno para disminuir los desórdenes metabólicos durante el período de conservación. El almidón es uno de los materiales crudos más comúnmente empleados en la industria de los alimentos, ya que es económico, fácil de modificar, proporcionándole cierta funcionalidad para desarrollar las películas comestibles y aumentar la vida útil del tomate por más tiempo manteniendo sus propiedades fisicoquímicas y organolépticas de los frutos. Los frutos recubiertos presentaron una barrera frente a la pérdida de peso e intercambio de gases por lo tanto una disminución en el metabolismo interno del fruto manteniéndolo en condiciones estables para el consumidor hasta la tercera semana postcosecha. Palabras claves: almidón nativo, almidón modificado, películas biodegradables, recubrimiento 66

INTRODUCCION Las películas o films comestibles han recibido intensa investigación durante los últimos 20 años (Guilbert, 1986; Krochta y de Mulder- Johnson, 1997) para mejorar las propiedades organolépticas de los alimentos, incrementar la vida útil de anaquel y reducir el uso de materiales de embalaje descartables y no degradables (Guilbert, 1986). Dependiendo de su composición química, las películas comestibles pueden: Regular procesos de transferencia de masa involucrando oxigeno (Miller y Krochta, 1997; Arancy y Tunc, 2003), dióxido de carbono (Galietta et al, 1998b), vapor de agua (AvenaBustillos y Krochta, 1993), etileno (Galietta et al., 1988b) y otros compuestos volátiles (Miller y Krochta 1997). Tener efecto en las propiedades mecánicas de los alimentos (Galietta et al., 1998b). Adicionalmente agentes antimicrobianos, antioxidantes, sabores, colores, agentes entrecruzadores (Galietta et al., 1988b) y plastificantes (Budi y Wild, 1999) han sido adicionados para mejorar las propiedades funcionales de las cubiertas. Aunque las películas pueden ser hechas con carbohidratos (Camirand et al., 1992), proteínas (Krochta y de Mulder- Johnson, 1997; Galietta et al., 1998b) y lípidos (Morillon et al., 2002). Los polisacáridos son los principales componentes de las films que forman redes moleculares cohesionadas por una alta interacción entre sus moléculas, estos les confiere buenas propiedades mecánicas y de barrera a gases (O2 y CO2) (Nisperos C, M. et al., 1994). Por su naturaleza hidrofóbica los lípidos ejercen una buena barrera al vapor de agua, sin embargo, su falta de cohesividad e integridad estructural hace que presenten malas propiedades mecánicas formando recubrimientos quebradizos. La incorporación de plastificantes tiene como objetivo mejorar la flexibilidad de los recubrimientos, haciéndolos menos frágilesmejorando la capacidad del recubrimiento para impregnar al alimento y formar una capa continua en la superficie del mismo (Navarros T. M. et al., 2007). La composición y propiedades del almidón varían con la fuente de que se deriva y pueden modificarse por un medio químico o físico para impartir cierta funcionalidad. (Biliaderis, 1991).

67

Por otra parte el tomate es un fruto climatérico susceptible a la acción mecánica y a la indebida manipulación, disminuyendo su vida útil, calidad y valor comercial debido a que al madurar pierde firmeza con rapidez y ocurren modificaciones organolépticas.

MATERIALES Y METODOS

Aislamiento del almidón El almidón nativo se aisló de frutos de camote (Ipomoea batata) usando procedimiento a escala piloto propuesto por Olguín-Arancibia y González-Galán (2013).

Preparación de los almidones modificados Los almidones (Pre-gelatinizado y oxidado al 0,15%) se obtuvieron a nivel experimental utilizando la técnica descrita por Loayza-Siles y González-Galán (2014).

Tomates Se adquirieron los tomates (Lycopersicon esculentum) en igual estado de madurez organoléptica de un productor local. Los tomates se sanitizaron por inmersión en una solución de Hipoclorito de Sodio (NaClO) en una concentración de 200 ppm durante 30 segundos a temperatura ambiente.

Preparación de las películas comestibles La solución utilizada para el recubrimiento estuvo compuesta por 2% de almidón, 2% de glicerol y 0,5% de aceite esencial de soya. El total de agua a utilizar se dividió en tres fracciones en la primera se dispersó el almidón que se llevó a calentamiento hasta su pre-gelatinización, mientras se mantuvo en agitación constante hasta que enfrié a temperatura ambiente. Luego se adicionó la segunda fracción con glicerol a la primera solución dejándolo en agitación constante durante 10 minutos posteriormente se adicionó la tercera fracción con aceite dejándolo en agitación constante por 30 minutos para formar la solución recubridora. 68

Recubrimiento de los frutos Se realizaron 2 inmersiones durante 30 segundos en la solución de almidón al 2% (almidón nativo o modificado de camote), luego fueron secados a 50°C con aire caliente durante 2 minutos para formar la bicapa alrededor del fruto. Posteriormente se los dejo secar a temperatura ambiente para luego colocarlos en la estufa de estabilidad.

Condiciones de almacenamiento Los frutos fueron almacenados en una estufa de estabilidad (Modelo ICH 256 Schwabach Alemania) a temperatura 25±2C y 80±2% H.R. y removidos para análisis después de 0, 1, 2, 3 y 4 semanas. Estas características de almacenamiento fueron programadas para darles condiciones similares al de nuestro medio ambiente. La distribución de los frutos se realizó enteramente al azar formando grupos de 25 frutos por tratamiento según descrito en la Tabla I.

Tabla I. Distribución de los diferentes tratamientos experimentales Tratamiento

Película

N° de frutos

T1

Control (Sin recubrimiento)

25

T2

Almidón Nativo

25

T3

Almidón pre-gelatinizado

25

T4

Almidón Oxidado

25

Elaboración propia: IIFCFB, UAGRM 2014

Métodos Cada semana se seleccionaron al azar 5 tomates de cada grupo para realizar las siguientes determinaciones: 69

Determinación de pérdida de peso Se realizó mediante prueba gravimétrica en la que se utilizó una balanza analítica (Marca Gr200) en la cual se realizaron las mediciones de todos frutos una vez por semana para evaluar periódicamente la pérdida de peso. Utilizando la siguiente fórmula:

% Perdida =

𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼−𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖

x 100

Determinación de Sólidos Solubles expresados en grados Brix Se utilizó un refractómetro manual de la marca Schimiot Haensch, para medir los sólidos solubles presente en los tomates previamente triturados y en una dilución 1/3 a temperatura de 20°C, esta medición se realizo por duplicado en los tomates seleccionados, utilizando la técnica descrita por el INLASA (2010).

Determinación de pH Se utilizó un pH metro (Marca Cole ParmerOakton) para determinar el pH en los frutos seleccionados los cuales fueron triturados para su medición en el jugo de tomate según metodología descrita por Baldivieso-Muller y González-Galán (2013).

Determinación de Acidez titulable La acidez titulable se determinó mediante la técnica propuesta por el INLASA (2010) usando NaOH 0.1N estandarizado y fenolftaleína como indicador, los resultados se expresaron como % de ácido cítrico. Los frutos seleccionados se trituraron y su determinación se realizo por duplicado.

Determinación de contenido de licopeno Según el método de Giovanni Galietta y Cols (2004). Para la determinación del contenido de licopeno, se usaron tubos herméticos, recubiertos con papel de aluminio, se colocó 1 g de jugo 70

de tomate en 10 mL de acetona (Merck, 99.9%). Se agitó regularmente durante 24 h y el filtrado se midió en espectrofotómetro a 472 nm como medida relativa de la variación a lo largo del tiempo realizando una curva del contenido de licopeno.

Análisis de datos En cuanto al análisis de datos, se realizó un estudio completamente aleatorio utilizando el análisis estadístico descriptivo por medio del programa computacional SISVAR versión 4.6 (build 62), en donde se obtienen promedio de dos repeticiones en cada análisis realizado, y representación en forma de curvas donde fuera necesario su explicación.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Pérdida de peso Los resultados obtenidos para la pérdida de peso de los tomates recubiertos y sin recubrimiento se muestran en la Figura 1. 105%

Perdida de peso en %

100% Tomates S.R. 95% Tomates A.N.

90%

Tomates A.P.

85%

Tomates A.O.

80% 75% 0

1

2

3

4

5

Semanas

FIGURA 1. Pérdida de peso de tomates recubiertos y sin recubrimiento. Fuente: Elaboración Propia – UAGRM – IIFCFB- 2014

71

Los frutos sin recubrir mostraron una disminución en la pérdida de peso a comparación de los tomates recubiertos con almidón nativo, pregelatinizado y oxidado partir de la 2da semana traduciéndose esto al aumento de la vida útil de los frutos. Siendo que los tomates recubiertos con almidón oxidado mostraron una mejor barrera contra la pérdida de agua a comparación de los frutos recubiertos con almidón pre gelatinizado y oxidado. Por lo tanto presentaron menor pérdida de peso debido a que las películas comestibles retardan la pérdida de agua (Debeaufort y col, 1998), por las propiedades de barrera al vapor del agua (Avena-Bustillos y Krochta,1993). La menor pérdida de humedad tiene al menos dos consecuencias importantes: El fruto mantiene su valor comercial ya que pierde menos peso y se retrasa la maduración a través de inhibición de la enzima S-adenosylmethioninasintetasa, cuya acción es promovida por déficit hídrico en el fruto y es considerada el paso limitante en la generación de etileno (Hobson y Grierson, 1993). La pérdida de peso mantuvo una cinética del mismo orden para frutos recubiertos y testigos sin recubrir. Pero los tomates sin recubrir mostraron mayor pérdida de peso que los tomates recubiertos lo cual se mantuvo constante durante todo el experimento.

Determinación de Sólidos Solubles expresados en grados Brix Los resultados obtenidos en Grados Brix de los tomates recubiertos y sin recubrimiento se muestran en la Figura 2.

72

5 Tomates S.R.

Grados Bri x°

4.5

Tomates A.N.

4

Tomates A.P.

3.5

Tomates A.O.

3

2.5 0

1

2

3

4

5

Semanas

FIGURA 2. Evolución de los Grados Brix en Tomates recubiertos y sin recubrir. Fuente: Elaboración Propia – UAGRM – IIFCFB- 2014

Los tomates sin recubrimiento presentaron un aumento de los grados Brix a comparación de los frutos recubiertos con películas comestibles de almidon nativo, oxidado y pregelatinizado.

Esto es debido a que su tasa de respiración fue elevada a comparación de los tomates recubiertos que presentaron eficientes propiedades mecánicas y de barrera, tanto al vapor de agua como los gases. Se encontró mayor estabilidad en los tomates recubiertos con almidón pregelatinizado hasta la segunda semana y almidón oxidado hasta la tercera semana debido a que formo una barrera uniforme alrededor del fruto que permitió controlar el transporte de gases (O2, CO2 y etileno) disminuyendo así la respiración celular y retardar la maduración del fruto. Por otro lado los tomates recubiertos con almidón nativo presentaron escasas propiedades de barrera al intercambio de gases y menor control sobre el metabolismo interno debido a su tasa de metabolismo a partir de la 2da semana, debido a que las cubiertas que formo presentaron pequeñas perforaciones. 73

Los tomates no recubiertos presentaron una aumento elevado de los grados BriX debido a que la estufa de estabilidad estuvo programada a 80±2% H.R otorgando un ambiente con elevada concentración de O2 por lo tanto una tasa de respiración elevada y una maduración aumentada, igual a las condiciones de nuestro medio ambiente.

Determinación de pH Los valores obtenidos para el pH de los diferentes tratamientos en las 4 semanas del experimento se muestran en Cuadro 1.

Cuadro 1. Valores de pH reportados por los diferentes tratamientos aplicados Tomate

Tomate

Tomate

Tomate

S.R.

con A. N.

con A. P.

con A. O.

Semana 1

3,97

4,21

4,21

4,3

Semana 2

4,65

4,54

4,43

4,44

Semana 3

4,62

4,38

4,48

4,61

Semana 4

4,32

4,53

4,6

4,63

Fuente: Elaboración Propia – UAGRM – IIFCFB – 2014

El cuadro nos indica resultados desiguales en la evolución los tomates sin recubrir y recubiertos con almidón nativo, mientras tanto observamos una evolución estable del pH de los tomates recubiertos con almidón pregelatinizado y oxidado.

Esta evolución de los tomates sin recubrir y de los tomates recubiertos con almidón nativo son similares a los resultados de otros estudios que indican que tampoco se observaron efecto del recubrimiento sobre la evolución del pH o la acidez titulable, lo que refleja la dispar evolución de los distintos ácidos orgánicos durante el almacenamiento de los frutos (Giovanni Galietta y Cols. 2004). Los frutos recubiertos con almidón pregelatinizado y oxidado mostraron estabilidad en el metabolismo interno para disminuir los desórdenes metabólicos durante el período de 74

conservación (Nísperos-Carriedo y col, 1992; Park y col, 1994; Sothornvit and Krochta, 2000). Esto puede deberse a que los frutos recubiertos con almidón pregelatinizado y oxidado presentaron una cubierta uniforme alrededor de los frutos manteniendo estable su metabolismo interno.

Determinación de Acidez titulable

Los valores obtenidos para la Acidez titulable de los diferentes tratamientos en las 4 semanas del experimento se muestran en Cuadro 2.

Cuadro 2. Valores de Acidez titulable reportados por los diferentes tratamientos aplicados Tomate

Tomate

Tomate

Tomate

S.R.

con A. N.

con A. P.

con A. O.

Semana 1

0,0486

0,0432

0,0378

0,0459

Semana 2

0,0305

0,0324

0,0351

0,0351

Semana 3

0,0412

0,0351

0,0324

0,0297

Semana 4

0,0378

0,0297

0,0351

0,0378

Fuente: Elaboración Propia – UAGRM – IIFCFB - 2014

En el cuadro observamos que en los frutos no recubiertos y recubiertos con almidón nativo observamos resultados dispares durante su evolución mientras que en lo los frutos recubiertos con almidón pregelatinizado y oxidado presentaron estabilidad hasta la 3ra semana.

Una de las ventajas de los recubrimientos comestibles en frutas es que mejoran la retención del color, ácidos, azúcares y componentes del sabor (Nísperos-Carriedo y col, 1992; Park y col, 1994; Sothornvit and Krochta, 2000).

75

Entonces los frutos recubiertos con almidones pregelatinizado y oxidado retardaron la volatilización de ácidos orgánicos, permitiendo que los frutos permanecieran más ácidos durante más tiempo. Existieron frutos sin recubrir contaminados por hongos lo cual acelero el proceso de metabolismo interno lo que llevo a la disminución de la acidez durante la 2da semana esto se puede comparar con estudios similares que la descomposición de algunos tomates acelera el proceso respiratorio incrementando la concentración de ácidos en las unidades experimentales (Amaya et al 2010)

3.5. Determinación de contenido de licopeno Los resultados obtenidos en el contenido de licopeno de los tomates recubiertos y sin recubrimiento se muestran en la Figura 3. 0.550

Abs obtenidas

0.500

Tomates S.R.

0.450

Tomates A.N.

0.400 Tomates A.P. 0.350 Tomates A.O.

0.300 0

1

2

3

4

5

Semanas

FIGURA 3. Evolución del contenido de licopeno en Tomates recubiertos y sin recubrir. Fuente: Elaboración Propia – UAGRM – IIFCFB- 2014

Se observa mayor aumento del contenido de licopeno en los tomates sin recubrir a diferencia de los tomates recubiertos con almidón nativo y modificado.

76

Los frutos recubiertos con almidón nativo, pregelatinizado y oxidado mostraron un retraso en el proceso de maduración de los tomates hasta la 3ra semana luego mostro un aumento en la 4ta semana. El comportamiento de los tomates recubiertos fue similar durante las 4 semanas de almacenamiento mostrando mayor estabilidad durante el tratamiento y retardo de la maduración del tomate conservando así sus características nutricionales por más tiempo. El metabolismo interno de los frutos sin recubrir es mayor que los tomates recubiertos debido a la capa protectora que forma la película comestible que impide el ingreso de oxigeno para que se lleven a cabo las reacciones metabólicas para su maduración. Los datos obtenidos son similares al de otros estudios donde la concentración relativa de licopeno, medida a través de la absorbancia a 472 nm, siguió también un patrón mostrando retraso en la maduración de los frutos en las primeras tres semanas de almacenamiento (Galietta y Cols. 2004).

CONCLUSIONES El uso de películas comestibles elaborados a partir de almidón nativo y modificado mostraron un retraso en la maduración del fruto, siendo los recubrimientos de almidón pre gelatinizado y oxidado que presentaron mayor estabilidad por más tiempo conservando las propiedades fisicoquímicas y organolépticas de los tomates. Los frutos recubiertos con películas comestibles de almidón detuvieron la pérdida de peso actuaron como barrera frente a la perdida de agua y contra los gases lo cual retardo su proceso de maduración preservando su color y firmeza de los tomates hasta la tercera semana post cosecha en condiciones similares al de nuestro medio ambiente a diferencia de los tomates control que a partir de la segunda semana ya no se encontraban en condiciones aceptables para el consumidor. Los recubrimientos elaborados a partir de almidón vienen a ser una opción más para conservar y aumentar la vida útil de los frutos siendo que se puede utilizar almidones modificados para mejorar las propiedades de funcionalidad y así obtener frutos recubiertos con mayor calidad durante más tiempo. 77

Agradecimiento: Al Instituto de Investigación de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas y Bioquímicas por el financiamiento del presente trabajo

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