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CARACTERISTICAS MORFOLOGICAS Y FISICAS DE LOS GRANOS DE CEREALES UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA: INGENIERIA DE ALIMENTOS PROCESOS DE ALIMENTOS IV O. VILLALOBOS1, D. PEREZ1 , L. MONROY 2 1. Estudiantes de ingeniería de alimentos de la universidad de Cartagena. 2 Ingeniero Químico, Profesor de la universidad de cartagena

RESUMEN El siguiente estudio se llevó a cabo con el fin de reconocer las características físicas y morfológicas algunos de los cereales más comunes en la dieta humana. Para conocer más a fondo, como se encuentran dispuestas las diversas estructuras de estos, mediante la observación al microscopio y al estereoscopio, con cortes transversales y longitudinales de los distintos tipos de granos estudiados. Así como también algunas pruebas físico-químicas, para poder divisar las cantidades y la distribución de los diferentes tipos de almidón contenidos en el arroz y la grasa existente en los demás tipos de granos estudiados. Palabras Claves: microscopio, estereoscopio, almidón, grasa.

ABSTRAC The following study was conducted in order to recognize the physical and morphological characteristics of some of the most common cereal in the human diet. For more in depth, as are disposed of these various structures by microscopic observation and the stereoscope, with longitudinal and cross sections of different types of grains studied. As well as some physico-chemical tests, in order to spot the amounts and distribution of the different kinds of content in the rice starch and fat existing in other types of grains studied. Keywords: microscope, stereoscope, starch, fat. __________________________________________________________________

1. ITRODUCCION Los cereales comprenden un grupo de especies pertenecientes a la familia botánica de las gramíneas que se cultivan con el fin de aprovechar su semilla o grano.

Su fruto es una cariópside constituido por el pericarpio y la semilla, entre las especies más conocidas están: el maíz, arroz, trigo, cebada, sorgo, avena, centeno y la quinua. Todos ellos presentan una estructura morfológica similar, aunque también muestran características propias que

permiten diferenciarlos entre sí, tanto a simple vista como a través del microscopio. Cada especie de granos posee su propia estructura y propiedades físico-químicas. Esta estructura debe ser tenida en cuenta para el correcto almacenamiento y transformación de los alimentos ya que algún cambio puede incidir directamente sobre variables tan importantes para su conservación como la humedad, la temperatura y el tiempo, además de afectar la relación entre los compuestos químicos para el procesamiento, el acondicionamiento y la obtención de productos industriales como harinas, aceites y almidones (1). Los elementos básicos de la estructura de cualquier grano sencillo de cereal son parecidos a los del arroz, se muestran en la figura 1. Algunos de ellos mantienen la cascara después de la trilla; otros como el trigo y el maíz, se separan de la cascara. Siendo las proporciones de casi todas las partes estructurales relativamente constantes en los diferentes granos de cereales. Pero en el maíz el escutelo es desusadamente grande y la capa de aleurona más pequeña que en casi todos los demás cereales. La composición típica de un cereal consta de una gran porción de almidón, una moderada cantidad de proteínas y material fibroso y una pequeña cantidad de lípidos. La presencia de componentes menores significa que el contenido de almidón del cereal está sujeto a diluciones puede variar según los niveles de otros materiales que se puedan encontrar en las harinas después del procesado (2).

Las harinas procedentes de trigo, maíz y arroz poseen pequeñas cantidades de lípidos y fibra. El nivel de lípidos es más importante que el de la fibra debido al efecto que pueden ejercer los lípidos en ciertas partes del proceso de extrusión, ejemplo de esto es la avena, la cual contiene mucha más fibra y aceite que los demás cereales y además hay mayores diferencias entre sus características y las del maíz y el trigo. Altos niveles de grasa (7-9%) son característicos y únicos en la avena y representan una enorme cantidad de lubricantes en la formulación (3).

Fig. 1. Estructura de un grano de arroz. Se realizó este estudio con el fin de observar e identificar las estructuras características de los granos de los cereales.

2. MATERIALES Y METODOS. Este trabajo se realizó en la planta de cereales de la Universidad de Cartagena, para la realización previa de esta experiencia se utilizaron los siguientes materiales:

       

Microscopio Estereoscopio Bisturí Pinzas Agua destilada Etanol Sudam III Granos de cereales (Arroz, Maíz, Trigo, sorgo y millo)  Estufa  Portaobjetos  Balanza analítica

Peso promedio de granos de cereales Se selecciono por separado 100 granos en buen estado de cada uno de los cereales, y se pesaron en la balanza analítica. Luego se calculo el peso promedio con la siguiente ecuación:

Se escogieron los mejores cortes realizados y se pasó a observar al estereoscopio, para poder llevar a cabo la identificación de las principales partes q constituyen al grano (germen, endospermo y pericarpio).

Observación microscopio.

de

los

granos

al

Los granos humectados y con los cortes realizados en el procedimiento anterior, fueron llevados a el microscopio, y utilizando aumentos de 10X y 40X. Se observaron con más detalle, las principales partes del grano, así como también algunas de las diversas capas del pericarpio, y en el caso del trigo sus vellosidades. Observación de las estructuras del almidón en los granos de arroz.

Observación de estereoscopio.

los

granos

al

Para la observación de los granos de maíz, se realizó un remojo previo en agua durante media hora en un intervalo de temperaturas de 5060°C. Para poder realizar la observación de los demás granos de cereales, se remojaron los granos de arroz, trigo, millo y sorgo a temperatura ambiente durante un intervalo de tiempo de 20 minutos. Después de esto, se realizaron cortes longitudinales y transversales de cada grano que se iba a observar, asegurándolo con una pinza de Kelly y luego efectuando los cortes, cuidadosamente con la ayuda de un bisturí.

Se sometieron a cocción granos de arroz, por un intervalo de tiempo de 10 minutos. Luego se escogió un grano que se encontrara entero, se llevó a un portaobjetos, se adiciono una gota de lugol y se procedió a llevarlo al microscopio para observar la forma de los almidones. Observación de partículas de grasa. Los cortes de los granos se colocaron en los portaobjetos, adicionándoles etanol y se dejaron secar a temperatura ambiente. Luego se le adiciono 3 gotas de Sudam III y se dejó actuar durante 5 minutos. Una vez eliminado el exceso con agua destilada, se procedió a observarlo en el estereoscopio y en el microscopio.

3. RESULTADOS DISCUCIONES.

Y

Peso promedio de granos de cereales = 0,02 g = 0,272 g = 0,022 g = 0,034 g = 0,015 g Las ilustraciones y resultados obtenidos en los ensayos fueron los siguientes: Observación de los granos al estereoscopio (germen, endospermo y pericarpio). Por medio de lo observado se logró identificar las partes como germen, el endospermo y el pericarpio, de los diferentes granos, ilustrándolos en la figura 1, tomadas con la cámara de un dispositivo móvil con resolución de imagen de 5 mega pixeles. Se Pudo observar en las ilustraciones que el maíz y el millo tienen pericarpios más gruesos en comparación con los demás granos,

además el germen es más grande en estos granos de cereales; teniendo como base la teoría estudiada de los cereales ya que el germen del grano de arroz no se observó debido a que no se contaba con el equipo necesario, o también pudo a ver sido porque este haya sido removido en el descascarillado del grano. Se observo pequeñas grietas o fracturas en el endospermo amiláceo de los granos, observándose con mayor claridad en los granos de maíz, lo cual concuerda con lo estudiado por Y. Ogawa, G. M. Glenn y W. J. Orts. En un estudio realizado a granos de arroz, en los cuales se encontraron estas mismas grietas en la estructura amilácea del endospermo, del grano seco, atribuyendo esto a la perdida de agua de los granos durante la maduración (4). Observar Fig. 2. Por otra parte se puede observar los distintos tonos de color presentes en el endospermo de los granos, asociado esto a los dos distintos tipos de almidón presentes en estos. También se pudo observar el ablandamiento que tuvo después del remojo a temperatura ambiente (a excepción del maíz) lo cual se puede asociar una mayor cantidad de amilasa en el contenido de almidones que posee el grano.

Observación de los granos al microscopio y observación del almidón en el arroz. Se observaron sus estructuras el cual es de forma del almidón es esférica como se observa en la fig. 3, en cuanto a la aparición del color purpura nos indica la presencia de almidón en el grano de arroz. Por tanto se puede decir que el color purpura (morado) más claro indica la presencia de amilo pectina y el color púrpura más oscuro la presencia de amilosa. Se observo mayor contenido de amilosa como se observa en la Fig. 4.

Fig.1 vista de los diferentes cereales (maíz, sorgo, millo y trigo) en el estereoscopio(A) y microscopio (B) para observar las endospermo, germen, pericarpio o castrara. Fig. 3. Vista del almidón de arroz al microscopio.

Fig. 2. Micrografías electrónicas de barrido de secciones transversales de granos de arroz crudos y cocidos. Fuente J. Agric. Food Chem. , 2003 , 51 (24), pp 70197023.

Fig. 4. Vista de la presencia de amilosa y amilo pectina en el almidón de arroz al microscopio.

Observación de partículas de grasa.

Esta observación se realizó, adicionándole un colorante a las muestras de los granos, en este caso sudam III, con el objeto de poder observar con claridad las partículas de grasa que poseen los granos de estos cereales. Las zonas teñidas de color rojo, indicaran las zonas con presencia de grasa en los granos en la Fig. 5 y tabla 1. Tabla 1. Región donde hay mayor presencia de lípido en los diferentes cereales. Grano Regiones donde se encuentra mas lípido Maíz Embrión y endospermo Sorgo Endospermo Millo Germen y endospermo Trigo germen Arroz No se observo Fig. 5. Regiones con presencia de lípido en los diferentes cereales. Observada desde el microscopio(A) y estereoscopio (B)

CONCLUSIÓN Dependiendo del peso del cereal se puede calcular el rendimiento por el cual el maíz contenido mayor peso promedio del grano seguido del trigo y el millo.

BIBLIOGRAFIA (1). manual de microscopia de piensos. roser sala, ana cristina barroeta. pag 13. (2). caracteristicas fisico mecanicas y analisis de granos. julio ernesto ospina machado. pag. 15. (3). alimentos tropicales: cereales. organizacion de las naciones unnidas para la agricultura y la alimentacion. Roma, 1990. pag 16. (4). Histological Structures of Cooked Rice Grain. YUKIHARU OGAWA, GREGORY M. GLENN, WILLIAM J. ORTS, AND DELILAH F. WOOD