Departamento de Ingeniera Qumica y Bioqumica

Carrera: Ing. Bioqumica

Materia: Ciencia de Alimentos

Profesor(a): Rosa Castro Martnez

Alumno:

Carlos Eduardo Camacho Gonzlez (12400344)

Unidad II: Carbohidratos

Prctica 2: Geles de almidn

Fecha de Realizacin: 12 de Febrero del 2015

Fecha de Entrega: 19 de Febrero del 2015

ndice

Introduccin2Objetivos3Materiales3Mtodo4Resultados8Anlisis de resultados9Galera de fotos11Conclusin16Bibliografa17Cuestionario18

Introduccin

Un gel es un estado de la materia intermedio entre el slido y el lquido. Est constituido por una reticulacin de polmeros o molculas de cadena larga (por ejemplo el almidn), que se unen entre si formando una red enmaraada, y por un lquido en que se encuentra inmersa esa red (Sherbrooke, 2005). Las propiedades del gel dependen de la interaccin entre esos dos componentes. El lquido impide que la red colapse en una masa compacta; la red impide que el lquido fluya libremente.

El almidn, debido a que su estructura est altamente organizada ya que presenta una gran estabilidad por las mltiples interacciones que existen con sus dos polisacridos constituyentes (amilosa y amilopectina), los grnulos de almidn son insolubles en agua. Sin embargo, cuando se calientan se absorbe el lquido en las zonas intermicelares amorfas de amilopectina, que son las menos organizadas y las ms accesibles. A medida que se incrementa la temperatura se retiene ms agua y el grnulo empieza a hincharse y a aumentar de volumen (Badui Dergal, 2013), fenmeno que puede observarse en el microscopio.

Al llegar a cierta temperatura (normalmente cercana a 65C aunque depende de cada tipo de almidn), el grnulo alcanza su volumen mximo; si se administra ms calor, el grnulo hinchado, incapacitado para retener el lquido, se rompe parcialmente y la amilosa y la amilopectina, fuertemente hidratadas, se dispersan en el seno de la disolucin. A este proceso se le llama gelatinizacin y es una transicin de un estado ordenado de estructura cristalina a otro desordenado en el que se absorbe agua y calor. Es decir, la gelatinizacin transforma los grnulos del almidn insolubles en una solucin de molculas constituyentes en forma individual (Badui Dergal, 2013).

La temperatura de gelatinizacin es aquella en la que se alcanza el mximo de viscosidad. Este parmetro se ve muy afectado por la presencia de diversos compuestos qumicos que favorecen o inhiben los puentes de hidrogeno (Badui Dergal, 2013) Por ejemplo, el azcar reduce la consistencia del gel ya que la misma compite con el almidn para retener el agua disponible, y por lo tanto se limita el grado de hinchazn de los granos de almidn. Mismo efecto se ve reflejado en un cido, ya que causa la fragmentacin de los granos de almidn y los granos pequeos no forman un gel tan fcilmente como los granos grandes. Puede suceder tambin que tenga lugar un cierto grado de hidrlisis de las molculas de almidn (Castro Martnez, 2015).

Objetivos

Identificar las estructuras especficas de granos de almidn a nivel microscpico de diversos orgenes.

Determinar la temperatura de gelatinizacin de granos de almidn de diversos orgenes.

Identificar el papel del azcar (sacarosa) y un cido (cido ctrico o actico) en la consistencia de un gel de almidn.

Materiales

Material

Equipo

Reactivos

1 Vaso de precipitado de 250 ml y 3 de 400 ml

Balanza analtica

Extractos de almidn (trigo, arroz, maz, papa)

Mechero, tripie o soporte y rejilla

Microscopio

Azcar (sacarosa)

Pinza para crisol

cido ctrico o actico

Esptula de vidrio

Porta y cubreobjetos

Termmetro

Probeta de 50 ml

3 tubos capilares

3 cajas Petri o moldes de harina

Gotero

Pipetas graduadas de 10 ml

Pizeta

Mtodo

1.- Estructura microscpica de los granos de almidn

1. Utilizar almidn procedente de distintos orgenes por ejemplo: maz, trigo, arroz, patata.

2. Mezclar por agitacin una pequea cantidad de almidn con un pequeo volumen de agua dentro de un tubo de ensayo. Se produce una suspensin de almidn.

3. Colocar sobre un portaobjetos unas pocas gotas de la suspensin y taparlas con un cubreobjetos (evitar la inclusin de burbujas de aire lo ms que sea posible).

4. Observar al microscopio e intentar identificar el origen de los granos de almidn.

2.- Gelatinizacin del almidn

1. Calentar la suspensin de almidn en un tubo de ensayo hasta alcanzar los 50C. Mantenerlo as durante unos pocos minutos y retirar el tubo de ensayo, enfriar y poner una gota de la suspensin en un portaobjetos. Observar al microscopio.

2. Volver a poner el tubo con la suspensin de almidn en el bao de agua, ahora a 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 y 90C.

3. Examinar todos los portaobjetos y comparar sus estructuras, observar el grado de hinchazn de los granos en cada temperatura, as como cualquier rotura de los mismos que pudiera apreciarse.

4. Dibujar las series de los esquemas que muestran el efecto del calor en la suspensin del almidn.

5. Anotar la temperatura despus de la cual no se produce ms hinchazn de los granos de almidn, es decir, la temperatura de gelatinizacin.

6. Repetir la prueba con: almidn de trigo, de arroz, de maz y de papa. Anotar la temperatura de gelatinizacin de cada muestra de almidn

3.- Produccin de un gel de almidn y efecto sobre la solidez del gel de distintas sustancias aadidas

1. Poner 15 gr de almidn en 3 vasos de precipitado de 400 ml

2. Muestra 1: Aadir agua lentamente, haciendo una paste de almidn y diluir entonces para obtener una suspensin. Calentar sobre un mechero agitando constantemente, no con fuerza, hasta que la pasta alance los 95C. Retirarla del calor e inmediatamente verterla dentro de 2 moldes. Dejar enfriar.

3. Muestra 2: Repetir el procedimiento de muestra 1, pero aadiendo 50 gr de azcar al almidn antes de la adicin del agua.

4. La una solucin de cido ctrico 0.5M (o sea 26 gr de cido ctrico en 230 ml de agua destilada).

5. Normalizar lo ms posible las condiciones bajo las cuales se tratan las 3 muestras, es decir, utilizar cada vez la llama del mechero a la misma altura y agitar cada muestra de una forma semejante.

6. Comparar la consistencia de los geles cuando las muestras estn perfectamente fras, mediante examen visual y comprobando la profundidad a que se hunde en el gel con un tubo capilar colocado suavemente sobre la superficie. Estudiar aquellas formulas en las que la presencia de azcar o cido ctrico puede tener influencia sobre la consistencia del gel.

Resultados

1.- Estructura microscpica de los granos de almidn

La identificacin del origen de los granos de almidn (imagen observada) se plasma en el apartado Galera de fotos.

2.- Gelatinizacin del almidn

Muestra

Temperatura de gelatinizacin (C)

Arroz

75

Papa

85

Maz

75

Trigo

80

Nota: La visualizacin de las diferentes etapas por la cual paso la harina de trigo en esta seccin se relatan en el apartado Galera de fotos.

3.- Produccin de un gel de almidn y efecto sobre la solidez del gel de distintas sustancias aadidas

Muestra

Agente

Consistencia del gel

Escala de consistencia (Mayor a menor)

1

Agua

Semirrgida

1

2

Azcar

Aguada

2

3

cido ctrico

Aguada

3

Anlisis de resultados

Gelatinizacin del almidn

A continuacin se da a conocer una tabla con el concentrado de temperaturas de gelatinizacin para las muestras utilizadas:

Fuente de almidn

Rango de temperatura de gelatinizacin (C)

Trigo

52-85

Maz dentado

62-80

Papa

58-65

Arroz

60-80

Tabla 1. Rangos de temperatura de gelatinizacin para diversos orgenes de almidn (Patentados, 2013)

Realizando una comparacin, en nuestro caso es aceptable el valor obtenido de la temperatura de gelatinizacin, ya que entre en el rango; adems cabe destacar que al visualizar la muestra de almidn de trigo a esa temperatura se ven molculas dispersas (amilosa y amilopectina) que en temperaturas anteriores se visualizaba el almidn hinchado (poco a poco de mayor volumen) que es lo que maneja la bibliografa consultada (Badui Dergal, 2013). La discrepancia surgida en los resultados de algunos equipos se puede atribuir a que no se tuvieron las condiciones de temperaturas controladas, por lo cual propicio (posiblemente) un error en esa medicin.

Produccin de un gel de almidn y efecto sobre la solidez del gel de distintas sustancias aadidas

Comparando los resultados con la bibliografa consultada, se puede afirmar que son aceptables, a continuacin la explicacin de cada uno. Es claro que cuando se disuelve el almidn en agua, la estructura cristalina de las molculas de amilosa y amilopectina se pierde y stas se hidratan, formando un gel, es decir, se gelatiniza. Si se enfra este gel, e inclusive si se deja a temperatura ambiente por suficiente tiempo, las molculas se reordenan, colocndose las cadenas lineales de forma paralela y formando puentes de hidrgeno. Cuando ocurre este reordenamiento, el agua retenida es expulsada fuera de la red (proceso conocido como sinresis), es decir, se separan la fase slida (cristales de amilosa y de amilopectina) y la fase acuosa (agua lquida). Por otro lado, La sacarosa dio lugar a la adsorcin de menos agua, es decir; al agregar ms sacarosa a una solucin de almidn permite la disminucin del hinchamiento de los granos de almidn.Presumiblemente el azcar limita la hinchazn de los granos de almidn compitiendo con ellos por el agua. Adems, el azcar eleva la temperatura con lo que los granos de almidn comienzan a espesar un lquido (BuenasTareas, 2013).En el caso del cido, la hidrolisis acida durante la coccin de los grnulos de almidn da lugar a la formacin de dextrinas o polmeros de cadena corta. Como el cido fragmenta la molcula de almidn, el resultado es una pasta caliente menos espesa y un producto frio menos firme. La hidrolisis de la molcula de almidn tambin da lugar a una menor absorcin de agua por el granulo de almidn; por tano, lo mejor es aadir el cido al final a una mezcla, despus de que el almidn haya sido gelatinizado y comience a espesar (UCO, 2008).

Por lo anterior, es correcto la relacin obtenida de consistencia del gel, el agua 1 lugar por no poseer algn factor que afecte la consistencia; 2 lugar la sacarosa por poseer solo un factor y 3 lugar el cido por poseer dos factores.

Galera de fotos

Muestras

Imagen

Descripcin

Muestra de harina de trigo utilizada en la prctica.

Estructura microscpica de los granos de almidn

Imagen

Descripcin

Grnulos de trigo caractersticos a nivel microscpico. Lenticulares grandes y pequeos esfricos con un hilio que aparece como un punto central.

Gelatinizacin del almidn

Imagen

Descripcin

Grnulo de almidn a 50C. Se aprecian grnulos ligeramente hinchados.

Grnulo de almidn a 55C. Se aprecian grnulos ligeramente hinchados y otros empezando a aumentar su volumen.

Grnulo de almidn a 60C. Se aprecian grnulos con mayor volumen en comparacin con la anterior.

Grnulo de almidn a 65C. Se aprecian grnulos con una gran cantidad de agua retenida, se podra decir por esta imagen que la temperatura de gelatinizacin est cerca.

Grnulo de almidn a 70C. Se aprecia grnulos con mucho volumen y se alcanza a apreciar un granulo en proceso de ruptura, sin embargo, no se toma en cuenta ya que es una molcula comparada con las miles que existen.

Grnulo de almidn a 75C. No hay cambios significativos en relacin a la imagen anterior.

Grnulo de almidn a 80C. Se aprecian grnulos con alto volumen, adems de que algunos estn proceso y las molculas de menor tamao son producto de la ruptura de una molcula que sobrepaso el nivel de volumen, generando molculas de amilosa y amilopectina. Por lo anterior, son motivos suficientes para decretar los 80C como la temperatura de gelatinizacin.

Produccin de un gel de almidn y efecto sobre la solidez del gel de distintas sustancias aadidas

Imagen

Descripcin

Gel de almidn de trigo enfriado, sometido a una previa coccin con una cantidad relativa de agua.

Gel de almidn de trigo enfriado, sometido a una previa coccin con una cantidad relativa de azcar (sacarosa).

Gel de almidn de trigo enfriado, sometido a una previa coccin con una cantidad relativa de cido acetico.

Conclusin

Fue posible encontrar la estructura especfica de grano de almidn de trigo a nivel microscpico, sus caracteres radican en la forma de la molcula: Lenticulares grandes y pequeos esfricos con un hilio que aparece como un punto central. Por este motivo se puede afirmar que se logr el objetivo.

Ahora bien, se entiende como gelatinizacin al proceso por el cual el almidn, sometido a una cantidad de calor, la molcula absorbe agua hasta llegar a un volumen determinado y posteriormente se propicia una ruptura obteniendo molculas de amilosa y amilopectina; generando asi una viscosidad mayor en el almidn. Con lo anterior, se puede definir a la temperatura de gelatinizacin como a la temperatura donde es posible verificar (a nivel microscpico) este proceso y se recomienda realizar las observaciones en intervalos pequeos de temperatura para una mayor precisin y apreciacin del fenmeno. Lo mencionado anteriormente, fue lo realizado en esta actividad obteniendo resultados aceptables debido a que se logr encontrar la temperatura de gelatinizacin del almidn de trigo; por lo cual hace inferir que otro objetivo ms fue conseguido.

Finalmente, se logr identificar el papel de la sacarosa y del cido actico en el almidn durante el proceso de gelatinizacin. El azcar lo que propicia es limitar la hinchazn de los granos de almidn compitiendo con ellos por el agua, adems que el azcar eleva la temperatura con lo que los granos de almidn comienzan a espesar un lquido. Y con el cido propicia una hidrolisis. La hidrolisis acida durante la coccin de los grnulos de almidn da lugar a la formacin de dextrinas o polmeros de cadena corta, adems que tambin da lugar a una menor absorcin de agua por el granulo de almidn.

Bibliografa

Badui Dergal, S. (2013). Qumica de los Alimentos. Mxico: Pearson.BuenasTareas. (Abril de 2013). Factores que afectan la gelatinizacion y la gelificacion de almidones. Recuperado el 2015 de Febrero de 2015, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Factores-Que-Afectan-La-Gelatinizacion-y/25129946.htmlCastro Martnez, R. (2015). Ciencia de Alimentos. Manual de Prcticas, 4-8.Patentados. (2013). Procedimiento para la modificacin del almidn. Recuperado el 15 de Febrero de 2015, de http://patentados.com/patente/procedimiento-para-la-modificacion-de-almidon/Sherbrooke, A. (2005). Qu es un gel? Recuperado el 15 de Febrero de 2015, de http://www.ugr.es/~agros/ugr/fisica56.htmUCO. (2008). Capitulo 4: Almidones en los alimentos. Recuperado el 15 de Febrero de 2015, de http://www.uco.es/master_nutricion/nb/Vaclavik/almidones.pdf

Cuestionario

1. Qu es un gel?

Es una matriz o red de macromolcula interconectada que atrapan e inmovilizan a la fase liquida en sus espacios.

2. Qu es una suspensin?

Es un sistema de dispersin donde las cargas de las micelas del coloide se repelen unas con otras lo cual impide su agregacin.

3. Qu pasa cuando un gel alcanza la temperatura de gelatinizacin?

Significa que los grnulos de almidn ya absorbieron mucha agua y formaron una matriz macromolecular que inmoviliza o aprisiona la fase liquida.

4. Cmo afecta el azcar y el cido la temperatura de gelatinizacin?

El azcar al tener mayor afinidad al agua se empieza a disolver completamente en est impidiendo que el almidn absorba agua y forme redes; entonces la fuerza superficial disminuye.

Por otro lado, el cido al tener el pH bajo forma una estructura muy rgida y produce la sinresis del gel.

5. Considera que afecta la estructura del granulo en la temperatura de gelatinizacin que alcanza?

La temperatura a la que diversos almidones gelatinizan es un intervalo de temperatura especfico para cada tipo de almidn. Por lo tanto, si influye su estructura en la temperatura de gelatinizacin.