Srta. Forgue El 9 de diciembre de 2010. verde amarillo azul rojo anaranjado.
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MODIFICACIÓN QUÍMICA DEL ALMIDÓN DE CEBADA:
CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA, FISICOQUÍMICA,
MOLECULAR Y ESTRUCTURAL
1. Resumen
La cebada es el cuarto cereal mas cultivado a nivel mundial; sin
embargo, en México a pesar de cultivarlo no se tienen estudios en relación a la
estructura del su almidón, siendo este el componente mayoritario del grano,
aunado esto la mayoría de los almidones de uso industrial son sometidos a una
modificación que altera su estructura nativa y por lo tanto sus propiedades
fisicoquímicas y funcionales. Entender como la modificación química cambia la
estructura del almidón, ayudará a sugerir las mejores aplicaciones de este
polisacárido. En esta primera fase del trabajo, se está estudiando al almidón de
cebada, su modificación química mediante oxidación, evaluación de sus
características morfológicas, fisicoquímicas, moleculares y estructurales. En las
otras dos fases del proyecto el almidón se modificará mediante acetilación y
entrecruzamiento. Se utiliza el almidón de maíz (que es el comercialmente
usado) con propósitos de comparación. El almidón de cebada se aisló de granos
mediante un método de molienda húmeda y el de maíz es comercial. Ambos
almidones presentaron una pureza de más del 90 % (medido como almidón
total), fueron modificados a tres niveles de hipoclorito de sodio, 1.5, 3 y 5 % y al
ser analizados por difracción de rayos X en el caso de la cebada se presentó un
aumento en la cristalinidad, no así para el maíz. Debido a la despolimerización,
el contenido de amilosa aparente disminuyó para ambos almidones a todos los
niveles de modificación. La longitud de cadena promedio de ambos almidones
disminuyó conforme se incrementó el nivel de oxidación. Los parámetros de
gelatinización y retrogradación también se vieron afectados por la oxidación ya
que fueron retrasados en comparación con la temperatura y entalpia del
almidón nativo. Además, la masa molar también se vio afectada, siendo más
notorio en el caso de los almidones oxidados al 5 % de NaOCl.
2. Introducción
La cebada, es una planta monocotiledónea anual perteneciente a la
familia de las poáceas (gramíneas). En México, aproximadamente el 70% de la
cebada que se produce es utilizada por la industria cervecera y el 30% restante
corresponde a variedades que se utilizan para alimentación de ganado
(Fundación Produce Guanajuato, 2004). La cebada es una excelente fuente de
carbohidratos complejos, los cuales constituyen aproximadamente el 80 % del
peso del grano (Czuchajowska y col., 1992; Szczodrak y col., 1992). El almidón
es el componente más abundante en la cebada, estando presente en un 65 % del
peso seco del grano. A pesar de la disponibilidad del almidón de cebada, se han
realizado pocos estudios respecto a sus propiedades funcionales en comparación
con los almidones de trigo y maíz (Czuchajowska y col., 1998).
El almidón es el principal polisacárido de reserva en las plantas y está
formado por dos macromoléculas, la amilosa y la amilopectina, ambas formadas
por unidades de glucosa. El almidón puede ser modificado mediante diversas
técnicas para obtener nuevos productos; sin embargo, la estructura,
propiedades y su utilización ha sido sujeto de diversas investigaciones. El
objetivo de la modificación es mejorar sus propiedades, para de esta manera
resaltar su versatilidad y satisfacer las demandas del consumidor
(Tharanathan, 2005). Los almidones nativos presentan baja resistencia al
esfuerzo de corte, susceptibilidad a altas temperaturas y ácidos, son menos
solubles y tienen una tendencia a la retrogradación y sinéresis. Los almidones
modificados son derivados del almidón que involucra el cambio de una o más de
sus propiedades funcionales debido a la incorporación de un componente ajeno
a su estructura (CFR, 2006), generalmente son más utilizados en la industria
que los nativos, debido a que tienen aplicaciones como agentes estabilizantes,
emulsificantes, humectantes, espesantes, etc.
Una de las modificaciones más usadas es la oxidación con hipoclorito de
sodio, se usa para obtener almidones con baja viscosidad a una alta
concentración de sólidos, mejora la claridad y estabilidad de los almidones por
la introducción de grupos funcionales, además puede formar películas,
disminuir el proceso de retrogradación y servir de enlazante (Rutenberg y
Solarek, 1984; Kuakpetoon y Wang, 2001; Wang y Wang, 2003).
En este trabajo se pretende conocer los cambios que ocurren en el
almidón de cebada cuando es sometido a un proceso de modificación química
tanto es sus propiedades fisicoquímicas como a nivel estructural, con los
resultados de este estudio podrían proponerse aplicaciones para este almidón,
todo esto reforzara la información que hasta el momento se tiene de la cebada
producida en nuestro país ya que se tienen muy pocos estudios a nivel
estructural de este cereal y más aun del almidón que contiene.
3. Objetivos
3.1 Objetivo General
Aislar el almidón de cebada, modificarlo químicamente mediante
oxidación y evaluar sus características morfológicas, fisicoquímicas,
moleculares y estructurales.
3.2 Objetivos Específicos
� Aislar el almidón de cebada y modificarlo mediante oxidación con
hipoclorito de sodio a diferentes concentraciones de cloro activo.
� Realizar el estudio morfológico de los gránulos de almidón mediante
microscopia electrónica de barrido.
� Conocer el patrón de difracción de rayos-X y el porcentaje de
cristalinidad de los almidones.
� Realizar un estudio estructural mediante cromatografía de líquidos de
alta resolución por exclusión de tamaño, cromatografía de intercambio
aniónico acoplado a un detector de pulsos amperométricos y
cromatografía de exclusión de tamaño acoplada a un detector de
dispersor de luz multiángulo e índice de refracción para determinar el
efecto de la oxidación debido a la despolimerización del almidón.
� Evaluar las propiedades fisicoquímicas de los almidones nativos y
oxidados mediante calorimetría diferencial de barrido y un análisis
rápido de viscosidad.
4. Materiales y Métodos
4.1 Materiales
Para la obtención del almidón se utilizó cebada de la variedad M-16
(Hordeum sativum jess) proporcionada por la Universidad Autónoma del
Estado de Hidalgo. También se usó almidón de maíz comercial para
comparación. Todos los reactivos utilizados en este trabajo fueron de grado
analítico y HPLC.
4.2 Métodos
4.2.1 Aislamiento del almidón
Se utilizó el método propuesto por Adkins y Greenwood (1966) con
modificaciones. Los granos de cebada se lavaron con agua destilada para
eliminar el polvo y material adherido. Posteriormente se remojaron en una
solución reguladora de acetato de sodio 0.02 M (pH 6.5), conteniendo cloruro de
mercurio 0.01 M. La relación solución:grano fue 2:1 (v/p). La mezcla se
mantuvo en refrigeración a 5 °C con agitación esporádica durante 24 h. Las
semillas suavizadas se drenaron y se lavaron nuevamente con agua destilada,
posteriormente se molieron en un molino para maíz con el fin de facilitar la
separación de la gluma del pericarpio, a continuación se molieron en una
licuadora casera a velocidad máxima durante 1 min para después cribarse en
mallas de número 40, 100, 200, 270 y 325 (U. S. Standard Sieves)
sucesivamente. En cada malla el residuo se lavó con agua destilada hasta
observar el agua de salida transparente; la suspensión obtenida se dejó reposar
24 h para precipitar el almidón por gravedad y el agua de lavado se decantó. El
residuo blanco se suspendió en una solución de NaCl 0.1 M:Tolueno (7:1 v/v) la
cual se mantuvo en agitación contante durante 18 horas a temperatura
ambiente. Posteriormente se centrifugó a 6500 g por 15 min, se descarto el
sobrenadante y en el precipitado se formaron dos capas, la superior de color
gris conteniendo proteínas, lípidos y pequeños gránulos de almidón y la inferior
de color blanco que contenía principalmente almidón, las cuales fueron
separadas con ayuda de una espátula y la fracción gris fue descartada. La
fracción blanca nuevamente se resuspendió en NaCl:Tolueno y se realizo el
mismo procedimiento antes mencionado. El almidón aislado se dejo secar a
temperatura ambiente por 24 h para eliminar los residuos de tolueno y
posteriormente se seco a 40 °C por 24 h. Por último el almidón se molió (IKA
Labortechnik MF 10 basic S1; IKA-WERKE GmbH & Co, Germany) y se
tamizo en una malla numero 100 (U.S. Standard Sieves).
4.2.2 Modificación del almidón mediante oxidación con NaOCl
El almidón nativo se sometió a un proceso de oxidación con hipoclorito de
sodio (NaOCl) (Hycel de México, S.A.) empleando el método propuesto por
Wang y Wang (2003). En un vaso de precipitado de 1 L se preparó una mezcla
de almidón al 40 % (p/v), adicionando agua destilada a 180 g de almidón hasta
obtener un peso final total de 450 g, empleando un agitador magnético con
control de temperatura la muestra se mantuvo en agitación constante y se
estabilizó a 35 °C, el pH se ajustó a 9.5 con NaOH 2 M. Enseguida se
adicionaron 100 mL de NaOCl al 1.5 % de cloro activo (v/v) durante un tiempo
de 30 min (0.3 mL/ min), posteriormente la reacción fue mantenida durante 50
minutos bajo las mismas condiciones, pH 9.5 (utilizando H2SO4 1 M) y 35 °C
además de agitación constante. Pasado el tiempo de reacción adicional la
mezcla fue neutralizada a pH 7.0 con H2SO4 1 M, se centrifugó a 6500 g por 5
min, y se lavó dos veces con agua destilada repitiéndose la centrifugación. Por
último se seco en una estufa a 40 °C por 48 h. El mismo procedimiento se llevo
a cabo en el almidón de cebada y maíz a 3 y 5 % de cloro activo.
4.2.3 Amilosa Aparente
Se utilizó el método de Schoch (1964), se toma el peso de un vaso de
precipitado de 250 mL y de una barra de agitación magnética de tamaño
mediano. Se adicionaron 100 mg de almidón desgrasado más 1 mL de agua
destilada y 5 mL de KOH 1 N, el vaso se tapo con papel aluminio y se dejo a
4 °C por 30 min. Transcurrido este tiempo se adicionaron 5 gotas de
anaranjado de metilo y para neutralizar la reacción se usó HCl 0.5 N el cual se
agrega hasta que se logre el vire por la presencia del anaranjado de metilo,
posteriormente se vierten 10 mL de IK 0.5 N y se adiciona agua destilada hasta
el peso deseado (Peso del vaso más el magneto + 100.9). La muestra se titula
con una solución de yodo tomando solo los valores de 230-280 mV.
4.2.4 Difracción de rayos X
El patrón de difracción de rayos X de se obtuvo con un difractómetro
(Philips Analytical diffractometer, Almelo, The Netherlands), equipado con una
fuente de cobre que opera a 27 mA y 50 kV. Los datos se colectaran en un
intervalo de 5° a 45° cada 0.1°, con una velocidad de barrido de 2 s/°. Las
muestras del almidón se equilibraron a una humedad relativa del 100 % por 24
horas a temperatura ambiente antes del análisis. El porcentaje de cristalinidad
se calculó imprimiendo el patrón de difracción en una hoja tamaño A4, como
línea base se trazó una línea recta conectando los puntos de 5 ° a 45 °, también
se trazó una línea por debajo de cada uno de los picos del difractograma la cual
se consideró una frontera entre la zona cristalina y la amorfa, el área por
encima de la línea fronteriza se consideró la zona cristalina y el área por debajo
se consideró el área amorfa. El área total y el área amorfa se cuantificaron con
un planímetro. El porcentaje de cristalinidad se calculó con la siguiente
fórmula:
% Cristalinidad = (Área total - Área amorfa)/Área Total X 100
4.2.5 Microscopia electrónica de barrido
El análisis de la morfología de los gránulos de cebada y maíz tanto
nativos como modificados se llevó a cabo usando un MEBA XL30 (Microscopio
electrónico de barrido ambiental) (FEI Corporation, Eindhoven, Netherlands) a
un voltaje de 10 kV. Previamente los gránulos de almidón se espolvorearon en
una cinta de celofán de doble adhesión cubierta con una capa de carbón
colocada en soporte de aluminio y fueron recubiertos con oro-paladio, posterior
a esto se tomaron las microfotografías.
4.2.6 Cromatografía de líquidos de alta resolución por exclusión de
tamaño (CLARET)
El perfil de carbohidratos del almidón nativo y oxidado se determinó con
un sistema CLARET (Waters Corporation, Milford, MA). Se pesaron 20 mg de
almidón previamente desgrasado (85 % de metanol x 24 h) y se le adicionaron
5 mL DMSO (90 %), las muestras se colocaron en un baño de agua en ebullición
por 1 hora con agitación magnética, posterior a esto se mantuvieron en
agitación a temperatura ambiente durante 18 h. Antes de inyectar al equipo, la
muestra se filtró utilizando una jeringa acoplada a una membrana de nylon de
5 µm, el filtrado entonces fue inyectado al equipo CLARET. El equipo consiste
en una bomba 515 HPLC con un receptor-inyector de muestra de 100 µL, un
desgasificador en línea, un guarda columna Shodex OHpak SB-G (Shoko Co.
Kanagawa, Japan), una serie de columnas de exclusión por tamaño (Shodex
OHpak KB-804 y KB802, Shoko Co.) mantenidas a 55 °C, y un detector de
índice de refracción 2410 mantenido a 40 °C. La fase móvil fue una solución de
nitrato de sodio 0.1 M/azida de sodio al 0.02 % con una velocidad de flujo de 0.7
mL/min.
4.2.7 Calorimetría de barrido diferencial (CBD)
La transición térmica de las muestras de almidón se determino con un
Calorímetro Diferencial de Barrido Pyris-1 (DCS, Perkin-Elmer, Norwalk,
USA), previamente calibrado con indio. Se pesaron 4 mg de muestra
directamente en charolas de aluminio y se le adicionaran 8 µL de agua
desionizada para obtener una relación de almidón agua aproximadamente de
1:2. La charola se sello herméticamente y se dejó estabilizar a temperatura
ambiente por 24 h, las muestras se sometieron a un programa de calentamiento
en un intervalo de temperatura de 25 a 140 °C, con incrementos de 10 °C/min.
Después del escaneo, la muestra gelatinizada se almaceno por 7 días a 4 °C y se
realizo nuevamente el análisis pero con un intervalo de temperatura de 5 a 135
°C. Las temperaturas de transición como la temperatura de inicio (Ti),
temperatura de pico (Tp) y temperatura final (Tf), además de la entalpía de
gelatinización (∆Hg) y retrogradación (∆Hr) fueron calculadas de acuerdo al
peso en base seca utilizando el software Pyris para Windows versión 3.81.
4.2.8 Perfiles de viscosidad de las pastas usando un analizador rápido
de viscosidad (ARV)
Para determinar el perfil de viscosidad de las dispersiones de almidón, se
empleó el método 61-02 de la AACC (2000). Se prepararon dispersiones (10 %,
p/p, 28 g de peso total) de almidón en base seca y se transfirieron al tazón del
analizador rápido de viscosidad (ARV-4 Series, Newport Scientific Pty, Ltd,
Warriewood, NSW, Australia). Se programó el equipo con un ciclo de
calentamiento-cocción-enfriamiento, cada muestra fue equilibrada a 50 °C por
un minuto a una velocidad de paletas de 960 rpm por 10 segundos,
posteriormente la velocidad se mantuvo a 160 rpm y la temperatura se
incrementó de 50 °C a 95 °C a una velocidad de 12 °C/min, se mantuvo a 95 °C
por 2.5 min y se enfrío hasta 50 °C a una velocidad de 12 °C/min.
4.2.9 Cromatografía de alto desempeño de intercambio aniónico
acoplado a un detector de pulsos amperométricos (CIA-DPA)
Para obtener la distribución de la longitud de cadenas de la amilopectina
se utilizó la cromatografía de alto desempeño de intercambio aniónico acoplado
a un detector de pulsos amperométricos (CIA-DPA). Se pesaron 10 mg de
almidón desgrasado y se colocaron en un tubo de ensayo de 16 ml, se le adiciono
3.2 mL de agua Millipore y se coloco en un baño de agua en ebullición por 30
min con agitación magnética. Posterior a esto la muestra se enfrío a
temperatura ambiente y se adicionó 0.4 mL de regulador de acetato 0.1 M (pH
3.5), se adicionaron 5 µL de isoamilasa (59,000 U/mL, HBL, Japan) y se incubo
en un baño de agua a 45 °C por 2 h con agitación magnética. Una vez
terminado el tiempo se neutralizó con 0.21 mL de NaOH 0.2 M y se colocó
nuevamente en un baño de agua en ebullición por 15 minutos con agitación, se
enfrío por 5 min y la muestra se colocó en una jeringa acoplada a un filtro de
0.45 µm, este sobrenadante fue puesto en un tubo de ensayo de 5 mL y de ahí
se tomaron 0.6 mL de muestra y se vertió en un vial para después ser inyectado
automáticamente al equipo. El sistema CIA-DPA (DX500, Dionex Co., Sunny-
vale, CA, USA) consiste de los siguientes componentes: bomba de gradiente
GP50, organizador de cromatografía LC20-1, detector electroquímico ED40,
guardacolumna 4x50 mm CarboPac PA1, columna analítica 4x250 mm
CarboPac PA1 y un inyector de muestras automático AS40.
4.2.10 Cromatografía de líquidos de alta resolución por exclusión de
tamaño acoplado a los detectores de dispersión de luz de multiángulo
e índice de refracción (CLARET-DDLM-IR)
Para la obtención de los valores de masa molar, el radio de giro promedio
y el índice de polidispersidad se utilizo un sistema CLARET-DDLM-IR, la
preparación de la muestra consistió en pesar 10 mg de almidón desgrasado los
cuales se dispersaron en 2 mL de DMSO (Dimetil sulfóxido) al 90 %, se coloco
en ebullición durante 1 h y posteriormente se enfrió y se dejo en agitación por 8
hrs. a temperatura ambiente. Transcurrido ese tiempo se adicionaron 10 mL
de etanol se agitó 5 segundos en el vortex y se dejo precipitar al almidón
durante media hora, posteriormente las muestras se centrifugaron 15 minutos
a 3000 rpm y se descarto muy cuidadosamente el sobrenadante. El paso
siguiente fue adicionar una barra magnética y 5 mL de agua Millipore al
residuo, esto se sometió a ebullición por 30 min y se dejo enfriar por 5 min,
posterior a esto se transfirieron 1.5 mL de muestra a un tubo de
microcentrifuga y se centrifugo por 10 minutos a 9000 g y se inyecto al equipo
con la ayuda de una microjeringa.
El sistema CLARET-DDLM-IR está constituido por una bomba 515 con
un inyector para 200 µL (Waters, Millford, MA, USA), un desgasificador en
línea, una guarda columna TSKgel PWXL (Tosoh Corp, Tokyo Japan), una
serie de columnas de exclusión de tamaño (TSKgel G5000PWXL y
G4000PWXL, Tosoh Corp.), un detector de dispersión de luz DAWN-EOS de 18
ángulos (Wyatt Technology, Sta. Bárbara, CA, USA) y un detector de índice de
refracción Optilab-rEX (Wyatt Technology). La fase móvil consistió de una
solución acuosa de 0.15 M de NaNO3 y 0.02 % de NaN3 (filtrada al vacio dos
veces a través de un filtro de membrana de 0.1 µm) a una velocidad de flujo de
0.7 mL/min. Los voltajes de salida para los detectores de índice de refracción y
dispersión de luz fueron colectados con la temperatura de las columnas
mantenidas a 55 °C y el detector de índice de refracción a 35 °C, un valor de
dn/dc de 0.146, y todo los datos fueron procesados con el programa ASTRA
versión 5.1.3 (Wyatt Technology).
5. Resultados y discusión
5.1 Aislamiento del almidón
El rendimiento del almidón en base al contenido de almidón total fue de
77.11 %, y la pureza del almidón aislado fue de 90.28 ± 1.80, indicando que
nuestra muestra era lo suficientemente pura para realizar los análisis
planeados.
5.2 Amilosa aparente
El contenido de amilosa (Anexo 1, Cuadro 1) disminuye en cada tipo de
almidón conforme aumenta el nivel de oxidación, esto puede deberse a que la
oxidación causa una despolimerización en las cadenas de amilosa y estas al
reducirse en longitud no pueden formar un complejo con el yodo, ya que para
que esto ocurra es necesario al menos 100 unidades de glucosa, por otro lado, a
pesar de ser almidones de distintas fuentes ambos presentan comportamiento
similar.
5.3 Difracción de rayos X
En las figuras 1 y 2 (Anexo 1) se observan los patrones de difracción de
rayos X para los almidones nativos y modificados, en el caso de la cebada al
aumentar el nivel de oxidación se incrementa la cristalinidad (Anexo 1, Cuadro
1), esto puede deberse a que este tipo de almidón fue más susceptible al ataque
del hipoclorito de sodio y el reactivo removió las capas amorfas de la periferia
del gránulo de almidón, no así para el maíz ya que la cristalinidad aumenta
hasta 3 % de oxidación pero a 5 % disminuye presentando un valor similar al
almidón de maíz oxidado al 1.5 %.
5.4 Microscopia electrónica de barrido
En la figura 3 se presentan las microfotografías de los almidones de maíz
y cebada oxidados al 5 %, en estas imágenes no se observan diferencias
importantes (microfotografías de almidones nativos no mostradas), esto puede
atribuirse a que la cantidad de hipoclorito empleado en este análisis no fue el
suficiente para realizar una remoción drástica de las superficie del almidón,
algunos autores indican que esto se logra a niveles altos de agentes oxidantes
como un 8 % de hipoclorito o realizando una gelatinización parcial para
observar el daño causado por la modificación química.
Figura 3. Microfotografías de los gránulos de almidón de cebada y maíz, A)
Cebada Oxidado al 5 % y B) Maíz Oxidado al 5 %.
B
A
5.5 Perfil de viscosidad de las pastas de almidón
Los perfiles de viscosidad para los almidones de cebada y maíz tanto
nativos como modificados (Figuras 4 y 5) presenta un comportamiento
diferentes ya que para el almidón de maíz nativo la viscosidad de pico alcanza
las 249 URV con una temperatura de empastado de 74.3, mientras que el
almidón de cebada nativo se obtuvieron valores mas altos para ambos
parámetros, por otro lado, los almidones oxidados al 5 % presentan una
viscosidad mínima en comparación con todas las otras muestras y es el almidón
de cebada el que presenta una viscosidad final de solo 2.29 URV indicando un
cambio drástico en las propiedades de este almidón.
5.6 Cromatografía de alto desempeño por exclusión de tamaño
En el análisis de cromatografía por exclusión de tamaño (Anexo 1,
Figura 6 y 7) se observa que para ambos almidones se lleva a cabo una
despolimerización causada por el rompimiento de enlaces α-1,4 y debido a la
presencia del agente oxidante. Además se observan dos fracciones principales,
la primera que eluye antes de los 16.5 minutos compuesta principalmente de
moléculas de alto peso molecular (principalmente amilopectina) y la fracción
dos que eluye después de los 16.5 minutos y que consiste de moléculas de bajo
peso (principalmente amilosa), se aprecia que para ambos almidones al 5 % de
oxidación hay una marcada disminución de moléculas de gran tamaño y aun
aumento de las moléculas de menor tamaño, lo cual está relacionado con la
disminución en el contenido de amilosa aparente.
Figura 4. Perfiles de viscosidad para el almidón de cebada nativo y modificados.
Figura 5. Perfiles de viscosidad para el almidón de maíz nativo y modificados.
Para este mismo análisis pero ahora con el almidón desramificado
(Anexo 1, Figuras 8 y 9) se puede hacer una separación en tres fracciones, la
primera en su mayoría conformada de moléculas de amilosa, la fracción dos
formada por amilopectina con cadenas B largas y la fracción tres que consiste
de amilopectina de cadenas B cortas y cadenas A, nuevamente para el caso de
los almidones oxidados al 5 % de NaOCl se observa la presencia de únicamente
dos fracciones indicando un incremento en el contenido de cadenas cortas y por
consiguiente una disminución de cadenas largas indicando el rompimiento de
enlaces alfa-1,4.
5.7 Calorimetría de barrido diferencial
Los resultados del análisis de calorimetría se pueden observar en los
cuadros 2 y 3, en general la oxidación en el proceso de gelatinización retrasa la
temperatura de inicio de la gelatinización, pero al 5 % de oxidación en el maíz
ocurre el caso contrario ya que esta disminuye, el mismo caso ocurre para la
entalpia de gelatinización. Los resultados de retrogradación muestran un
retardo más pronunciado en la temperatura de inicio y un incremento en la
entalpia para ambos almidones.
Cuadro 2. Propiedades de gelatinización de almidones de cebada y maíz nativos
y modificados con hipoclorito de sodio.
Almidón Porcentaje de Oxidación (% NaOCl)
0 1.5 3 5
Maíz To (°C) 67.72±0.19 67.94±0.26 68.74±0.45 65.44±0.11
Tp (°C) 72.24±0.34 72.61±0.14 73.79±0.15 70.55±0.00
Tf (°C) 78.00±0.10 78.43±0.42 79.64±0.23 77.549±0.02
∆H (J/g) 12.30±0.67 13.42±0.13 12.95±0.07 11.8775±0.01
Cebada To (°C) 60.29±0.08 61.51±0.16 60.64±0.04 59.09±0.25
Tp (°C) 64.19±0.04 65.02±0.16 64.21±0.02 63.09±0.08
Tf (°C) 68.96±0.03 68.66±0.22 68.25±0.24 67.92±0.03
∆H (J/g) 10.89±0.48 9.84±0.15 9.62±0.18 9.07±0.74
Cuadro 3. Propiedades de retrogradación de almidones de cebada y maíz
nativos y modificados con hipoclorito de sodio.
Almidón Porcentaje de Oxidación (% NaOCl)
0 1.5 3 5
Maíz To (°C) 42.57±0.23 43.53±0.21 44.01±0.05 45.20±0.00
Tp (°C) 53.85±0.39 53.55±0.39 53.92±0.47 54.33±0.04
Tf (°C) 64.41±0.63 64.72±0.08 64.88±0.08 66.28±0.28
∆H (J/g) 6.34±0.09 6.53±0.24 6.71±0.08 6.95±0.04
Cebada To (°C) 40.74±0.67 43.19±0.04 44.24±0.34 46.09±0.37
Tp (°C) 49.04±0.12 51.97±0.28 52.38±0.21 53.36±0.15
Tf (°C) 59.45±0.48 60.30±0.32 61.01±0.51 63.51±0.19
∆H (J/g) 2.47±0.05 2.38±0.07 2.73±0.06 2.94±0.03
.
Cuad
ro 4. D
istribución de la longitud de cad
enas de almidón de ceba
da y m
aíz nativos y oxida
dos desram
ificad
os con
isoamilasa. Entre pa
réntesis se presenta el error estánda
r.
Alm
idón
Nivel de
Oxida
ción
(% NaO
Cl)
Longitud de
cadena
prom
edio (GP)
Distribución de la longitud de cad
ena (%
)
Cad
enas A
(DP 6-12)
Cad
enas B1
(DP 13-24)
Cad
enas B2
(DP 25-36)
Cad
enas B3
(DP ≥ 37)
Maíz
Nativo
20.5 (0.27)
23.6 (0.92)
50.8 (0.62)
15.5 (0.06)
10.1 (0.36)
1.5
20.0 (0.47)
25.2 (0.99)
51.0 (0.00)
14.5 (0.03)
9.3 (0.96)
3
19.0 (0.34)
26.9 (0.48)
52.4 (0.48)
13.5 (0.04)
7.2 (0.92)
5
17.6 (0.85)
30.6 (1.34)
53.8 (0.76)
10.7 (1.52)
4.8 (0.86)
Cebad
a Nativo
19.9 (0.02)
27.0 (0.78)
48.4 (0.50)
16.0 (0.10)
8.6 (0.49)
1.5
19.3 (0.31)
28.3 (0.26)
49.2 (0.73)
14.9 (0.03)
7.6 (0.96)
3
18.3 (0.33)
30.9 (0.65)
50.2 (0.36)
13.1 (0.12)
5.8 (0.90)
5
17.4 (0.20)
33.5 (0.61)
50.5 (0.10)
11.5 (0.08)
4.4 (0.43)
5.8 Cromatografía de alto desempeño de intercambio aniónico
acoplado a un detector de pulsos amperométricos (CIA-DPA)
Las ramificaciones de la amilopectina se pueden agrupar de acuerdo a la
longitud de su cadena dado por el grado de polimerización, las cadenas A y B1
se encuentran en la lamina cristalina y las cadenas B2 y B3 se encuentran en
ambas laminas cristalina y amorfa, en el cuadro 4 se observa que las cadenas
B2 y B3 disminuyen con el incremento del NaOCl y las A y B incrementan
indicando una despolimerización principalmente en la lamina amorfa del
gránulo de almidón.
5.9 Cromatografía de líquidos de alta resolución por exclusión de
tamaño acoplado a los detectores de dispersión de luz de multiángulo
e índice de refracción (CLARET-DDLM-IR)
Cuando un polímero como el almidón se encuentra en solución, adopta
una conformación en el espacio que difiere dependiendo del tratamiento al que
fue sometido y a la naturaleza del mismo almidón, en la actualidad los estudios
estructurales se han llevado a cabo en almidones nativos pero muy poca
investigación se ha realizado en almidones que sufrieron un proceso de
modificación, como es el caso de los almidones oxidados, el equipo CLARET-
DDLM-IR nos arroja resultados como la masa molar, radio de giro y
polidispersidad del polímero en cuestión lo cual nos dice como esta
comportándose esa muestra después de haber sido sometida a un proceso de
modificación química.
En el cuadro 5 se observa que los valores obtenidos para la masa molar y
el radio de giro de los almidones de maíz y cebada disminuyen al aumentar el
grado de oxidación lo que nuevamente confirma que la modificación química
repercute en la estructura del almidón.
Cuadro 5. Polidispersidad, MM Masa molar y RG Radio de giro de los almidones
de cebada y maíz nativos y modificados.
Almidón Nivel de Oxidación
(% NaOCl) Polidispersidad
MM
(g/mol) RG (nm)
Cebada 0 1.485 8.9097 140.8
1.5 1.797 6.2287 115.3
3 1.325 2.7447 68.1
5 1.419 2.1956 28.7
Maíz 0 1.911 6.9567 121.7
1.5 2.419 1.5517 88.0
3 1.646 1.1017 67.0
5 2.007 2.1056 33.4
7. Bibliografía AACC. 2000. Approved Methods of the American Association of Cereal
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