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

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