Almidón


Almidón
Estructura del almidón.

El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilopectina. Proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panaderia. Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales, particularmente de maíz (Zea mays), trigo (Triticum spp.), varios tipos de arroz (Oryza sativa), y de algunas raíces y tubérculos, particularmente de patata (Solanum tuberosum), batata (Ipomoea batatas) y mandioca (Manihot esculenta). Los almidones modificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente anti-envejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante.

El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que, en la naturaleza se presenta como complejas partículas discretas (gránulos). Los gránulos de almidón son relativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que pueden ser fácilmente mezcladas y bombeadas, incluso a concentraciones mayores del 35%.

Panqueque de "sago" con almidón de maíz.

El trigo, el centeno (Secale cereale) y la cebada (Hordeum vulgare) tienen dos tipos de granos de almidón: los grandes lenticulares y los pequeños esféricos. En la cebada, los granos lenticulares se forman durante los primeros 15 días después de la polinización. Los pequeños gránulos, representando un total de 88% del número de granos, aparecen a los 18-30 días posteriores a la polinización.

Los almidones de los cereales contienen pequeñas cantidades de grasas. Los lípidos asociados al almidón son, generalmente, lípidos polares, que necesitan disolventes polares tales como metanol-agua, para su extracción. Generalmente el nivel de lípidos en el almidón cereal, está entre 0.5 y 1%. Los almidones no cereales no contienen esencialmente lípidos.

Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina; contienen regiones cristalinas y no cristalinas en capas alternadas. Puesto que la cristalinidad es producida por el ordenamiento de las cadenas de amilopectina, los gránulos de almidón céreo tienen parecido grado de cristalinidad que los almidones normales. La disposición radial y ordenada de las moléculas de almidón en un gránulo resulta evidente al observar la cruz de polarización (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarización cuando se colocan los polarizadores a 90° entre sí. El centro de la cruz corresponde con el hilum, el centro de crecimiento de gránulo.

La amilosa es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos a(1,4), que establece largas cadenas lineales con 200-2500 unidades y pesos moleculares hasta de un millón; es decir, la amilosa es una a-D-(1,4)-glucana cuya unidad repetitiva es la a-maltosa. Tiene la facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta de hélice consta de seis moléculas de glucosa. El interior de la hélice contiene sólo átomos de hidrógeno, y es por tanto lipofílico, mientras que los grupos hidroxilo están situados en el exterior de la hélice. La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. Los dos almidones de maíz comúnmente conocidos como ricos en amilosa que existen comercialmente poseen contenidos aparentes de masa alrededor del 52% y del 70-75%.

La amilopectina se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular similar a la de un árbol; las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces a-D-(1,6), localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa. Su peso molecular es muy alto ya que algunas fracciones llegan a alcanzar hasta 200 millones de daltones. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos. La amilopectina de papa es la única que posee en su molécula grupos éster fosfato, unidos más frecuentemente en una posición O-6, mientras que el tercio restante lo hace en posición O-3.

Contenido

Forma de los granos de almidón

Granos de almidón en células de patata visto con escaner de barrido.

Los tamaños y las formas de los granos de almidón de las células del endospermo, varía de un cereal a otro; en el trigo, centeno, cebada, maíz, sorgo y mijo, los granos son sencillos, mientras que los de arroz son compuestos. La avena tiene granos sencillos y compuestos predominando estos últimos.

La mayor parte de los granos de almidón de las células del endospermo prismático y central del trigo tiene dos tamaños: grande, 30-40 micras de diámetro, y pequeño, 1-5 micras, mientras que los de las células del endospermo sub-aleurona, son principalmente de tamaño intermedio 6-15 micras de diámetro. En las células del endospermo sub-aleurona hay relativamente más proteína y los granos de almidón están menos apretados que en el resto del endospermo.

Tabla: Características del almidón usado en el laboratorio

Origen del almidón Márgenes de temperatura de gelificación ( ° C) Forma del grano Tamaño del grano (nm)
Trigo 58 - 64 Lenticular Redondo 20-352-10

Gelatinización

Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría, pero pueden contener agua al aumentar la temperatura, es decir los gránulos de almidón sufren el proceso denominado gelatinización o gelificación. Durante la gelatinización se produce la lixiviación de la amilosa, la gelatinización total se produce normalmente dentro de un intervalo más o menos amplio de temperatura, siendo los gránulos más grandes los que primero gelatinizan.

Los diversos estados de gelatinización pueden ser determinados. Estos estados son: la temperatura de iniciación (primera observación de la pérdida de birrefrigerancia), la temperatura media, la temperatura final de la pérdida de birrefrigerancia (TFPB, es la temperatura a la cual el último gránulo en el campo de observación pierde su birrefrigerancia), y el intervalo de temperatura de gelatinización.

Al final de este fenómeno se genera una pasta en la que existen cadenas de amilosa de bajo peso molecular altamente hidratadas que rodean a los agregados, también hidratados, de los restos de los gránulos.

Retrogradación

Se define como la insolubilización y la precipitación espontánea, principalmente de las moléculas de amilosa, debido a que sus cadenas lineales se orientan paralelamente y reaccionan entre sí por puentes de hidrógeno a través de sus múltiples hidroxilos; se puede efectuar por diversas rutas que dependen de la concentración y de la temperatura del sistema. Si se calienta una solución concentrada de amilosa y se enfría rápidamente hasta alcanzar la temperatura ambiente se forma un gel rígido y reversible, pero si las soluciones son diluidas, se vuelven opacas y precipitan cuando se dejan reposar y enfriar lentamente.

La retrogradación esta directamente relacionada con el envejecimiento del pan, las fracciones de amilosa o las secciones lineales de amilopectina que retrogradan, forman zonas con una organización cristalina muy rígida, que requiere de una alta energía para que se rompan y el almidón gelatinice.

ANEXO (19-01-08): Las moléculas de amilosa y amilopectina están dispersas en la solución acuosa (gelatinizada) de almidón. Después del enfriamiento, las porciones lineales de varias moléculas se colocan paralelamente debido a la formación de enlaces H. Esto obliga a las moléculas de agua a apartarse y a permitir que las moléculas cristalicen juntas.

Cuando se disuelve el almidón en agua, la estructura cristalina de las moléculas de amilosa y amilopectina se pierde y éstas se hidratan, formando un gel, es decir, se gelatiniza. Si se enfría este gel, e inclusive si se deja a temperatura ambiente por suficiente tiempo, las moléculas se reordenan, colocándose las cadenas lineales de forma paralela y formando puentes de hidrógeno. Cuando ocurre este reordenamiento, el agua retenida es expulsada fuera de la red (proceso conocido como sinéresis), es decir, se separan la fase sólida (cristales de amilosa y de amilopectina) y la fase acuosa (agua líquida).

El fenómeno de sinéresis puede observarse en la vida cotidiana en las cremas de pastelería, yogures, salsas y purés.

Para ver una imagen de este proceso se puede ir a: http://www.landfood.ubc.ca/courses/fnh/301/water/waterq5.htm

Gelificación

Tipo de almidón Maíz Trigo
Amilosa 27 % 24 %
Forma del gránulo Angular poligonal, esférico Esférico o lenticular
Tamaño 5-25 micras 11-41 micras
Temperatura de gelatinización 88-90 °C 58-64 °C
Características del gel Tiene una viscosidad media, es opaco y tiene una tendencia muy alta a gelificar Viscosidad baja, es opaco y tiene una alta tendencia a gelificar

Almidón y arqueología

Grano de almidón de marunguey (Zamia amblyphyllidia) recuperado en herramienta lítica.
Sitio Utu-27, Puerto Rico (ca. 1100 dC).

Debido a las cualidades morfológicas diferenciadas con que cuentan los gránulos de almidón según la planta a la cual pertenecen, se ha diseñado una técnica de investigación paleoetnobotánica (granos de almidón en arqueología) de gran ayuda para la arqueología de las regiones tropicales del mundo.

Muchas plantas, sobre todo tuberosas y de semillas, no habían podido ser identificadas en los contextos arqueológicos de los trópicos, situación que arrestaba el conocimiento que se podía tener sobre la importancia que tuvieron las plantas para los pueblos antiguos de estas áreas. Los gránulos de almidón, al ser estructuras perdurables en las herramientas arqueológicas relacionadas con la producción de alimentos y otros derivados, pueden ser recuperados e identificados. El proceso de extracción de almidones de herramientas arqueológicas comienza con la recolección de muestras de sedimentos en los poros, grietas y fisuras de dichas herramientas para luego someterlas a un proceso de separación química (por medio de centrifugación con cloruro de cesio).

Gracias a la aplicación del estudio de granos de almidón en arqueología, en la actualidad existen varias investigaciones sobre el origen y evolución de las plantas en el neotrópico americano que han servido para comenzar a trazar, de manera efectiva, muchas de las dinámicas bioculturales en torno al desarrollo de las plantas económicas (silvestres y domésticas) y de la complejidad sociocultural de los pueblos indígenas.

Almidón y evolución humana

Investigaciones concluidas en septiembre de 2007 realizadas por el equipo dirigido por Nathaniel Domihy han demostrado que el Homo sapiens (el ser humano) posee copias adicionales de un gen denominado AMY1 el cual es básico para sintetizar la enzima amilasa en las glándulas salivales y, en el páncreas. Concretamente, el ser humano posee más AMY1 que los demás primates (triplica en cantidad a sus parientes vivos más cercanos: los chimpancés y los bonobos).
Esta copia abundante de AMY1 en el ser humano le ha posibilitado sobrevivir ante carestías de carnes o frutas merced a dietas ricas en almidón como el que se encuentra en cereales, tubérculos y bulbos. Se considera que la capacidad de asimilar el almidón por parte de los ancestros del humano ocurrió unos 2 millones de años antes del presente y está asociado al rápido desarrollo del cerebro debido al rápido aporte de carbohidratos, los cuales son un excelente combustible para la actividad cerebral. Los animales que se alimentan de bulbos y de tubérculos producen masa corporal a partir del almidón con patrones coincidentes con los de los ancestros humanos.

Aún entre las poblaciones humanas actuales se encuentran pequeñas diferencias de dosaje de la AMY1 según predomine o no una dieta rica en almidón: la mayoría de los japoneses actuales, con una dieta en la cual abunda el almidón procedente del arroz poseen más gen AMY1 que poblaciones con dietas más carnívoras como los turcos yakutas de Siberia o los biaka de África.

Pero, no todas parecen ser ventajas en la capacidad humana de consumir y metabolizar el almidón, sus carbohidratos de combustión rápida parecen provocar la afección llamada síndrome de hígado graso, tal afección se vería particularmente potenciada cuando a una dieta muy abundante en almidón (con elevado índice glucémico) se le suma un modo de vida sedentario como el que es frecuente en las sociedades urbanas contemporáneas.

Véase también

Referencias

  1. Bello, L.A. y O. Paredes (1999) “El almidón: lo comemos, pero no lo conocemos”. Perspectivas, 50 (3): 29-33.
  2. Berman, M.J. y D. Pearsall (2008) “At the Crossroads: Starch Grain and Phytolith Analyses in Lucayan Prehistory”. Latin American Antiquity, 19(2): 181-203.
  3. Czaja, A.Th. (1978) “Structure of Starch Grains and the Classification of Vascular Plant Families”. Taxon, 27(5-6): 463-470.
  4. Dickau, R., A.J. Ranere y R.G. Cooke (2007) “Starch grain evidence for the preceramic dispersals of maize and root crops into tropical dry and humid forests of Panamá”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 104(9): 3651-3656.
  5. Gott, B., H. Barton, D. Samuel y R. Torrence (2006) “Biology of starch”. R. Torrence y H. Barton (eds.), Ancient Starch Research. pp. 35-45. Left Coast Press, California.
  6. Haslam, M. (2004) “The Decomposition of Starch Grains in Soils: Implications for Archaeological Residue Analyses”. Journal of Archaeological Science, 31 (12): 1715-1734.
  7. Loy, T., M. Spriggs y S. Wickler (1992) “Direct Evidence for Human Use of Plants 28,000 years ago: Starch Residues on Stone Artefacts from the Northern Solomon Islands”. Antiquity, 66: 898-912.
  8. Oliver, J.R. (2005) “Comentarios en torno a ‘La temprana introducción y uso de algunas plantas domésticas, silvestres y cultivos en Las Antillas precolombinas’ de Jaime Pagán Jiménez et al.” Diálogo Antropológico, 3(10): 35-41.
  9. Pagán Jiménez, J.R. (2002) “Agricultura precolombina de Las Antillas: retrospección y análisis”. Anales de Antropología, 36: 43-91.
  10. Pagán Jiménez, J.R. (2003) “Retornando a lo básico: los restos macrobotánicos en paleoetnobotánica y el caso de Puerto Rico y Las Antillas”. Antropología y Técnica, 7: 39-54.
  11. Pagán Jiménez, J.R. (2005) “En diálogo con José R. Oliver y Reniel Rodríguez Ramos. La emergencia de la temprana producción de vegetales en nuestros esquemas investigativos (mentales) y algunos fundamentos metodológicos del estudio de almidones”. Diálogo Antropológico, 3 (10): 49-55.
  12. Pagán Jiménez, J.R. (2007) De antiguos pueblos y culturas botánicas en el Puerto Rico indígena. El archipiélago borincano y la llegada de los primeros pobladores agroceramistas. BAR International Series/Paris Monographs in American Archaeology #18, Archaeopress, Oxford.
  13. Pagán Jiménez, J.R., M.A. Rodríguez López, L.A. Chanlatte Baik e Y. Narganes Storde (2005) “La temprana introducción y uso de algunas plantas domésticas, silvestres y cultivos en Las Antillas precolombinas. Una primera revalorización desde la perspectiva del ‘arcaico’ de Vieques y Puerto Rico”. Diálogo Antropológico, 3 (10): 7-33.
  14. Pagán Jiménez, J.R. y J.R. Oliver (2008) “Starch Residues on Lithic Artifacts from Two Contrasting Contexts in Northwestern Puerto Rico: Los Muertos Cave and Vega de Nelo Vargas Farmstead”, Corinne Hoffman, Menno Hoogland y A. van Gijn (eds.), Crossing the Borders: New Methods and Techniques in the Study of Archaeological Materials from the Caribbean. pp. 137-158. University of Alabama Press, Tuscaloosa.
  15. Pearsall, D. (2000) Paleoethnobotany. A Handbook of Procedures. Segunda edición revisada. Academic Press. San Diego.
  16. Pearsall, D., K. Chandler-Ezell y J.A. Zeidler (2004) “Maize in Ancient Ecuador: Results of Residue Analysis of Stone Tools from the Real Alto Site”. Journal of Archaeological Science, 31 (4): 423-442.
  17. Perry, L. (2005) “Reassessing the Traditional Interpretation of Manioc Artifacts in the Orinoco Valley of Venezuela”. American Antiquity, 16(4): 409-426.
  18. Perry, L., R. Dickau, S. Zarrillo, I. Holst, D. Pearsall, D. Piperno, M.J. Berman, R.G. Cooke, K. Rademaker, A.J. Ranere, J.S. Raymond, D.H. Sandweiss, F. Scaramelli, K. Tarble, J.A. Zeidler (2007), “Starch Fossils and the Domestication and Dispersal of Chili Peppers (Capsicum spp. L.) in the Americas”, Science, 315(5814): 986-988.
  19. Pestle, W., L.A. Curet, J. Laffon y E. Crespo (2008) “Los muertos sí hablan: estudio preliminar de análisis químico, genético y osteológico de restos humanos de Puerto Rico”. Boletín del Museo del Hombre Dominicano, XXXV(42): 173-184.
  20. Piperno, D. e I. Holst (1998) “The Presence of Starch Grains on Prehistoric Stone Tools from the Humid Neotropics: Indications of Early Tuber Use and Agriculture in Panamá”. Journal of Archaeological Science, 25 (8): 765-776.
  21. Piperno, D. y D. Pearsall (1998) The Origins of Agriculture in the Lowland Neotropics. Academic Press, San Diego.
  22. Reichert, E.T. (1913) The Differentiation and Specificity of Starches in Relation to Genera, Species, Etc. Carnegie Institution of Washington, Washington D.C.
  23. Rodríguez Ramos, R. (2005) “Comentario al artículo de Jaime Pagán Jiménez et al. La temprana introducción y uso de algunas plantas domésticas, silvestres y cultivos en Las Antillas precolombinas”. Diálogo Antropológico, 3(10): 43-47.
  24. Rodríguez Suárez, R. y J.R. Pagán Jiménez (2008) “The Burén in Cuban Precolumbian Archaeology: New Insights About Plant and Clay Griddle Use During the Late Ceramic Age of Western Caribbean Through Starch Analysis”, Corinne Hoffman, Menno Hoogland y A. van Gijn (eds.), Crossing the Borders: New Methods and Techniques in the Study of Archaeological Materials from the Caribbean. pp. 159-169. University of Alabama Press, Tuscaloosa.

Wikimedia foundation. 2010.

Sinónimos:

Mira otros diccionarios:

  • almidón — m. bioquím. Polisacárido de reserva de origen vegetal de gran importancia como alimento. Su presencia se reconoce por la prueba del lugol (solución yodo yodurada) que da un color azulado intenso. Medical Dictionary. 2011. almidón …   Diccionario médico

  • almidón — sustantivo masculino 1. Hidrato de carbono abundante en los vegetales, especialmente en las semillas de los cereales y en la patata. 2. Presentación comercial de esta sustancia, en polvo, granos o pastillas, que se usa para dar rigidez a los… …   Diccionario Salamanca de la Lengua Española

  • almidón — (Del art. ár. al y el gr. ἄμυλον, lat. amy̆lum, b. lat. amidum). m. Hidrato de carbono que constituye la principal reserva energética de casi todos los vegetales. Tiene usos alimenticios e industriales. almidón animal. m. glucógeno. ☛ V. agua de… …   Diccionario de la lengua española

  • Almidón — (Del lat. vulgar amidum < gr. amylon, no molido, almidón.) ► sustantivo masculino 1 BIOQUÍMICA Sustancia orgánica que sirve de reserva a los vegetales y se presenta como semillas en los cereales o tubérculos. 2 Producto comercial en forma de… …   Enciclopedia Universal

  • almidón — {{#}}{{LM A01813}}{{〓}} {{SynA01852}} {{[}}almidón{{]}} ‹al·mi·dón› {{《}}▍ s.m.{{》}} Hidrato de carbono que se encuentra como sustancia de reserva en casi todos los vegetales, especialmente en las semillas de los cereales: • El arroz contiene… …   Diccionario de uso del español actual con sinónimos y antónimos

  • almidón — s m Hidrato de carbono que se encuentra como sustancia de reserva en el tallo, raíz y semillas de las plantas. Ya procesado es un polvo blanco, ligero y suave, y se obtiene principalmente de la papa, el maíz, el trigo y otros cereales. Es… …   Español en México

  • almidón — sustantivo masculino fécula. * * * Sinónimos: ■ apresto, fécula …   Diccionario de sinónimos y antónimos

  • almidón — m. Fécula, especialmente de los cereales …   Diccionario Castellano

  • Almidón de patata — (delante). Se llama almidón de patata , harina de patata o fécula de patata al almidón extraído de patatas. Las células de la raíz (tubérculo) de la patata contiene granos de almidón (leucoplasto). Para extraerlo, las patatas se machacan,… …   Wikipedia Español

  • almidón animal — Véase glucógeno. Diccionario Mosby Medicina, Enfermería y Ciencias de la Salud, Ediciones Hancourt, S.A. 1999 …   Diccionario médico


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