Almidón

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Almidón
Estructura del almidón.

El almid√≥n es un polisac√°rido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilopectina. Proporciona el 70-80% de las calor√≠as consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almid√≥n como los productos de la hidr√≥lisis del almid√≥n constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almid√≥n utilizado en la preparaci√≥n 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 ma√≠z (Zea mays), trigo (Triticum spp.), varios tipos de arroz (Oryza sativa), y de algunas ra√≠ces y tub√©rculos, particularmente de patata (Solanum tuberosum), batata (Ipomoea batatas) y mandioca (Manihot esculenta). Los almidones modificados tienen un n√ļmero enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de pel√≠culas, 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 almid√≥n: los grandes lenticulares y los peque√Īos esf√©ricos. En la cebada, los granos lenticulares se forman durante los primeros 15 d√≠as despu√©s de la polinizaci√≥n. Los peque√Īos gr√°nulos, representando un total de 88% del n√ļmero de granos, aparecen a los 18-30 d√≠as posteriores a la polinizaci√≥n.

Los almidones de los cereales contienen peque√Īas cantidades de grasas. Los l√≠pidos asociados al almid√≥n son, generalmente, l√≠pidos polares, que necesitan disolventes polares tales como metanol-agua, para su extracci√≥n. Generalmente el nivel de l√≠pidos en el almid√≥n cereal, est√° entre 0.5 y 1%. Los almidones no cereales no contienen esencialmente l√≠pidos.

Qu√≠micamente es una mezcla de dos polisac√°ridos 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 gr√°nulos de almid√≥n c√©reo tienen parecido grado de cristalinidad que los almidones normales. La disposici√≥n radial y ordenada de las mol√©culas de almid√≥n en un gr√°nulo resulta evidente al observar la cruz de polarizaci√≥n (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarizaci√≥n cuando se colocan los polarizadores a 90¬į entre s√≠. El centro de la cruz corresponde con el hilum, el centro de crecimiento de gr√°nulo.

La amilosa es el producto de la condensaci√≥n de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucos√≠dicos a(1,4), que establece largas cadenas lineales con 200-2500 unidades y pesos moleculares hasta de un mill√≥n; es decir, la amilosa es una a-D-(1,4)-glucana cuya unidad repetitiva es la a-maltosa. Tiene la facilidad de adquirir una conformaci√≥n tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta de h√©lice consta de seis mol√©culas de glucosa. El interior de la h√©lice contiene s√≥lo √°tomos de hidr√≥geno, y es por tanto lipof√≠lico, mientras que los grupos hidroxilo est√°n situados en el exterior de la h√©lice. La mayor√≠a de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. Los dos almidones de ma√≠z com√ļnmente 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 √°rbol; las ramas est√°n 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 m√°s comunes. Algunos almidones est√°n constituidos exclusivamente por amilopectina y son conocidos como c√©reos. La amilopectina de papa es la √ļnica que posee en su mol√©cula grupos √©ster fosfato, unidos m√°s frecuentemente en una posici√≥n O-6, mientras que el tercio restante lo hace en posici√≥n O-3.

Contenido

Forma de los granos de almidón

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

Los tama√Īos y las formas de los granos de almid√≥n de las c√©lulas del endospermo, var√≠a de un cereal a otro; en el trigo, centeno, cebada, ma√≠z, sorgo y mijo, los granos son sencillos, mientras que los de arroz son compuestos. La avena tiene granos sencillos y compuestos predominando estos √ļltimos.

La mayor parte de los granos de almid√≥n de las c√©lulas del endospermo prism√°tico y central del trigo tiene dos tama√Īos: grande, 30-40 micras de di√°metro, y peque√Īo, 1-5 micras, mientras que los de las c√©lulas del endospermo sub-aleurona, son principalmente de tama√Īo intermedio 6-15 micras de di√°metro. En las c√©lulas del endospermo sub-aleurona hay relativamente m√°s prote√≠na y los granos de almid√≥n est√°n menos apretados que en el resto del endospermo.

Tabla: Características del almidón usado en el laboratorio

Origen del almid√≥n M√°rgenes de temperatura de gelificaci√≥n ( ¬į C) Forma del grano Tama√Īo 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 gelatinizaci√≥n pueden ser determinados. Estos estados son: la temperatura de iniciaci√≥n (primera observaci√≥n de la p√©rdida de birrefrigerancia), la temperatura media, la temperatura final de la p√©rdida de birrefrigerancia (TFPB, es la temperatura a la cual el √ļltimo gr√°nulo en el campo de observaci√≥n pierde su birrefrigerancia), y el intervalo de temperatura de gelatinizaci√≥n.

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 insolubilizaci√≥n y la precipitaci√≥n espont√°nea, principalmente de las mol√©culas de amilosa, debido a que sus cadenas lineales se orientan paralelamente y reaccionan entre s√≠ por puentes de hidr√≥geno a trav√©s de sus m√ļltiples hidroxilos; se puede efectuar por diversas rutas que dependen de la concentraci√≥n y de la temperatura del sistema. Si se calienta una soluci√≥n concentrada de amilosa y se enfr√≠a r√°pidamente hasta alcanzar la temperatura ambiente se forma un gel r√≠gido 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
Tama√Īo 5-25 micras 11-41 micras
Temperatura de gelatinizaci√≥n 88-90 ¬įC 58-64 ¬įC
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 morfol√≥gicas diferenciadas con que cuentan los gr√°nulos de almid√≥n seg√ļn la planta a la cual pertenecen, se ha dise√Īado una t√©cnica de investigaci√≥n paleoetnobot√°nica (granos de almid√≥n en arqueolog√≠a) de gran ayuda para la arqueolog√≠a 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 carest√≠as de carnes o frutas merced a dietas ricas en almid√≥n como el que se encuentra en cereales, tub√©rculos y bulbos. Se considera que la capacidad de asimilar el almid√≥n por parte de los ancestros del humano ocurri√≥ unos 2 millones de a√Īos antes del presente y est√° asociado al r√°pido desarrollo del cerebro debido al r√°pido aporte de carbohidratos, los cuales son un excelente combustible para la actividad cerebral. Los animales que se alimentan de bulbos y de tub√©rculos producen masa corporal a partir del almid√≥n con patrones coincidentes con los de los ancestros humanos.

A√ļn entre las poblaciones humanas actuales se encuentran peque√Īas diferencias de dosaje de la AMY1 seg√ļn predomine o no una dieta rica en almid√≥n: la mayor√≠a de los japoneses actuales, con una dieta en la cual abunda el almid√≥n procedente del arroz poseen m√°s gen AMY1 que poblaciones con dietas m√°s carn√≠voras como los turcos yakutas de Siberia o los biaka de √Āfrica.

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

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Wikimedia foundation. 2010.

Sinónimos:

Mira otros diccionarios:

  • almid√≥n ‚ÄĒ m. bioqu√≠m. Polisac√°rido de reserva de origen vegetal de gran importancia como alimento. Su presencia se reconoce por la prueba del lugol (soluci√≥n yodo yodurada) que da un color azulado intenso. Medical Dictionary. 2011. almid√≥n ‚Ķ   Diccionario m√©dico

  • almid√≥n ‚ÄĒ sustantivo masculino 1. Hidrato de carbono abundante en los vegetales, especialmente en las semillas de los cereales y en la patata. 2. Presentaci√≥n comercial de esta sustancia, en polvo, granos o pastillas, que se usa para dar rigidez a los… ‚Ķ   Diccionario Salamanca de la Lengua Espa√Īola

  • almid√≥n ‚ÄĒ (Del art. √°r. al y el gr. ŠľĄőľŌÖőĽőŅőĹ, lat. amyŐÜlum, b. lat. amidum). m. Hidrato de carbono que constituye la principal reserva energ√©tica de casi todos los vegetales. Tiene usos alimenticios e industriales. almid√≥n animal. m. gluc√≥geno. ‚ėõ V. agua de… ‚Ķ   Diccionario de la lengua espa√Īola

  • Almid√≥n ‚ÄĒ (Del lat. vulgar amidum < gr. amylon, no molido, almid√≥n.) ‚Ėļ sustantivo masculino 1 BIOQU√ćMICA Sustancia org√°nica que sirve de reserva a los vegetales y se presenta como semillas en los cereales o tub√©rculos. 2 Producto comercial en forma de… ‚Ķ   Enciclopedia Universal

  • almid√≥n ‚ÄĒ {{ÔľÉ}}{{LM A01813}}{{„Äď}} {{SynA01852}} {{ÔľĽ}}almid√≥n{{ÔľĹ}} ‚ÄĻal¬∑mi¬∑d√≥n‚Äļ {{„Ää}}‚Ėć s.m.{{„Äč}} Hidrato de carbono que se encuentra como sustancia de reserva en casi todos los vegetales, especialmente en las semillas de los cereales: ‚ÄĘ El arroz contiene… ‚Ķ   Diccionario de uso del espa√Īol actual con sin√≥nimos y ant√≥nimos

  • almid√≥n ‚ÄĒ s m Hidrato de carbono que se encuentra como sustancia de reserva en el tallo, ra√≠z y semillas de las plantas. Ya procesado es un polvo blanco, ligero y suave, y se obtiene principalmente de la papa, el ma√≠z, el trigo y otros cereales. Es… ‚Ķ   Espa√Īol en M√©xico

  • almid√≥n ‚ÄĒ sustantivo masculino f√©cula. * * * Sin√≥nimos: ‚Ė† apresto, f√©cula ‚Ķ   Diccionario de sin√≥nimos y ant√≥nimos

  • almid√≥n ‚ÄĒ m. F√©cula, especialmente de los cereales ‚Ķ   Diccionario Castellano

  • Almid√≥n de patata ‚ÄĒ (delante). Se llama almid√≥n de patata , harina de patata o f√©cula de patata al almid√≥n extra√≠do de patatas. Las c√©lulas de la ra√≠z (tub√©rculo) de la patata contiene granos de almid√≥n (leucoplasto). Para extraerlo, las patatas se machacan,… ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • almid√≥n animal ‚ÄĒ V√©ase gluc√≥geno. Diccionario Mosby Medicina, Enfermer√≠a y Ciencias de la Salud, Ediciones Hancourt, S.A. 1999 ‚Ķ   Diccionario m√©dico


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