Embed Size (px)
Citation preview
Propiedades fisicoquímicas y funcionales del almidón de arroz
(Oryza sativa L) blanco e integral
Physicochemical and functional properties of white and brown
rice (Oryza sativa L) starch
Martínez Jader1 *, Hernández Jennifer1, Arias Anlly1
1 Facultad de Ingeniería. Programa de Tecnología en Alimentos. Universidad del Valle-
Sede Palmira. Carrera 31 Avenida la Carbonera. Valle del Cauca. Colombia
Autor responsable: Jader Martínez Girón
E-mail: * [email protected]
RESUMEN: En este estudio se evaluaron las propiedades fisicoquímicas y la funcionalidad
tecnológica del almidón de arroz blanco e integral durante su cocción. Se realizó la
comparación proximal del arroz blanco e integral crudo y cocido y a su vez la funcionalidad
del almidón (amilosa y amilopectina) en términos de la temperatura y entalpía de
gelatinización, absorción de agua, poder de hinchamiento, capacidad de rehidratación,
retrogradación y sinéresis. Los resultados porcentuales del análisis proximal indicaron que
existe una diferencia significativa (p<0,01) en relación con la composición del arroz crudo y
cocido. Por otra parte, en relación a la composición fisicoquímica y funcional del almidón de
arroz blanco e integral se presentaron diferencias significativas (p<0,05) respectivamente
en contenido de humedad 8,34% a 8,65%, cenizas 0,11% a 0,72%, proteína 0,15% a
0,21%, grasa 0,18% a 0,23%, fibra cruda 0,76% a 1,56%, amilosa 21,53% a 19,73%,
amilopectina 78,47% a 80,27%, temperatura final de gelatinización 72,48°C a 74,22°C,
entalpia de gelatinización de 8,45J/g a 9,11J/g. Finalmente en la evaluación de las
propiedades hidrodinámicas el almidón de arroz integral presentó un mayor porcentaje de
absorción de agua, poder de hinchamiento, capacidad de rehidratación y retrogradación en
comparación con el almidón de arroz blanco quien presentó el mayor porcentaje de
sinéresis.
Palabras claves: Absorción, gelatinización, hinchamiento, retrogradación, sinéresis.
ABSTRACT: In this study, the physicochemical properties and the technological function of
the white and brown rice starch were evaluated during boiling. A proximal comparison was
made between white and brown rice as raw as cooked, and at the same time the functionality
of the starch (amylose and amylopectin) was assessed in terms of temperature and the
enthalpy of the gelatinization, water absorption, power of swelling, rehydration, retrogression
and syneresis. The results in the percentage of the proximal analysis concluded that there
is a significant difference (p<0,01) in relation with the composition of the rice either raw or
cooked. On the other hand, in relation with the physical-chemical composition and its
functional property either white or brown rice, differences were respectively (p<0,05) in
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -15
moisturizing 8.34% to 8.65%, ashes 0.11% to 0.72%, protein 0.15% to 0.21%, fat 0.18% to
0.23%, raw fiber 0.76% to 1.56%, amylose 21,53% to 19,73%, amylopectin 78,47% to
80,27%, final temperature of gelatinization 72,48°C to 74,22°C, enthalpy of gelatinization
from 8,45J/g to 9,11J/g. Finally, in the assessment in the hydrodynamic properties, the
brown rice starch showed a major percentage of water absorption, power of swelling,
rehydration capacity and retrogression compared to that of the white rice starch, which
showed the major percentage in syneresis.
Key words: Absorption, gelatinization, swelling, retrogression, syneresis
I. INTRODUCCIÓN:
En Colombia el arroz (Oryza sativa L)
es el tercer producto agrícola de mayor
extensión, después del café y el maíz,
siendo el arroz una fuente importante de
glúcidos, proteínas y lípidos que se
transforman con el procesamiento y
preparación del consumo usual (FAO
2005; Toro y otros 2011). A nivel mundial
el arroz es uno de los cultivos de cereales
más importantes, debido a su producción
en todos los continentes, convirtiéndolo
en uno de los principales alimentos de la
población mundial (FAO 2005).
Generalmente se consume el arroz
blanco e integral, siendo este último el de
menor consumo, a pesar de su gran valor
nutricional y su capacidad de retardar o
prevenir la oxidación de otras moléculas.
Sin embargo, este tipo de arroz tiene una
desventaja ya que necesita más tiempo
para su cocción que el arroz blanco
(alrededor de una hora y media) (Colina y
Guerra 2009).
Por otra parte, al aplicar procesos
tecnológicos, durante la producción,
elaboración, transformación y
almacenamiento del arroz, se logran
obtener cambios físicos y químicos, como
modificaciones del olor, color, sabor,
textura, volumen y peso. A su vez se logra
desnaturalizar y gelatinizar las proteínas,
aumentando su capacidad de absorción
de agua. Este tipo de cereal al ser
preparado con agua retiene gran volumen
hasta alcanzar el punto máximo de
hinchamiento, el cual está ligado a la
gelatinización y a la capacidad de
rehidratación, mientras que los cambios
químicos afectan la composición
molecular en el reordenamiento de
grasas, carbohidratos, vitaminas y
minerales; alterando su estructura (Toro y
otros 2011). Cuando este tipo de alimento
se somete al calor también aporta un
beneficio al cumplir con la función de
inhibir o destruir la proliferación
microbiana (Torres y otros 2015).
El almidón consta de una molécula que tiene dos polisacáridos que son la amilosa y amilopectina, lo cual lo convierten en un carbohidrato complejo, subdividido en largas cadenas de moléculas de glucosa. Generalmente el 20% es amilosa y el 80% amilopectina, cuya proporción influye notablemente en las propiedades y usos de este material. El arroz también contiene alta cantidades de ácido glutámico, ácido aspártico, y pequeñas cantidades de lisina. (FAO 2005). El almidón que posee el grano de arroz es
el polisacárido que hace parte de la
reserva de energía, y la principal fuente de
calorías de la humanidad; ya que es muy
abundante en la naturaleza. El almidón es
obtenido por plantas superiores con
ayuda de métodos físicos que son
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -16
aplicados a los tubérculos como el de la
papa, cereales como el trigo, el grano de
arroz y el maíz. El arroz por ser
principalmente un hidrato de carbono se
puede utilizar en varias áreas o en
diferentes industrias, como en la
farmacéutica, biotecnología, química y en
la más utilizada que es la industria
alimentaria. (Torres y otros 2015).
También el suministro del salvado del arroz al ser un producto natural puede ser empleado como un suplemento nutricional (Kahlon y otros 1998, Orthoefer 1996, Tasadora y otros 2007). Adicionalmente, el alto consumo del grano de arroz se debe a su aporte nutricional al organismo y a los diferentes tipos de culturas que hay en el mundo; más del 65% de los nutrientes del arroz se encuentran en el salvado. Las proteínas son ricas en albúminas y globulinas logrando así tener un buen balance en el contenido de lisina disponible (Hamada 2000, Pacheco y otros 2009).
II. MATERIALES Y MÉTODOS Materia prima
Se utilizó arroz integral y arroz blanco grado comercial tipo 1, con calidad NTC 671. Ambos productos fueron adquiridos en un supermercado local en la Ciudad de Palmira, Valle del Cauca-Colombia. La preparación del arroz (remojo, cocción y secado) fue realizado de acuerdo con los métodos sugeridos por (Zhou y otros 2007, Colina y Guerra 2009). Caracterización fisicoquímica
Se realizaron mediciones de humedad por secado de estufa a 105°C, extracto etéreo (grasa) por método
Soxhlet, proteína total por método Kjeldahl, fibra por método de digestión, cenizas por calcinación en mufla a 550°C y carbohidratos por método diferencial. Todos estos anteriores análisis siguiendo la metodología descrita por (AOAC 2005). El porcentaje de amilosa fue determinado mediante el método (ISO 6647-1:2007) y el porcentaje de amilopectina fue calculado por diferencia porcentual en relación con el contenido de amilosa presente en cada una de las muestras evaluadas. Caracterización funcional
La caracterización funcional consistió en la evaluación de la gelatinización, el poder de hinchamiento, índice de absorción de agua, poder de rehidratación, retrogradación y sinéresis. Las metodologías empleadas se describen a continuación: Gelatinización
La gelatinización se determinó mediante (CDB), utilizando un equipo DSC 7 Perkin Elmer, a una velocidad de calentamiento de 10-12 °C/min, desde 28 a 125 °C. La temperatura inicial de gelatinización, la temperatura pico de gelatinización, la temperatura final de gelatinización y la entalpía de gelatinización se obtuvieron del termograma resultante. Poder de hinchamiento e índice de absorción de agua
El poder de hinchamiento (PH) y el índice de absorción de agua (IAA) fue determinado por el método reportado por (Wang y otros 2010) con algunas modificaciones, utilizando las ecuaciones 1 y 2:
PH = Peso de sedimento
Masa de almidón seco × (100% − % Total de sobrenadante seco) Ec. (1)
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -17
IAA = Peso de sedimiento
Peso de almidón seco Ec. (2)
Poder de rehidratación
El poder de rehidratación fue determinado por el método propuesto por (Colina y Guerra 2009) con algunas modificaciones. Se mezclaron 5 gramos de muestra con 200 mL de agua destilada, se calentó suavemente por 10 min y se procedió a filtrar durante 1 min. El poder de rehidratación fue calculado como la relación de pesos entre el arroz rehidratado y seco. Retrogradación
El porcentaje de retrogradación (% R) fue calculado empleando la ecuación 3 reportada por (Sandoval y otros 2007).
% R = ∆HR
∆H × 100 Ec. (3)
Donde ΔHR corresponde a la
entalpía de fusión de los cristales retrogradados del almidón gelatinizado de arroz y ΔH es la entalpía inicial de gelatinización del almidón. Sinéresis
La sinéresis fue determinada por el método reportado por (Singh y otros 2006) el cual consistió en medir el porcentaje de agua liberado de la suspensión de almidón después de centrifugar a 3000 rpm por 20 minutos. Análisis estadístico
Los datos fueron expresados como promedio ± desviación estándar. Las diferencias analíticas entre el arroz blanco y arroz integral fueron comparadas utilizando el test t–Student con cinco repeticiones en cada uno de los tratamientos efectuados. El tratamiento de datos fue evaluado bajo el paquete estadístico SPSS para Windows v.18.
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla 1 se presenta el análisis
proximal (g/100 g) en muestras de arroz
blanco e integral crudo y cocido. Todas las
variables evaluadas presentaron
diferencias significativas (P< 0,01) según
el tratamiento aplicado. Se puede apreciar
que el porcentaje de humedad varía
significativamente entre el arroz crudo y
cocido. Esta propiedad está directamente
relacionada con la facilidad que tienen los
grupos OH- de establecer puentes de
hidrógeno con el agua. El porcentaje de
humedad para el arroz blanco crudo e
integral fue de 10,87% y 9,76%
respectivamente. En este sentido (Peña y
otros 1983) reportaron que el arroz blanco
crudo presenta un promedio de humedad
que se encuentra en un rango de 10,37%
a 11,12%. Por otra parte, la cocción el
arroz incrementa su valor a un promedio
de 68,52% a 71,00% según (Toro y otros
2011) resultados que son similares a los
encontrados en este
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -18
Tabla 1. Análisis proximal (g/100g) en muestras de arroz blanco e integral crudo y cocido
Producto % Humedad % Cenizas % Proteína % Grasa % Carbohidratos
Arroz blanco crudo 10,87±0,02b 0,67±0,04a 7,87±1,05a 1,14±0,06a 79,45±2,45a
Arroz blanco cocido 70,12±0,01a 0,28±0,01b 2,96±0,34b 0,44±0,03b 26,20±1,04b
Arroz integral crudo 9,76±0,07b 1,27±0,05a 9,21±1,14a 2,86±0,17a 76,90±3,22a
Arroz integral cocido 72,64±1,12a 0,86±0,08b 3,41±0,57b 0,78±0,06b 22,31±0,98b
a,b: Los valores de una misma línea y de un misma muestra acompañados de una letra diferente son significativamente
diferentes (P < 0,01).
estudio en la cocción del arroz
blanco el cual fue de 70,12% y en integral
72,64%. En relación con lo anterior
(Colina y Guerra, 2009) reportaron una
absorción de agua moderada de 52,62%
y 73,17% en arroz integral. Otros autores
han evaluado el contenido de humedad
en otros cereales reportando valores para
ñame entre 8,66% a 10,22 %, yuca de
7,80% a 8,47%, papa 8,50%, sagú
10,50%, maíz 9,90%, camote 9,83%
(Alvis y otros 2008; Hernández y otros
2008; Torres y otros 2013).
El porcentaje de ceniza para el arroz
blanco crudo e integral fue de 0,67% y
1,27% respectivamente. En relación con
lo anterior (Juliano y Bechtel, 1985)
reportaron valores entre 1,0 a 1,5%. (Alvis
y otros 2008) reportaron cenizas en ñame
de 0,69% y 0,44% en papa. En relación
con el porcentaje de proteína el arroz
blanco utilizado presentó un valor de
7,87% y el integral 9,21% estos
resultados están acordes con la
información reportada en la literatura para
almidón de arroz blanco 5,80-7,70% más
en el arroz integral 7,10-8,30 % (Juliano y
Bechtel 1985). A su vez (Hernández y
otros 2015) informan que el contenido de
proteína en el grano de arroz blanco crudo
oscila entre 7 y 8 %. El porcentaje de
lípidos contenidos en el arroz integral y en
el blanco difieren significativamente entre
sí por la composición de ácidos grasos
poliinsaturados. En relación con el
porcentaje de hidratos de carbono
(carbohidratos) se observa una diferencia
significativa entre el arroz crudo y cocido
en ambos tipos de arroz, esto se puede
explicar por el desdoblamiento del
almidón por el efecto de la temperatura
durante la cocción. Otros autores han
evaluado el contenido el contenido de
almidón en otros cereales encontrando
para el ñame un rango de 25,87% a 27,89
% y en papa un rango del 24 -26 % (Alvis
y otros 2008).
En la Tabla 2 se presenta la
composición química y funcional del
almidón de arroz blanco e integral. Todas
las variables evaluadas presentaron
diferencias significativas (P < 0,05) según
el tratamiento aplicado. El contenido de
humedad en el almidón de arroz blanco
fue de 8,34% y de 8,65% para el arroz
integral; estos resultados concuerdan con
la investigación realizada sobre el almidón
nativo de ñame por (Jinsong y otros
2006). El porcentaje de proteína para el
almidón de arroz blanco fue del 0,15%
mientras que el arroz integral reflejo un
valor de 0,21%, el porcentaje de grasa en
el arroz blanco fue de 0,18% y en arroz
integral 0,23% ambos arroces sin
embargo poseen un contenido graso muy
bajo ya que ninguno supera los 2 g por
cada 100 g. Se ha reportado valores de
grasa para el salvado de arroz del 20,50%
y un porcentaje de proteína de 14,50%
según (Bornet y otros 1989, Pacheco y
otros 2002, Tazakori y otros 2007). En los
valores de la fibra cruda se encontró
0,76% para el arroz blanco y 1,56% en el
arroz integral, se aprecia que el tipo de
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -19
arroz que mayor contenido de fibra cruda
contiene es el arroz integral indicando
mayores contenidos de celulosa,
hemicelulosa y lignina en su estructura.
Otros autores han evaluado el contenido
de fibra dietética en frutas y semillas. Por
ejemplo, el fruto de la guanábana
presenta un rango de 4,31% a 4,33%
(Guerra y otros 2004, Enweani y otros
2004), por otra
Tabla 2. Composición química y funcional del almidón de arroz blanco e integral
Variable Almidón de arroz blanco
Almidón de arroz integral
% Humedad 8,34 ± 1,12b 8,65 ±1,09a
% Proteína 0,15 ± 0,03b 0,21 ± 0,04a
% Grasa 0,18 ± 0,01b 0,23 ± 0,01a
% Fibra cruda 0,76 ± 0,04b 1,56 ± 0,07a
% Cenizas 0,11 ± 0,01b 0,72 ± 0,12a
% Amilosa 21,53 ± 0,02a 19,73 ± 0,25b
% Amilopectina 78,47 ± 3,57b 80,27 ± 4,56a
Temperatura inicial de gelatinización (°C)
62,48 ± 2,45b 65,89 ± 3.87a
Temperatura pico de gelatinización (°C)
67,39 ± 1,56b 68,14 ± 2,34a
Temperatura final de gelatinización (°C)
72,48 ± 1,12b 74,22 ± 2,61a
Entalpia de gelatinización (J/g) 8,45 ± 0,25b 9,11 ± 0,77a
a,b: Los valores de una misma línea y de una misma muestra acompañados de una letra diferente son significativamente diferentes (P < 0,05).
parte también se habla sobre las
semillas de lupinos silvestres que poseen
fibra dietética donde las semillas revelan
una mayor variación con valores entre
17,72 g/ 100 g (L. exaltatus) a 27,93 g/100
g (L. rotundiflorus) (Valdés y otros 2015).
En relación con el porcentaje de cenizas
se apreció que el arroz integral posee un
mayor porcentaje siendo éste de 0,72% y
el del arroz blanco de 0,11%; indicando
que el arroz integral posee un alto
contenido de minerales. En relación con lo
anterior en otras investigaciones se han
reportado valores sobre el porcentaje de
ceniza en salvado del arroz estabilizado
de 8,50 % y en la harina de trigo de 0,47%
(Pacheco y otros 2009). Por otra parte, el
almidón de arroz blanco e integral está
compuesto por dos polímeros. El primero
de ellos es lineal denominado amilosa la
cual es una cadena larga y un poco
ramificada que cuando entra al contacto
con el agua caliente se tiende a disolver
de manera compacta y ordenada
manteniendo su estructura lineal
haciendo predominar la gelificación,
debido a que forma estructuras
tridimensionales obteniendo en este
estudio resultados para el arroz blanco de
21,53% y para el integral de 19,73%. El
segundo de ellos consiste en una cadena
ramificada denominada amilopectina que
es la más compleja y formada por
cadenas de ramificación más cortas, lo
cual hace más difícil que se agrupen en
contacto con el agua caliente, lográndose
así que el arroz quede con ligera
viscosidad. En este sentido otras
investigaciones han evaluado el
contenido de amilosa y amilopectina en
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -20
otros tipos de cereales encontrando
resultados variables. Tenemos el caso del
almidón de camote y yuca, donde se han
encontrado valores de 32,15% a 34,16%
de amilosa en el camote y en yuca de
15,90% a 22,40%. Adicionalmente
contenidos de amilopectina en almidones
de makal 76,40%, sagú 77,30%, camote
80,40%, yuca 83,00%, maíz 71,70% y
papa 79,00% (Hernández y otros 2008).
De acuerdo con lo anterior el porcentaje
de amilopectina del almidón de arroz
blanco (78,47%) y el almidón de arroz
integral (80,27%) evaluados en este
estudio presentan mayores contenidos de
amilopectina al compararlos con el
almidón de makal, sagú y maíz, siendo
inferiores al del almidón de yuca y camote.
En relación con las propiedades térmicas
de hidratación la temperatura inicial de
gelatinización es un proceso importante
durante la cocción del arroz debido a que
es el proceso por el cual los gránulos del
almidón que son insolubles al agua fría
poseen una estructura ordenada a una
respetiva temperatura de hidratación en la
cual se hinchan y aumenten su volumen
ya que retienen agua (CRA). En el arroz
blanco se obtuvo un valor de 62,48°C y en
el integral de 65,89°C, en otras
investigaciones sobre los gránulos de
almidón de makal y sagú se observó una
mayor temperatura de gelatinización
(78,40 y 4,9°C respectivamente). Sin
embargo, los resultados son inferiores al
del almidón de camote y papa con valores
de 61,30°C y 65,20°C respectivamente
(Hernández y otros 2008). En la
temperatura pico de gelatinización el
arroz blanco presentó un valor de 67,39°C
más bajo que el del arroz integral el cual
se encuentra con 68,14°C. En aportes
realizados en otras investigaciones sobre
sémolas, granillos y harina de maíz
nixtamalizado se halló valores de las
harinas de maíz nixtamalizado de 81,03°C
± 1.72 comparados con los obtenidos en
sémolas y granillos de 73,50°C ± 2.57 y
75,46°C ± 4.47 respectivamente (Olguín y
otros 2015). En relación con la
temperatura final de gelatinización el
arroz blanco presentó un valor de 72,48°C
y el integral de 74,22°C y para la entalpia
de gelatinización el arroz blanco presentó
un valor de 8,45 J/g y el integral 9,11 J/g
entendiéndose que el arroz integral
absorbe mayor cantidad de energía que el
arroz blanco, en comparación a los
hallazgos del camote, yuca, makal y sagú
la temperatura final de gelatinización y la
entalpia de gelatinización mostraron una
diferencia estadística (p < 0,05)
(Hernández y otros 2008).
En la Figura 1, se presenta el
porcentaje de absorción de agua del almidón de arroz blanco e integral desde 60°C a 95°C. A medida que se incrementa la temperatura los gránulos del arroz integral y blanco sufren el proceso de precipitación de la amilosa donde la estructura del almidón está altamente organizada y posee una gran estabilidad por las múltiples interacciones que existen con sus dos polisacáridos constituyentes al calentarse inicia un proceso lento de absorción de agua en las zonas internas de las células amorfas por la cantidad de solubilidad (Pacheco y otros 2009). En este orden de ideas, el arroz integral posee zonas menos organizadas y las más accesibles a sus puentes de hidrógeno en contacto con el agua no son tan numerosos ni rígidos como en las áreas cristalinas por consiguiente el arroz integral absorbe más cantidad de agua que el arroz blanco. Otros autores también han evaluado la capacidad de absorción de agua en otros cereales por ejemplo a los 75°C se alcanza la máxima adsorción de agua en los gránulos de cebada (Pietro 2009). En cuanto a la solubilidad del almidón, ésta aumenta el poder de hinchamiento como el índice de adsorción del agua indicando el grado de asociación existente de los enlaces intragranulares entre los polímeros del
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -21
gránulos se hinchan aumentando su tamaño a 90 °C. (García y otros 2013) informaron que a los 95 °C el almidón de yuca genera un agrupamiento fuerte aumentando la retención de agua en el gel polimérico.
Figura 1. Absorción de agua del almidón
de arroz blanco e integral
1,000
11,000
21,000
31,000
41,000
51,000
60 70 80 90 95
Ab
sorc
ión
de
agu
a
(g a
gua/
g a
lmid
ón
)
Temperatura (°C)
Almidón arroz blanco
Almidón arroz integral
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -22
almidón (amilosa y amilopectina). En tal sentido el almidón de makal, ñame y cebada poseen más solubilidad que el del arroz integral y el arroz blanco (Hernández y otros 2008). La capacidad de absorción de agua del almidón nativo de D. bulbifera se ve también incrementada al aumentar la temperatura, observándose un incremento relativamente constante de 5,61 a 20,64 (Vizcarrondo y otros 2004). En el estudio de (Hernández y otros 2008) el almidón de yuca fue el que presentó mayor capacidad de absorción de agua a 90 °C (27,18 g agua/g almidón) esto indica que el almidón posee una alta capacidad de absorción de agua, ya que al calentar la suspensión acuosa del mismo, los
En la Figura 2, se presenta el
poder de hinchamiento del almidón de
arroz blanco e integral de 60°C a 95°C. En
el poder de hinchamiento el agua entra en
contacto con las paredes receptoras de
los gránulos de almidón permitiendo que
el gránulo logre su hinchamiento.
Figura 2. Poder de hinchamiento del almidón
de arroz blanco e integral
Este hecho puede ser atribuido a
la relación amilosa-amilopectina presente
en el arroz. Al separarse los fragmentos
de la cadena de almidón se facilita la
formación de uniones de puente
hidrógeno con el agua y la amilosa, lo que
beneficia la absorción de agua (Fennema
2000). A medida que se incrementa la
temperatura, se retiene más agua y el
gránulo del arroz empieza a hincharse y a
aumentar de volumen; una vez que la
parte amorfa se ha hidratado
completamente ocurre el punto máximo
de hinchamiento. En este sentido otros
autores expresan que el almidón de sagú
y el maíz, presentan su hinchamiento a
partir de los 60 °C (Hernández y otros
2008). Por otra parte (Miranda y otros
2013) informaron que el poder de
hinchamiento y la capacidad de retención
de agua en el almidón de frijol Zaragoza
inician a partir de los 70ºC, el almidón de
cebada alcanza su máximo volumen o
grado de hinchamiento aproximadamente
a los 78°C (alcanzando un tamaño de
gránulo de 203,7 μm). El hinchamiento del
almidón se produce en el mismo sentido
que la pérdida de birrefringencia y
precede a la solubilización (Singh y otros
2004). A partir de los 80°C el gránulo
hinchado del arroz integral, se rompe y la
amilosa junto con la amilopectina
fuertemente se hidratan, y se dispersan
en la disolución perdiendo birrefringencia,
la viscosidad alcanza su punto máximo
presentándose un proceso de
gelatinización más rápido que el arroz
blanco. A su vez cuando se incrementa la
temperatura, en presencia de agua, la
movilidad de las moléculas de almidón se
incrementa debilitando las fuerzas de
unión; así, un efecto paralelo se obtiene
tanto en la capacidad de hinchamiento
como en la difusión del agua en los
gránulos de almidón (Lawal y otros 2011,
Vandeputte y otros 2003). Finalmente, a
los 95°C los gránulos del arroz integral y
blanco se rompen totalmente, la
viscosidad se reduce, se genera un gel en
la que existen cadenas de amilosa de bajo
peso molecular altamente hidratadas que
rodean a los agregados de los restos de
2,000
12,000
22,000
32,000
42,000
52,000
62,000
72,000
60 70 80 90 95P
od
er d
e h
inch
amin
eto
(g a
gua/
g a
lmid
ón
)Temperatura (°C)
Almidón arroz blanco
Almidón arroz integral
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -23
los gránulos. Según los resultados
obtenidos este fenómeno más rápido en
el almidón de arroz integral en
comparación con el almidón de arroz
blanco.
En la Figura 3, se
presenta la capacidad de rehidratación
del almidón de arroz blanco e integral
desde 60°C a 95°C. El cual es un
parámetro muy importante para productos
en polvo y/o instantáneos. El poder de
rehidratación es la incorporación de masa
de agua residual que el arroz puede
incorporar tras su solubilización. El agua
incorporada en el arroz sufre un proceso
de cristalización entre la amilosa y la
amilopectina. La Figura 3 nos indica que
entre mayor sea la temperatura hay un
incremento en la capacidad de
rehidratación para el arroz integral y para
el arroz blanco, siendo este parámetro
mayor para el arroz integral (4,21) a una
temperatura de 95°C en comparación con
el arroz blanco (3,94). Este hecho puede
ser explicado por los valores de absorción
de agua y poder de hinchamiento
obtenidos para el arroz integral evaluado
en este estudio. Los resultados obtenidos
coinciden con los reportados por (Colina y
Guerra 2009) quienes obtuvieron una
capacidad de rehidratación de 3,5 a 82°C
y de 3,6 a 93°C para arroz integral de
cocción rápida. Realizando una
comparación con otras investigaciones
que han evaluado la hidratación de
cereales procesados, se observa que
presentan poder de hidratación muchos
más altos a los obtenidos en este estudio,
tenemos el caso de hojuelas de trigo con
un valor de (8,95 g de agua/100g),
hojuelas de arroz (8,01g de agua/100g) y
hojuelas de maíz (2,91g de agua/100g)
(Prieto y otros 2005).
En la Figura 4, se presenta el
porcentaje de retrogradación del almidón
de arroz blanco e integral a 4° C el cual
hace parte de la insolubilización y
precipitación espontánea de las
moléculas de amilosa y amilopectina,
generando una dureza gradual (Fennema
2000).
En este sentido las moléculas en los
gránulos de arroz gelatinizado tras el
enfriarse comienzan a reasociarse,
obligando a las moléculas del agua que se
aparten y permitan la cristalización de los
polímeros de amilosa y amilopectina. Las
cadenas poliméricas presentan una
disminución en la energía (entalpia de
gelatinización J/g) y los enlaces de
hidrógeno se hacen más fuertes
proporcionando firmeza al gel de almidón.
En la Figura 4
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -24
Figura 3. Capacidad de rehidratación del almidón de arroz blanco e integral
Figura 4. Retrogradación del almidón de
arroz blanco e integral
se observa que a medida que
aumenta el tiempo mayor es el porcentaje
de retrogradación. Los resultados
obtenidos permiten evidenciar que el
arroz integral posee mayor poder de
retrogradación a las 40 horas (77,81%) en
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
60 70 80 90 95C
apac
idad
de
reh
idra
taci
ón
(g a
lmid
ón
reh
idra
tad
o/
g al
mid
ón
sec
o)
Temperatura (°C)
Almidón arroz blanco
Almidón arroz integral
1,000
11,000
21,000
31,000
41,000
51,000
61,000
71,000
81,000
91,000
1 10 20 30 40
% R
etro
grad
ació
n
Tiempo (horas)
Almidón arroz blanco
Almidón arroz integral
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -25
comparación con el arroz blanco (64,56%)
por otra parte el arroz integral necesita
más tiempo para su cocción en
comparación con el arroz blanco. En
relación con otras investigaciones se ha
reportado sobre la retrogradación de la
harina de yuca la cual presentó un valor
de 18 a 21 % en tratamiento con agua a
ebullición (Sandoval y otros 2007). Por
otra parte (Casarrubias-Castillo y otros
2012) reportaron el porcentaje de
retrogradación en algunos almidones de
cereales y frutas informando para el
almidón de cebada un porcentaje de
retrogradación de 25,40%, para el
almidón de mango de 26,70%, para el
almidón de maíz de 40,40% y para el
almidón de plátano de 45,00%.
En la Figura 5, se presenta el
porcentaje de sinéresis del almidón de
arroz blanco e integral a 4°C ocasionada
por el desligamiento de agua, debido a
que las cadenas lineales de amilosa se
orientan de forma paralela. Otros autores
informan que la evaluación de la
estabilidad a la refrigeración y/o
congelación consiste en verificar la
expulsión o exudación del agua
(sinéresis) contenida en los geles como
consecuencia de la reorganización de los
polímeros que constituyen al almidón
(Zhou y otros 2007). En este fenómeno las
estructuras de almidón gelatinizado
inician a reorganizarse, generando una o
más estructuras, pasando de un estado
semi-cristalino a un estado amorfo
(Hernández y otros 2008).
Figura 5. Sinéresis del almidón de arroz
blanco e integral a 4°C
En esta figura se puede observar que
al día 1 el arroz integral tiene una
precipitación espontánea más rápida que
el arroz blanco, principalmente la
sinéresis en almidones de arroz pueden ir
desde el 0% hasta el 46,40 % (Sodhi y
1,000
3,000
5,000
7,000
9,000
11,000
13,000
15,000
17,000
1 2 3 4 5
% S
inér
esis
Tiempo (días)
Almidón arroz blanco
Almidón arroz integral
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -26
Singh 2003, Wang y otros 2010). Según
los resultados obtenidos, desde el primer
día se empieza a ver la modificación del
almidón del arroz tanto integral como
blanco, sin embargo, en la etapa inicial el
arroz blanco e integral tienen un promedio
de iniciación similar en sinéresis. En el día
5 el almidón de arroz blanco presento un
mayor porcentaje de sinéresis (12,56%)
en comparación al almidón de arroz
integral (10,81%). Otros autores también
han evaluado la estabilidad a la
refrigeración en almidones tenemos el
caso del almidón de makal, conforme
pasaron los días de almacenamiento,
presentó mayor sinéresis en el
almacenamiento en refrigeración (4°C),
con 18,60 %, y en congelación (–10 °C),
presentó 21,73%, al igual que el almidón
de sagú, con 7,20% y 10,30% en el 2 día
de almacenamiento (Hernández y otros
2008). En este orden de ideas, el aumento
en el porcentaje de sinéresis
(desligamiento acuoso) durante el
almacenamiento se ha atribuido a la
interacción entre la amilosa expulsada y
las cadenas ramificadas de amilopectina,
lo que genera el desarrollo de zonas de
unión, que reflejan o dispersan una
cantidad significativa de moléculas de
agua contenidas en los espacios no
ligados (Perera y Hoover 1999, Espín y
otros 2014).
IV. CONCLUSIONES
Los almidones evaluados tanto de arroz
blanco como de arroz integral presentaron
diferencias significativas en cuanto a las
propiedades fisicoquímicas y funcionales,
lo que los convierte en productos que
pueden ser incorporados en diferentes
matrices alimentarias. Ambos almidones
presentaron bajos contenidos de grasa,
fibra cruda y proteína lo que los convierte
en sustitutos ideales para ser aplicados
en jarabes y pastas. Al igual que
presentaron altas temperaturas de
gelatinización por consiguientes pueden
ser incorporados en matrices alimentarias
que requieran tratamientos térmicos como
en el caso de productos cocinados y fritos.
El almidón de arroz integral presentó el
mayor porcentaje de absorción de agua,
poder de hinchamiento y capacidad de
rehidratación lo que lo convierte en una
materia prima que podría ser empleado
en productos que requieran retener agua
y en preparaciones que necesiten un
buen poder de rehidratación como el caso
de productos liofilizados en polvo y/o
instantáneos. Al igual que presentó una
mejor estabilidad a la refrigeración en
relación con la exudación de agua
(sinéresis) por lo cual podría ser
empleado como agente espesante en la
elaboración de helados o productos que
requieran refrigeración. Finalmente, el
almidón de arroz blanco presentó un
menor grado de retrogradación lo que lo
convierte en un almidón que puede ser
empleado en formulaciones donde se
requiera un bajo poder de dureza en el
almacenamiento como es el caso de
harinas destinadas para productos
horneados.
V. BIBLIOGRAFIA
Association of Official Analytical
Chemists (AOAC). 2005. Official methods of analysis. Arlington, VA.
Alvis A, Vélez CA, Villada H, Rada
Mendoza RM. 2008. Análisis físico químico y morfológico de almidones de ñame, yuca y papa y determinación de la viscosidad de las pastas. Información Tecnológica. 19 (1): 19-28.
Bornet FRJ, Fontvieille AM,
Rizkalla SW, Colonna P, Blayo A, Mercier C, Slama G. 1989. Insulin and glycemic
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -27
responses in healthy humans to native starches processed in different ways: correlation with in vitro á-amylase hydrolysis. Am. J. Clin. Nutr. 50(1): 315-323.
Casarrubias-Castillo M, Méndez-
Montealvo G, Rodríguez-Ambriz L, Sánchez-Rivera M, Bello-Pérez LA. 2012. Diferencias estructurales y reológicas entre almidones de frutas y cereales. Agrociencia, 46(5), 455-466.
Colina J, Guerra M. 2009.
Obtención y evaluación de arroz integral
de cocción rápida. Interciencia, 34(10),
736-741.
Enweani IB, Obroku J, Enahoro T, Omoifo C. 2004. The biochemical analysis of soursop (Annona muricata L.) and sweetsop (A. squamosa L.) and their potential use as oral rehydration therapy. Food Agriculture y Environment, Helsinki, 2: 39-43.
Espín S, Villacrés E, Brito B. 2014.
Caracterización físicoquímica, nutricional
y funcional de raíces y tubérculos
Andinos. Instituto Nacional Autónomo de
Investigaciones Agropecuarias. 2(1): 1-
26.
FAO. 2005. Bases de Datos
Estadísticos de la FAO. FAOSTAT. www.fao.org, (Cons. 06/10/2016).
Fennema O. 2000. Química de los
alimentos. 2ª ed., Editorial Acribia. Zaragoza.
García A, Omar R, Pinzón F,
Sánchez AM, Leidy T. 2013. Extracción y propiedades funcionales del almidón de yuca, Manihot esculenta, variedad ICA, como materia prima para la elaboración de películas comestibles. @ limentech 11(1): 13-21.
Guerra NB, David PRBS, Melo DD, Vasconcelos ABB, Guerra MRM. 2004. Modificadores de método gravimétrico enzimático para determinar fibra alimentaria soluble e insolubles en frutos. Revista de Nutrición, 17: 45-52.
Hamada J. 2000. Characterization
and functional properties of rice bran proteins modified by comercial exoproteases and endoproteases. Food chemistry and Toxicology. 65(2): 305-310.
Hernández-Medina M, Torruco-
Uco JG, Chel-Guerrero L, Betancur-Ancona D. 2008. Caracterización fisicoquímica de almidones de tubérculos cultivados en Yucatán, México. Food Science and Technology (Campinas), 28(3), 718-726.
Hernández-Espinosa MR,
Francisco Erik González-Jiménez FG, Lucila Concepción Núñez Bretón LC, Cooper Bribiesca BL. 2015. Importancia de las proteínas de almacenamiento en cereales prolaminas. Vertientes.18 (1): 3-7.
Jinsong BSS, Sun M, Corke H.
2006. Analysis of genotypic diversity in the starch physicochemical properties of nonwaxy rice: apparent amylose content, pasting viscosity and gel texture. Starch/Stärke: 58 (6): 259-267.
ISO 6647-1. 2007. Rice.
Determination of amylose content, Part 1: Reference method.
Juliano BO. 1985. Rice Chemistry
and Technology. 2nd edition (edited by B.O. Juliano). American association of cereal chemists, Inc. St. Paul, Minnesota, USA; 774 p.
Kahlon TS, Edwards RH, Chow FI.
1998. Effect of extrusion on hypocholesterolemic properties if rice, oat, corn, and wheat bran diets in hamster. Cereal Chemistry 75(6): 897-903.
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -28
Lawal S, Lapasin R, Bellich B,
Olayiwola T, Cesaro A, Yoshimura M. 2011. Rheology and functional properties of starches isolated from five improved rice varieties from West Africa. Food Hydrocolloids. 1785-1792.
Miranda-Villa PP, Marrugo-
Ligardo YA, Montero-Castillo PM 2013. Caracterización funcional del almidón de fríjol Zaragoza (Phaseolus Lunatus L.) y cuantificación de su almidón resistente. Tecno Lógicas, (30), 17-32.
NTC 671. 2001. Arroz elaborado
blanco para consumo. Normas Técnicas Colombianas, INVIMA, Bogotá.
Olguín Arteaga GM, Amador-
Hernández M, Quintana-Guzmán A, Díaz-Sánchez F, Sánchez-Ortega I, Castañeda-Ovando A, Avila-Pozos R, Santos-López EM. 2015. Correlación de entalpias de gelatinización con los índices de absorción de agua y de solidos solubles en agua de sémolas, granillos y harinas de maíz nixtamalizado. Revista Mexicana de Ingeniería Química. 14(2): 303-310.
Orthoefer FT. 1996. Rice Bran Oil:
Healthy lipid source. Food Technology: 62-64.
Delahaye P, Peña J, Jiménez, P.
2009. Efecto del salvado de arroz sobre
las propiedades físicoquímicas y
sensoriales de panes de trigo. Revista de
la Facultad de Agronomía, 26(4), 583-
598.
Delahaye P, Peña J, Ortiz A. 2002.
Composición físicoquímica del aceite de salvado de arroz estabilizado por calor. Agronomía Tropical. 52(2): 173-186.
Perera C, Hoover R. 1999.
Influence of hydroxypropylation on retrogradation properties of native,
defatted and heat-moisture-treated potato starches. Food Chemistry. 64(1): 361-375.
Peña R, Ávila C, Hernández A.
1983. Madurez óptima para la cosecha y su influencia sobre los rendimientos agrícolas e industriales de las variedades de arroz J-104 y J-112. Ciencia y Técnica en la Agricultura. Arroz. 6(2): 55-71.
Prieto GF, Prieto MJ, Román AD,
Gordillo MAJ, Gómez AC. 2005. Capacidad de hidratación de los cereales para desayuno Kellogg's. Revista Chilena de Nutrición, 32(2): 150-157.
Prieto MJ, Rubio- Hinojosa CU,
Román-Gutiérrez AD, Méndez MMA., González-Ramírez CA, Prieto GF. 2009. Degradación física del almidón de cebada (Hordeum sativun Jess). Correlación entre la gelatinización y el tamaño de gránulos. Multiciencias. 9 (2) 115-125.
Sandoval-Rodríguez E, Sandoval
AA, Fernández Q.A. 2007. Evaluación de la retrogradación del almidón en harina de yuca precocida. Revista Colombiana de Química. 36(1): 13-30.
Singh N, Sandhu K, Kaur M. 2004.
Characterization of starches separated from Indian chickpea (Cicer arietinum) cultivars. J Food Eng. 63 (4): 441-449.
Singh N, Kaur L, Sandhu K, Kaur
J, Nishinari K. 2006. Relationships between physicochemical, morphological, thermal, rheological properties of rice starches. Food Hydrocolloids, 20, 532-542.
Sodhi N, Singh N. 2003.
Morphological, thermal and rheological properties of starches separated from rice cultivars grown in India. Food Chemistry. 80 (1):99-108.
Tazakori Z, Dehghan M,
Iranparvar M, Zare Foladi M, Mohmmadi
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -29
N. 2007. Research Journal of Biological Sciences, 2(3): 252-255.
Toro YM, Guerra M, Espinoza C,
Newman A. 2011. Cambios en la composición proximal de harina de maíz precocida, arroz, pastas y cereales infantiles al prepararlos en el hogar para su consumo. Anales Venezolanos de Nutrición, 24(1), 27-33.
Torres Rapelo A, Montero Castillo
P, Duran Lengua, M. 2013. Propiedades fisicoquímicas, morfológicas y funcionales del almidón de malanga (Colocasia esculenta). Revista Lasallista de Investigación, 10(2), 52-61.
Torres Becerril M, Carmona
García R, Aguirre Cruz A. 2015. Obtención y caracterización estructural y funcional de almidón acetilado de malanga (Colocasia esculenta Schott). Revista mexicana de ciencias agrícolas, 6(4), 905-912.
Valdés-Miramontes EH, López-
Espinoza A, Rodríguez-Macías R, Salcedo-Pérez E, Ruiz-López MA. 2015. Efecto del tratamiento térmico sobre la composición química y minerales en semillas de lupinos silvestres. Revista chilena de nutrición, 42(2), 186-190.
Vandeputte G, Deryckea V,
Geeromsb J, Delcour J. 2003. Rice starches. II. Structural aspects provide insight into swelling and pasting properties. Journal of Cereal Science. 38, (1): 53-59.
Vizcarrondo Araujo C, Rincón AM,
Padilla F. 2004. Caracterización del almidón nativo de Dioscorea bulbifera L. Archivos Latinoamericanos de Nutrición, 54(2): 241-245.
Wang L, Xie B, Shi J, Xue S, Deng
Q, Wei Y. 2010. Physicochemical properties and structure of starches from
Chinese rice cultivars. Food Hydrocolloids. 24 (1): 215.
Zhongkai Z, Robards K, Helliwell
S, Blanchard C. 2007. Effect of storage temperature on cooking behaviour of rice. Food Chemistry, 105:491-497.
Vol 25, No 41 (2017), Revista Alimentos Hoy -30
