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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL FACULTAD DE OCEONOGRAFÍA, PESQUERÍA Y CIENCIAS ALIMENTARIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ALIMENTARIA

PRÁCTICA N° 18: HIDROLISIS DE ALMIDON DE QUINUA.

INTEGRANTES: Dextre Angeldones, Jorge Pérez Vílchez, Albert Joham

CURSO: Ingeniería de Procesos Docente: Mg. Víctor Terry Calderón Ing. Gustavo Castro Morales Fecha: 10/07/15 Laboratorio: Grupo 3 – mesa 7

2015

I.

RESUMEN: Esta práctica, tiene como objetivo demostrar, que efectivamente los polisacáridos como el almidón, están compuestos de monosacáridos unidos por enlaces glucosìdiscos, como se mencionó anteriormente, el almidón está constituido de un solo monosacárido, la glucosa, las propiedades del almidón son diferentes a las de la glucosa, como se evidenciara mediante la hidrolisis del almidón para generar glucosa. Todos los polisacáridos son hidrolizados en sus constituyentes monosacáridos, por acción de ácidos diluidos. Esta es una reacción gradual que puede observarse durante el tiempo de la sesión de laboratorio. La hidrolisis del almidón, se puede evidenciar con dos pruebas: a) Desaparición del color azul característico de la prueba del yodo, b) Aparición de la glucosa, mediante la prueba de fheling.

II.

INTRODUCCIÓN: Para realizar el proceso de hidrólisis se toman como materias primas al almidón de la quinua y las enzimas inmersas dentro de la cebada, el desarrollo experimental del presente proyecto inicia en la estimación y evaluación de la materia prima que contiene enzimas que se utilizarán, siguiendo con la caracterización de las variables que influyen en la etapa de hidrólisis, para después realizar la determinación de las constantes características de la cinética enzimática.

II.1. Objetivos Generales 

Aplicar el proceso de hidrolisis enzimática al almidón de quinua para la obtención de glucosa

II.2. Objetivos Específicos 

Caracterizar las variables influyentes en la cinética enzimática



Determinar las constantes características de la ecuación cinética, en la reacción de hidrolisis enzimática



Validar el modelo enzimático

III.

MARCO TEÓRICO:

POLISACÁRIDOS Los polisacáridos son polímeros naturales (biopolímeros) de los carbohidratos, constituidos por un gran número de unidades de monosacáridos unidos mediante enlaces glucídicos. Dentro de los polisacáridos de mayor importancia se encuentra el almidón y la celulosa (polímeros de la glucosa).Son carbohidratos que se pueden hidrolizar dando muchas unidades de monosacáridos. El almidón es un polisacárido cuyas unidades de glucosa se unen fácilmente para formar esta sustancia de reserva energética, o se separan para proporcionar energía a las células. La hidrólisis del almidón o de la celulosa da lugar a muchas moléculas de glucosa.

FIG. Nº1 cantidad de moléculas de glucosa que hidroliza el almidón y la celulosa.

El polisacárido almidón está constituido de dos polímeros, amilosa y amilopeptina. La amilosa está constituida de largas cadenas lineales de glucosa unidas en enlace glicosídico alfa 1,4 .Estas cadenas no poseen un tamaño determinado sino que pueden variar desde unos miles de unidades de glucosa hasta

un millón. Por otro

lado, la amilopeptina posee, al igual que la amilosa, cadenas lineales de glucosaunidas en enlace alfa 1,4 pero además posee una gran cantidad de ramificaciones, las cuales sepresentan cada 24 a 30 residuos de glucosa y en enlace glicosídico alfa 1,6. El almidón es la molécula de reserva energética en las plantas por excelencia. Debido a que muchos organismos superiores poseen las enzimas necesarias para su degradación, este polímero puede ser convertido durante el proceso de digestión en diferentes intermediarios metabólicos que generan energía. El glucógeno a su vez es la contraparte del almidón en el reino animal, con la diferencia

de que esta molécula posee una mayor cantidad de ramificaciones que el almidón y es más compacta. La conformación de los enlaces alfa 1,4presentasen estas moléculas causa que estos polímeros asuman una estructura helicoidal muy estrecha .La prueba del almidón es Una prueba muy sencilla pero que todavía se utiliza para determinar la presencia de almidón en algunos alimentos. La prueba se basa en una reacción física y no química, en la cual el almidón reacciona con el yodo para formar un complejo de color azul intenso. Bajo las mismas condiciones, el glucógeno da una coloración café. ALMIDÓN Y YODO La estructura helicoidal de la amilosa también sirve como base de una reacción útil. El interior de la hélice tiene el tamaño y polaridad adecuados para aceptar una molécula de yodo (I2). Cuando el yodo se aloja en el interior de la hélice, se forma un complejo de color azul intenso. En esto consiste la prueba almidón-yodo para los oxidantes .La sustancia que se ha de evaluar se añade a una solución acuosa de amilosa y de yoduro de potasio y, en el caso de que sea oxidante, parte del yoduro (I-) se oxida a yodo (I2), que forma el complejo azul con la amilosa. PRUEBA DE YODO PARA EL ALMIDON: El polisacárido almidón está constituido de dos polímeros, amilosa y amilopeptina. La amilosa está constituida de largas cadenas lineales de glucosa unidas en enlace glicosídico alfa 1,4. Estas cadenas no poseen un tamaño determinado sino que pueden variar desde unos miles de unidades de glucosa hasta un millón. Por otro lado, la amilopeptina posee, al igual que la amilosa, cadenas lineales de glucosa unidas en enlace alfa 1,4 pero además posee una gran cantidad de ramificaciones, las cuales se presentan cada 24 a 30 residuos de glucosa y en enlace glicosídico alfa 1,6.

FIG. Nº2 Enlaces del almidón.

El polisacárido almidón está constituido de dos polímeros, amilosa y amilopeptina. La amilosa está constituida de largas cadenas lineales de glucosa unidas en enlace glicosídico alfa 1,4. Estas cadenas no poseen un tamaño determinado sino que pueden variar desde unos miles de unidades de glucosa hasta un millón. Por otro lado, la amilopeptina posee, al igual que la amilosa, cadenas lineales de glucosaunidas en enlace alfa 1,4 pero además posee una gran cantidad de ramificaciones, las cuales se presentan cada 24 a 30 residuos de glucosa y en enlace glicosídico alfa 1,6.El almidón es la molécula de reserva energética en las plantas por excelencia. Debido a que muchos organismos superiores poseen las enzimas necesarias para su degradación, este polímero puede ser convertido durante el proceso de digestión en diferentes intermediarios metabólicos que generan energía .El glucógeno a su vez es la contraparte del almidón en el reino animal, con la diferencia de que esta molécula posee una mayor cantidad de ramificaciones que el almidón y es más compa cta. Laconformación de los enlaces alfa 1,4 presentes en estas moléculas causa que estos polímeros asuman una estructura helicoidal muy estrecha. La prueba del almidón es una prueba muy sencilla pero que todavía se utiliza para determinar la presencia de almidón en algunos alimentos. La prueba se basa en una reacción física y no química, en la cual el almidón reacciona con el yodo para formar un complejo de color azul intenso. Bajo las mismas condiciones, el glucógeno da una coloración café.

Reacción del yodo con almidón La obtención de una sustancia colorida al reaccionar el yodo con el almidón se cree que se debe a la formación de un complejo de coordinación entre las micelas de Almidón y el Yodo. Estas micelas están formadas por cadenas polisacáridos enrolladas en hélice. El yodo puede colocarse centralmente en estas hélices. El color depende del largo de la sección linear de la molécula del almidón. Por eso la amilosa pura, que es el polisacárido exclusivamente linear dará con el yodo el color más intenso de un azul profundo. La amilo pectina dará un color azul violeta mientras que el glucógeno que es la molécula más ramificada dará un color café rojizo. La celulosa no da reacción de color con el yodo. Las dextrinas formadas por hidrólisis del almidón dan un color que varía de café rojizo a la ausencia de color, dependiendo del tamaño de la molécula. El color disminuye cuando la temperatura aumenta, hasta desaparecer por completo, y se intensifica al bajar nuevamente la temperatura. Esto indica la formación y destrucción de los complejos de coordinación formados entre el yodo y el almidón. La reacción del yodo con el almidón nos sirve para detectar el grado de hidrólisis del almidón.

Reacción de Fehling Sirve para demostrar la presencia de glucosa, así como para detectar derivados de ésta tales como la sacarosa o la fructosa. El licor de Fehling consiste en dos soluciones acuosas: Sulfato de cobre cristalizado, 35 g y agua destilad hasta 1.000mL. Sal de Seignette o Tartrato mixto de potasio y sodio 150 g, solución de hidróxido de sodio al 40 %, 3 g y agua hasta 1.000mL. El ensayo con el licor de Fehling se fundamenta en el poder reductor del grupo carbonilo de los aldehídos. Éste se oxida a ácido y reduce la sal de cobre en medio alcalino a óxido de cobre, formando un precipitado de color rojo. Un aspecto importante de esta reacción es que la forma aldehído puede detectarse fácilmente aunque exista en muy pequeña cantidad. Si un azúcar reduce el licor de Fehling a óxido de cobre rojo, se dice que es un azúcar reductor.

Esta reacción se produce en medio alcalino fuerte, por lo que algunos compuestos no reductores como la fructosa que contiene un grupo cetona, puede enolizarse a la forma aldehído dando lugar a un falso positivo. Al reaccionar con monosacaridos se torna verdoso, y si lo hace con disacáridos toma el color del ladrillo.

Hidrólisis de amidas y ésteres

Hidrólisis de ésteres La hidrólisis de amidas y ésteres ocurre cuando un nucleófilo, como el agua o el ion hidróxido, ataca al carbono del grupo carbonilo del éster o la amida. En una base acuosa, los iones hidróxido son mejores nucleófilos que las moléculas polares como el agua. En un ácido, el grupo carbonilo se protona, facilitando el ataque nucleofílico. Dado que una amida resulta de la condensación de una amina y un ácido carboxílico, la hidrólisis de la amida genera dicha amina y dicho ácido. Para los ésteres, resultado de la condensación de un ácido carboxílico y un alcohol, se obtiene igual el ácido y el alcohol:

Uno de los ejemplos más antiguos de hidrólisis es la saponificación, en la que la hidrólisis básica de un triglicérido (una molécula con grupos éster) genera glicerol (un alcohol) y ácidos grasos (carboxílicos). Estos ácidos reaccionan a su vez con la base de la disolución generando sales orgánicas conocidas como jabones.

FIG. Nº3 Hidrolisis de esteres.

La hidrólisis produce azúcares que son directamente utilizados por todos los microorganismos vivientes. En la hidrólisis enzimática por acción de las enzimas las más comunes son: alfa y beta amilasa. Para una eficiente hidrólisis enzimática del almidón por las amilasas conviene que esté gelatinizado, por esta razón se realiza un cocimiento del almidón antes de la adiciónde dichas enzimas:

Reacción de hidrólisis: 2(C6H10O5 )4+ nH2O → nC12H22O11

Una vez que el almidón está transformado en glucosa, maltosa y dextrina, se introduce la levadura y se transforma en etanol.

IV.

METODOLOGÍA:

A) MATERIALES :             

Gradilla. Solución de ácido de ascórbico al 2,5 % Recipientes. Termómetros. 4 tubos de ensayo grandes de 10 ml. Baño de agua caliente (40-45 °C) Vasos precipitados de 1L. Estufa. Pipetas. Harina de Quinua. Enzima Digestase ( 2 pastillas ). Piseta con agua destilada. Lugol.

B) MÉTODO : 1. Pesar 10 gramos de quinua . 2. Preparar las dos pastillas de la enzima , disolviendo con agua . 3. Calentar 100 ml de agua en un vaso y agregar los 10 gramos de Quinua , luego de 5 minutos cocinarlo. 4. Enfriar el preparado a una temperatura de 40 °C y agregar 0.5 g/ L de ácido ascórbico. 5. Adicionar la enzima previamente preparada. 6. Colocar en 7 tubos 1 ml de los preparado en baño de 45 °C . 7. Agregar en el primer tubo 1 gota de lugol y observar los cambios . 8. Ir agregando una gota en cada tubo por cada hora que pase hasta que no cambie de color. V.

TOMA DE DATOS Y RESULTADOS:

A) PARTE ESQUEMÁTICA :

Pesar 10 g de harina de Quinua

En un biker agregar las dos pastillas de la enzima.

Calentar 100 ml de agua en un vaso.

Agregar agua para disolverlo.

Agregar los 10 gramos de Quinua en el agua caliente.

Agregar la enzima previamente disuelta.

Colocar 2 ml en cada tubo.

Mover por 5 minutos hasta la cocción.

Enfriar el preparado y agregar la solucion de acido ascorbico.

Agregar 1 gota de lugol en el primer tubo.

Poner en baño maria de 45°C y cada hora agregar el lugol a cada tubo.

1° hora.

Agregar 1 gota de lugol.

2° hora.

Agregar 1 gota de lugol.

3° hora.

Agregar 1 gota de lugol.

4° hora.

Agregar 1 gota de lugol.

Ya no se observa ningun cambio despues de 4 horas.

RESULTADOS

prueba en blanco

TIEMPO

OBSERVACIONES

0

se tiñó de color negro al adicionar el iodo

0

se tiñó de color negro al adicionar el iodo

1h

se tiñó de color negro al adicionar el iodo

2h

se tiñó de color negro al adicionar el iodo

3h

se tiñó de color negro al adicionar el iodo

4h

se tiñó de color negro al adicionar el iodo

5h

NO SE TIÑO DE NEGRO PREVALECIO SU COLOR

tubo N° 1

tubo N° 2

tubo N° 3

tubo N° 4

tubo N° 5

tubo N° 6

IMAGEN

VII.

DISCUSIONES

 Según la revista científica” HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL ALMIDÓN (2004)” “…La hidrólisis produce azúcares que son directamente utilizados por todos los microorganismos vivientes. En la hidrólisis enzimática por acción de las enzimas las más comunes son: alfa y beta amilasa. Para una eficiente hidrólisis enzimática del almidón por las amilasas conviene que esté gelatinizado…”. 

En la práctica de laboratorio de Tecnología de Procesos se determinó la hidrolisis del almidón por la prueba de iodo, la cual cambio a una coloración azul; en la cual hidrólisis enzimática por acción de las enzimas las más comunes son: alfa y beta amilasa.

 Según FAO (1999) “El análisis cuantitativo del almidón de los alimentos, utilizando los métodos más usuales, se basa en la degradación enzimática y en la determinación especifica de la glucosa obtenida”. 

En nuestra práctica de laboratorio se pudo comprobar que como menciona el autor que se llega a producir la hidrólisis, pero esto ocurre después de 4 horas de haberse sometido a baño caliente .

 Según G UADIX, A.; GUADIX, et –al. Señala en Procesos tecnológicos y métodos de control en la hidrólisis de proteínas La proteasa actúa sobre el enlace peptídico, rompiéndolo, y liberando el grupo amino y el grupo carboxilo según la siguiente ecuación: P - CO - NH - P + H2O ⇒ P - COOH + P - NH2 [1]



Los grupos amino y carboxilos formados tras la hidrólisis pueden estar parcialmente ionizados, dependiendo del pH del proceso de hidrólisis .En la práctica se observó de manera objetiva y se plasmó lo teórico con las reacciones realizadas.

VIII.

CONCLUSIONES

 Se determinó la hidrolisis enzimática en la harina de quinua observándose

las variables influyentes en la cinética enzimática a través de las constantes características de la ecuación cinética en la reacción enzimática valiéndose de un modelo enzimático.

IX.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

 Morrison, R. T.; Boyd, R. N.: Química Orgánica 5ª ed. Pearson educación, México 1998. p. 126- 128,1307.  Guarnizo, A & Martínez, P. Química Orgánica con enfoque en ciencias de la vida. Ediciones Elizcom. Colombia.  L. Reyna M., R. Robles, M. Reyes P., Y. Mendoza R., J. Romero D. HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL ALMIDÓN. Rev. Per. Quím. Ing. Quím. Vol. 7 N.º 1, 2004. Págs. 40-44  FAO. Los carbohidratos en la nutrición humana. Informe de consulta mixta FAO/OMS de expertos. Roma 1999  G UADIX, A.; GUADIX, et –al. Señala en Procesos tecnológicos y métodos de control en la hidrólisis de proteínas Departamento de Ingeniería Química. Universidad de Granada. 18071 Granada. España - 1998