El almidón es el principal polisacárido de reserva de la mayoría de los vegetales, y la principal fuente de calorías de la mayoría de la Humanidad. Es importante como constituyente de los alimentos en los que está presente, tanto desde el punto de vista nutricional como tecnológico. Gran parte de las propiedades de la harina y de los productos de panadería y repostería pueden explicarse conociendo el comportamiento del almidón.
Además el almidón, aislado, es un material importante en diversas industrias, entre ellas la alimentaria. La técnica para su preparación se conocía ya en el antiguo Egipto, y está descrita por diversos autores clásicos romanos. En esas épocas se utilizaba especialmente para dar sesistencia la papiro, y como apresto de tejidos.
Actualmente la industria alimentaria es un gran consumidor, al ser el más barato de los materiales gelificantes.
A nivel mundial, son importantes fuentes de almidón el maíz, trigo, patata y mandioca. A escala local, o para aplicaciones especiales, se obtiene también almidón de la cebada, avena, centeno, sorgo, sagú, guisante, batata y arrurruz.
El almidón más importante desde el punto de vista industrial es el de maíz. Al año se utilizan unos 60 millones de toneladas de maíz para fabricar almidón, bien para su uso como tal o como materia prima para la obtención de glucosa y fructosa.
Polisacáridos constituyentes del almidón
Lo que llamamos almidón no es realmente un polisacárido, sino la mezcla de dos, la amilosa y la amilopectina.
Ambos están formados por unidades de glucosa, en el caso de la amilosa unidas entre ellas por enlaces a 1-4 lo que da lugar a una cadena lineal.
En el caso de la amilopectina, aparecen ramificaciones debidas a enlaces a 1-6.
Enlaces a 1-4 entre moléculas de glucosa
La amilosa es una cadena teóricamente lineal, pero en la práctica existen algunas sustituciones iguales a las de la amilopectina, una cada varios centenares de moléculas, que no modifican sus propiedades.
El peso molecular de las cadenas de amilosa es del orden de un millón.
En la amilopectina se encuentran dos tipos de enlace entre las unidades de glucosa, los a 1-4 como en la amilosa, y los a 1-6 que dan lugar a las ramificaciones
Enlaces en la amilopectina. Las flechas de color rojo señalan los enlaces a 1-4, la de color verde un enlace a 1-6 y la de color azul el extremo reductor terminal.
En la amilopectina, las ramificaciones aparecen cada 20 o 30 glucosas. Las cadenas de las ramificaciones se ramifican a su vez, y aunque la estructura no está totalmente aclarada, parece probable que se encuentren no ramificadas al azar, sino formando una estructura que podríamos llamar "fractal", alrededor de una cadena central, que es la única que tiene un extermo reductor. El resultado son moléculas enormes de un peso molecular entre 10 millones y 500 millones.
En algunos almidones, como el de patata, la amilopectina tiene también algunos ésteres de fosfato.
Estructura tridimensional
Las cadenas de almidón se asocian mediante puentes de hidrógeno, formando una hélice doble.
Esta asociación se produce a lo largo de tramos de cadenas de amilosa y entre las ramificaciones de las cadenas de amilopectina.
Las zonas de doble hélice son responsables de los dominios cristalinos que se observan dentro de los gránulos de almidón.
Gránulos de almidón
En los cereales y tubérculos que lo contienen, el almidón se encuentra en la células formando estructuras discretas, los gránulos de almidón. Estos gránulos tienen un tamaño entre 2 y 100 micras, dependiendo del vegetal, aunque en un mismo vegetal aparece una cierta heterogeneidad de tamaño Los gránulos de almidón de arroz están entre los más pequeños, y los del almidón de patata, entre los más grandes, en los extremos del rango de tamaños indicado. La forma suele ser redondeada, pero también aparecen gránulos de forma alargada o más o menos irregular.
En los gránulos de almidón, que no están rodeados por ninguna envoltura, las moléculas de amilosa y de amilopectina se disponen en forma radial, formando una serie de capas concéntricas.
Estas capas tienen alternativamente una estructura amorfa y una estructura parcialmente cristalina,
en las que las cadenas están asociadas en forma de hélices, que a su vez están situadas de forma ordenada
Estructura interna del gránulo de almidón abservada con microscopio electrónico de barrido.
Las capas amorfas de amilosa han sido eliminadas por tratamiento con amilasas, de modo que resaltan las capas semicristalinas de amilopectina Fotografía obtenida de Braukaiser.com .
Tipos de almidón
Los almidones son meclas de amilosa y de amilopectina. En general, los almidones contienen entre el 20% y el 30% de amilosa, aunque existen excepciones.
En el maíz céreo, llamado así por el aspecto del interior del grano, casi no existe amilosa, mientras que en las variedades amiláceas representa entre el 50% y el 70%.
En el caso de la patata, la presencia de grupos fosfato crea repulsiones entre cargas negativas, lo que facilita la separación de las cadenas y su interacción con el agua.
Las propiedades tecnológicas del almidón dependen mucho origen, y de la relación amilosa/amilopectina, tanto cuando forma parte de un material complejo (harina) como cuandos e utiliza purificado, lo cual es muy frecuente.
Así, el almidón del maíz céreo produce geles claros y cohesivos, minetras que el almidón de arroz forma geles opacos.
El almidón de patata (conocido genéricamente como "fécula") y el de mandioca (tapioca) se hidratan muy fácilmente, dando dispersiones muy viscosas, pero en cambio no producen geles resistentes.
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