INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
CENTRO DE DESARROLLO DE PRODUCTOS BIÓTICOS
ESTUDIO FISICOQUÍMICO, NUTRICIONAL Y ESTRUCTURAL
DEL ALMIDÓN DE VARIEDADES DE ARROZ (Oryza sativa
subespecie indica) CULTIVADAS EN MÉXICO
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE
DOCTORADO EN CIENCIAS EN DESARROLLO DE
PRODUCTOS BIÓTICOS
PRESENTA:
CAROLINA ESTEFANÍA CHÁVEZ MURILLO
DIRECTOR:
DR. LUIS ARTURO BELLO PÉREZ
YAUTEPEC, MORELOS, ENERO 2012.
El presente trabajo se realizó en el Laboratorio de Control
de Calidad del Departamento de Desarrollo Tecnológico del
Centro de Desarrollo de Productos Bióticos (CeProBi) del
Instituto Politécnico Nacional, en el Laboratorio de
Carbohidratos del Departamento de Ciencia de Alimentos de
la Universidad de Arkansas (Fayeteville, Arkansas, EUA) y
en el Laboratorio de Reología y Análisis Sensorial de la
misma universidad.
Se agradece al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología
(CONACYT) y al Programa Institucional de Formación de
Investigadores (PIFI) las becas otorgadas para la realización
de estos estudios.
A G R A D E C I M I E N T O S
Al Dr. Luis Arturo Bello Pérez por ser mi director de tesis y tenerme paciencia durante los seis
años que compartimos, por ser el mejor ejemplo de la disciplina que debe tener un profesor-
investigador, por permitirme conocer el mundo fuera de México y también por su tiempo,
apoyo y consejos para la elaboración de este trabajo de tesis.
A la Dra. Ya-Jane Wang por todas las facilidades otorgadas para la realización de la parte
experimental de mi trabajo de tesis, además por considerarme parte de su grupo de trabajo
durante el tiempo que permanecí bajo su tutela.
A la Dra. Ma. Guadalupe Méndez Montealvo por su apoyo durante la realización de parte de mi
trabajo experimental y por el tiempo que me brindó para resolver mis dudas.
A los miembros de mi comité tutorial la Dra. Edith Agama Acevedo, Dr. Javier Solorza Feria y
el Dr. Adrián G. Quintero Gutiérrez, además a los miembros que se integraron para evaluar mi
trabajo de tesis la Dra. Perla Osorio Díaz, Dra. Ma. Guadalupe Méndez Montealvo y la Dra.
Rosalía A. González Soto por sus valiosas observaciones para mejorar mi trabajo de
investigación.
Al personal docente y no docente de CeProBi y de la UARK, que en algún momento de una u
otra manera contribuyeron a mi formación académica y personal.
A mis compañeros del cubículo de alumnos por hacer ameno mi paso por el CeProBi Maribel,
Vicente, Luisa, Erika, Julián, Fandila, Rubí, Heidi, Isaí, Laura, Alma y Javier, nunca olviden
quienes son y lo que valen.
D E D I C A T O R I A
A MIS PADRES, POR ESTAR DETRÁS DE MÍ EN TODO MOMENTO, POR
APOYARME EN CADA PASO QUE DOY, Y POR RECODARME QUE A PESAR
DE LA DISTANCIA NUNCA ESTOY SOLA, GRACIAS POR TODO SU
CARIÑO.
A MI ESPOSO, POR SU AMOR, PACIENCIA, APOYO Y COMPRENSIÓN
DURANTE EL TIEMPO QUE LLEVAMOS JUNTOS ♥.
A MIS HERMANOS POR SU CARIÑO, CONFIANZA Y POR HACERME REÍR
CUANDO LO NECESITO (MCEU).
Índice de Contenido
i
Í N D I C E D E C O N T E N I D O
Página
Índice de contenido i
Índice de cuadros iv
Índice de figuras vi
Resumen viii
Abstract ix
I. Introducción 1
II. Antecedentes 3
2.1 Arroz 3
2.1.1 Origen, diversificación y taxonomía 3
2.1.2 El cultivo de arroz en México 6
2.1.3 Estructura física del grano 12
2.1.4 Composición química 12
2.1.4.1 Proteínas 12
2.1.4.2 Lípidos 14
2.1.4.3 Vitaminas y minerales 15
2.1.4.4 Carbohidratos 15
2.1.4.4.1 Almidón: Morfología, composición química y ubicación de sus componentes dentro del gránulo
16
2.2 Calidad del grano de arroz 25
2.2.1 Calidad molinera 25
2.2.2 Calidad culinaria 27
2.2.3 Calidad nutricional 33
III. Justificación 36
IV. Objetivos 37
Índice de Contenido
ii
4.1 Objetivo general 37
4.2 Objetivos específicos 37
V. Materiales y métodos 38
5.1 Materiales 38
5.2 Métodos 41
5.2.1 Caracterización física del grano 41
5.2.2 Composición proximal 42
5.2.3 Caracterización fisicoquímica del arroz 45
5.2.3.1 Propiedades térmicas 45
5.2.3.2 Propiedades de formación de pasta 45
5.2.3.3 Propiedades texturales 46
5.2.3.3.1 Análisis de la textura en geles de arroz 46
5.2.3.3.2 Análisis de la textura en arroz cocido 47
5.2.4 Medición de las fracciones de almidón de importancia nutricional (ADR, ADL y AR) en el arroz
48
5.2.5 Aislamiento del almidón de arroz 49
5.2.6 Determinación de amilosa aparente en el almidón 50
5.2.7 Análisis fisicoquímico del almidón de arroz 52
5.2.7.1 Hinchamiento y solubilidad 52
5.2.7.2 Determinación de las propiedades térmicas, de formación de pasta y texturales del almidón de arroz
53
5.2.8 Estudio estructural del almidón de arroz 53
5.2.8.1 Difracción de rayos X 53
5.2.8.2 Desramificación de la amilopectina 54
5.2.8.3 Cromatografía de líquidos de alta resolución de exclusión por tamaño acoplada a un detector de índice de refracción (CLARET-IR)
54
5.2.8.4 Cromatografía liquida de alta resolución de intercambio aniónico acoplada a un detector de pulsos amperométricos (CLARIA-DPA)
55
Índice de Contenido
iii
5.2.9 Evaluación de las fracciones de almidón de importancia nutricional (ADR, ADL y AR) en el almidón de arroz
56
5.2.10 Análisis estadístico 57
VI. Resultados y discusión 58
6.1 Caracterización física 58
6.2 Composición proximal 60
6.3 Propiedades térmicas del almidón de arroz 63
6.4 Propiedades de formación de pasta del almidón del arroz 71
6.5 Propiedades texturales del arroz 75
6.6 Fracciones de almidón de importancia nutricional en el arroz (ADR, ADL y AR)
80
6.7 Análisis de correlación para las variables medidas en el arroz 83
6.8 Estudios estructurales en el almidón de arroz 86
6.8.1 Difracción de rayos X 86
6.8.2 Amilosa y estructura fina del almidón 89
6.9 Características térmicas de gelatinización y retrogradación del almidón aislado
94
6.10 Características de formación de pasta del almidón aislado 98
6.11 Capacidad de hinchamiento y porcentaje de sólidos solubles 105
6.12 Análisis de las fracciones de almidón de importancia nutricional en el almidón de arroz
107
6.13 Análisis de correlación de las variables evaluadas en el almidón de arroz
112
VII. Conclusiones 118
VIII. Perspectivas 120
IX. Literatura citada 121
X. Anexo 135
Abreviaturas 141
Índice de Cuadros
iv
Í N D I C E D E C U A D R O S
Cuadro Página
1 Características morfológicas y de apariencia de las variedades clasificadas como arroz Morelos Mexicano y arroz Mexicano.
28
2 Características físicas de los granos de diferentes variedades de arroz.
59
3 Composición proximal de diferentes variedades de arroz. 61
4 Temperaturas, entalpía e intervalo de gelatinización de diferentes variedades de arroz.
64
5 Temperaturas y entalpía de gelatinización de los complejos amilosa-lípidos de diferentes variedades de arroz.
66
6 Temperaturas, entalpía, intervalo de retrogradación y porcentaje de retrogradación de diferentes variedades de arroz.
68
7 Temperaturas y entalpía de retrogradación del del complejo amilosa-lípidos de diferentes variedades de arroz.
70
8 Propiedades de formación de pasta de las diferentes variedades de arroz.
72
9 Propiedades texturales de geles de diferentes variedades de arroz.
76
10 Propiedades texturales de diferentes variedades de arroz cocido.
79
11 Fracciones de almidón de importancia nutricional de diferentes variedades de arroz.
81
12 Matriz de correlación entre las variables evaluadas en diferentes variedades de arroz.
84
Índice de Cuadros
v
13 Porcentaje de cristalinidad, amilosa aparente y distribución de las fracciones de almidón de arroz desramificado.
88
14 Distribución de la longitud de cadena de la amilopectina de diferentes almidones de arroz desramificados.
92
15 Temperaturas, entalpía e intervalo de gelatinización de diferentes almidones de arroz.
95
16 Temperaturas, entalpía y porcentaje de retrogradación de diferentes almidones de arroz.
97
17 Propiedades de formación de pastas y textura de diferentes almidones de arroz.
99
18 Capacidad de hinchamiento y porcentaje de sólidos solubles del almidón de arroz a diferentes temperaturas.
105
19 Fracciones de almidón de importancia nutricional de diferentes almidones de arroz.
107
20 Matriz de correlación entre algunas de las variables analizadas en el almidón de arroz.
112
21 Matriz de correlación entre las fracciones de almidón nutricionalmente importantes y las variables térmicas, de viscosidad y estructurales de los almidones de arroz
115
Índice de Figuras
vi
Í N D I C E D E F I G U R A S
Figura Página
1 a) Arroz a granel de la subespecie indica, b) Vista individual de los granos de arroz (izquierda japónica, derecha indica), c) Arroz a granel de la subespecie japónica.
5
2 Mapa de las regiones agroclimáticas productoras de arroz en la república.
8
3 Diferentes tipos de arroces mexicanos de acuerdo a su calidad. a) Arroz de calidad Morelos, b) Arroz de calidad Milagro y c) Arroz de calidad Sinaloa.
9
4 Mapa de la preferencia del consumidor mexicano hacia los tipos de arroz.
11
5 Vista de la sección transversal de un grano de arroz. 13
6
Morfología del almidón de arroz: d) Células del endospermo teñidas con yodo, g) sección de la imagen anterior donde se representan los gránulos de almidón compuestos y j) imagen del endospermo de arroz obtenida por MEB.
17
7
a) Estructura química de la amilosa; b) Representación de una hélice sencilla de amilosa acomplejada con un ligando cuya cabeza polar queda fuera de la hélice y su cadena alifática dentro de la cavidad.
19
8 a) Estructura química amilopectina; b) Modelo estructural de la amilopectina.
20
9 Modelo estructural de racimo o “cluster” de la amilopectina. 22
10 Arreglo de las láminas cristalinas y amorfas dentro del gránulo de almidón.
22
Índice de Figuras
vii
11 Esquema de la ubicación de sus componentes dentro del gránulo.
24
12 Variedades de arroz de la subespecie indica cultivadas en México.
39
13 Diagrama general del trabajo experimental. 40
14 Vistas frontal y lateral de un grano de arroz pulido. 41
15 Perfiles de formación de pastas de diferentes variedades de arroz.
73
16 Patrón de difracción de rayos X de los almidones de arroz. 87
17 Cromatogramas normalizados de los almidones de arroz desramificados con isoamilasa.
90
18 Perfiles de formación de pastas de diferentes almidones de arroz.
100
Resumen
viii
R E S U M E N
La calidad del grano de arroz está influenciada por las propiedades fisicoquímicas y la estructura de su almidón. En México no se cuenta con información respecto a las características que presenta el almidón de las variedades que se cultivan. El objetivo de este trabajo fue analizar las propiedades fisicoquímicas, nutricionales y estructurales del almidón de arroz (Oryza sativa subespecie indica) y la relación que hay entre ellas. Se utilizaron nueve variedades de arroz representativas de los tres tipos de arroz que se comercializan en México. La forma de los granos de arroz de todas las variedades estudiadas fue medida. El contenido de proteínas, lípidos, cenizas fue de 6.99-11.0%, 0.47-1.22%, 0.48-1.18%, respectivamente, y fueron
significativamente mayores (=0.05) para la variedad A06. El contenido de amilosa varió de 24.3-30.4%, en base a esto las variedades de arroz se clasificaron en contenido de amilosa de intermedio a alto. De acuerdo a su temperatura de pico de gelatinización (TpG) las variedades se clasificaron en dos grupos, el A (A06, Campechano, Cotaxtla y Filipino) con TpG<65 °C y el B (A92, A98, Champotón, Culiacán y Huimanguillo) con TpG>74 °C. La entalpía de gelatinización (∆HG) fue significativamente mayor para los arroces del grupo B. La Tp del complejo amilosa-lípidos tipo I, evaluada durante la gelatinización estuvo en el intervalo de 96.9- 101.5 °C y su ∆H fue de 0.5-1.3 J/g, mientras que en el complejo amilosa-lípidos tipo II se encontraron Tp y ∆H menores. La temperatura de inicio de retrogradación (TiR) fue mayor para las variedades del grupo A, pero el intervalo de retrogradación (IR) y el porcentaje de retrogradación (%R) fueron menores en comparación con los del grupo B. La temperatura de formación de la pasta (Tfp) fue similar a la TpG, los parámetros de formación de pastas estuvieron en el intervalo de 2699-5839 cP, 936-3272 cP, 1928-4739 cP y 3453-8156 cP para la viscosidad de pico (Vp), de rompimiento (Vro), de recuperación (Vre) y final (Vf), respectivamente; la variedad A06 fue la que tuvo las viscosidades más bajas. La dureza y pegajosidad de los geles de harina de arroz después de 1 día de almacenamiento fue más alta para la variedad Huimanguillo (5.2 y 2.7 gf, respectivamente), después de 7 días de almacenamiento, la dureza incrementó para todas las variedades, pero no se observó ninguna tendencia para la pegajosidad. El tiempo de cocción fue mayor para las variedades de tipo Morelos (27 min), seguidas de las tipo Milagro (25 min), y por último las tipo Sinaloa (22 min). Los valores de dureza y pegajosidad del arroz cocido fueron más altos para las variedades del tipo Morelos. Al evaluar las fracciones de almidón que son nutricionalmente importantes en arroz crudo, los resultados mostraron que las variedades del grupo A tuvieron más almidón de digestión rápida (ADR) y menos almidón de digestión lenta (ADL) que los del grupo B. Cuando las muestras se cocieron, el ADR incrementó para todas las muestras, mientras que el ADL y el AR (almidón resistente) disminuyeron, no se observaron diferencias por grupos. Se aisló el almidón de arroz de las variedades estudiadas y se analizó su estructura. La cristalinidad fue más alta para el almidón de las variedades del grupo B. La longitud de cadena promedio de la amilopectina fue mayor para los almidones del grupo B. los almidones del grupo A tuvieron una mayor proporción de cadenas A (GP 6-12) y una menor proporción de cadenas B1 (GP 13-24), los almidones del grupo B tuvieron una tendencia inversa. El análisis estadístico de correlación mostró que la Vp, Vre y Vf son afectadas por el contenido de amilosa, mientras que la Vro es dependiente del contenido de proteínas y de la proporción de cadenas A y B1 de la amilopectina. Se encontró que la digestibilidad del almidón del arroz crudo también es dependiente de la distribución de cadenas de la amilopectina, pero esta dependencia desapareció en el arroz cocido. Las propiedades fisicoquímicas y nutricionales del almidón de arroz mostraron un efecto significativo de la distribución de la longitud de cadena de la amilopectina.
Abstract
ix
A B S T R A C T
The quality of the rice grain is influenced by the physicochemical properties and structure of starch. In Mexico, there is not information regarding the features of starch present in rice varieties. The objective of this work was to analyze the physicochemical, nutritional and structural properties of rice starch (Oryza sativa subspecies indica), and study the relationship among them. Nine rice varieties, representing the three types of rice sold in Mexico, were used. The shape of the grains of all varieties studied was medium. Protein, lipid and ash contents were 6.99-11.0%, 0.47-1.22%, 0.48-1.18%, respectively and were significantly higher (=0.05) for A06 variety. Amylose content ranged 24.3-30.4%, based on this parameter rice varieties were classified as intermediate and high amylose content. According to their peak gelatinization temperature (Tp) varieties were classified in two groups, the group A (A06, Campechano, Cotaxtla and Filipino) with Tp<65 °C and group B (A92, A98, Champoton, Culiacan and Huimanguillo) with Tp>74 °C. Gelatinization enthalpy (∆HG) was significantly higher for rice varieties of group B. Tp and ∆H of amylose-lipid complex type I during gelatinization ranged between 96.9- 101.5 °C and 0.5-1.3 J/g, respectively, while in amylose lipid complex type II Tp and ∆H were lower. Onset temperature of retrogradation (ToR) was higher for rice varieties of group A, but the gelatinization range and percent of retrogradation were lower in comparison with those of group B. Pasting temperature was similar than TpG, pasting viscosity ranged between 2699-5839 cP, 936-3272 cP, 1928-4739 cP and 3453-8156 cP for peak, breakdown, setback and final, respectively; A06 variety had the lowest viscosities. Hardness and stickiness of rice flour gels after 1 day of storage were higher for Huimanguillo variety (5.2 and 2.7 gf, respectively), after 7 days of storage hardness increased for all varieties, but stickiness did not show any trend. Cooking time followed this order: Morelos type varieties (27 min), Milagro type varieties (25 min) and Sinaloa type varieties (25 min). The evaluation of nutritional important starch fractions in raw rice showed that group A had more rapidly digestible starch (RDS) and lower slowly digestible starch (SDS) in comparison with those of group B. When samples were cooked, RDS increased for all samples, while SDS and RS (resistant starch) decreased, no differences were observed between groups. Rice starch was isolated from the varieties studied and its structure was analyzed. Cristallinity was higher for starches of group B. The amylopectin average chain length was higher for those starches of group B. Starches from group A showed higher proportion of chains A (DP 6-12) and lower proportion of chains B1 (DP 13-24), starches from group B had the opposite trend. The statistically correlation analysis showed that peak viscosity, setback viscosity, and final viscosity were affected by the amylose content, and breakdown viscosity was influenced by protein content and the proportion of amylopectin chains type A and B1. It was found that raw starch digestibility is affected by the amylopectin chain length distribution, but this relationship disappears when rice was cooked. The physicochemical and nutritional properties of rice starch showed a significantly effect of the amylopectin chain length distribution.
Introducción
1
I. I N T R O D U C C I Ó N
El arroz representa la especie agrícola más importante para los humanos, ha
alimentado más gente desde la época de su domesticación que ningún otro cultivo.
Además, es la fuente primaria de alimento y sustento para más de un tercio de la población
del planeta, y es producido en cada continente en tierras cultivables (Kovach et al., 2007).
De acuerdo a la FAO, en el año 2010 se consumieron aproximadamente 454 millones de t
de arroz pulido (arroz sin cáscara, salvado y germen), satisfaciendo el 20% de la aportación
calórica total en el planeta (FAO, 2011). En los países consumidores de arroz, los rasgos
de calidad del grano dictan su valor en el mercado y definen la adopción de una nueva
variedad. Las características de calidad abarcan la apariencia, las propiedades sensoriales,
culinarias y recientemente, el valor nutricional. El valor de cada característica varía de
acuerdo a la gastronomía y cultura de la región (Fitzgerald et al., 2009).
El arroz es el único cereal que se consume con un procesamiento mínimo y en
forma de grano entero. El principal componente del grano es el almidón (≈90%). Este
biopolímero define en gran parte las propiedades fisicoquímicas y culinarias del arroz al
interactuar con el resto de los componentes del endospermo (Fitzgerald, 2004). El
contenido de amilosa es usado comúnmente para predecir la textura del arroz después de
la cocción. Los granos de arroz cocidos con contenido alto de amilosa (>24%) son
usualmente firmes, secos y no adhesivos, mientras que los de contenido bajo de amilosa
(10-19%) son más adhesivos, húmedos y suaves (Iturriaga et al., 2006). Por otro lado, la
adhesividad, definida como la fuerza de cohesión en la superficie del arroz, es atribuida a la
amilopectina, cuya estructura se categoriza dependiendo de la longitud de sus
Introducción
2
ramificaciones, que también influyen en la temperatura de gelatinización del almidón, las
propiedades de formación de pastas y en la dureza del arroz cocido (Bao et al., 2007). Los
alimentos ricos en almidón difieren en sus velocidades de digestión, ésta característica
también es afectada por la estructura del almidón. Los granos de arroz con contenido alto
de amilosa se digieren más lentamente, pero algunos autores reportan lo contrario (Rao,
1971; Panlasigui et al., 1991), indicando que solamente el contenido de amilosa no predice
la velocidad de digestión del arroz. Benmoussa et al. (2007) reportaron que el almidón de
digestión lenta presentó una correlación positiva con las cadenas largas e intermedias de la
amilopectina, por lo tanto ésta consideración es importante al momento de desarrollar
cultivares de arroz con baja respuesta glucémica.
En México, con el fin de mejorar el rendimiento del grano entero, los estudios se
enfocan principalmente a mejorar las características agronómicas del cultivo, incrementar
la producción por unidad de superficie, inducir su resistencia a problemas fitosanitarios y a
modernizar los procesos de industrialización (Martínez et al., 2005). En años recientes,
también se ha buscado aumentar el contenido de proteína y desarrollar variedades de la
subespecie japónica (Martínez et al., 2005, Maldonado y Ventura, 2007). Sin embargo, de
las variedades sembradas y comercializadas en México, es escasa la información de la
influencia del almidón sobre la funcionalidad del grano, factor que es determinante al
momento de escoger variedades con fines alimentarios específicos. Por lo cual, en este
trabajo se realizó una caracterización fisicoquímica, nutricional y estructural del almidón
de arroz. Información que es importante para entender el impacto del almidón sobre la
funcionalidad de las variedades de arroz que se cultivan en México.
Antecedentes
3
II. A N T E C E D E N T E S
2.1 Arroz
2.1.1 Origen, diversificación y taxonomía
El origen del arroz es un tema que hasta la actualidad ha generado diversas
hipótesis; a pesar de que es uno de los cultivos más antiguos, aún no se ha podido
determinar el tiempo y lugar exacto de su origen. A pesar de ese desconocimiento, la
domesticación del arroz fue uno de los progresos más importantes de la historia. El arroz
es a la fecha un cultivo básico para millones de personas en el mundo (IRRI, 2011).
Hace más de 10, 000 años, las culturas antiguas comenzaron a recolectar y
consumir Oryza rufipogon y Oryza nivara, plantas herbáceas silvestres que crecían en los
pantanos a través de Asia tropical y subtropical. Se tiene la teoría de que el arroz se
cultivó por primera vez en la India, ya que ahí abundan los arroces silvestres, pero el
desarrollo del cultivo se dio en China (Franquet y Borràs, 2004). Por un proceso de
selección continua de características deseables, los agricultores lentamente transformaron
a los progenitores silvestres en el arroz cultivado o sembrado (Kovach et al., 2007).
El arroz pertenece al género Oryza, a la tribu Oryzeae, de la subfamilia
Bambusoideae perteneciente a la familia de las Gramíneas. El género Oryza (que en griego
significa oriental) incluye 21 especies silvestres y 2 cultivadas de importancia en la
alimentación humana, O. glaberrima y O. sativa. De estas dos últimas especies, O.
glaberrima se cultiva únicamente en regiones del occidente de África, por lo cual se le
Antecedentes
4
denomina comúnmente arroz africano, a diferencia de O. sativa que es cultivado
mundialmente y se conoce como arroz asiático (Kovach et al., 2007).
A pesar de que el arroz tiene un lugar importante en el desarrollo de la agricultura,
la evolución e historia de O. sativa aún no está completamente entendida. Dentro de la
especie O. sativa existe una variación amplia en la morfología, ecología y fisiología, como
resultado de la selección y adaptación a diferentes hábitats y condiciones de crecimiento a
través del globo. Actualmente, O. sativa posee 120,000 cultivares, desde arroces
tradicionales preservados por agricultores indígenas locales, hasta arroces élite producidos
con fines comerciales durante la revolución verde (Londo et al., 2006).
La mayoría de los cultivares de arroz se agrupan dentro de dos subespecies o razas
de arroz, Oryza sativa japónica (granos cortos opacos) y Oryza sativa indica (granos largos
translucidos) (Figura 1), en base a un número de rasgos morfológicos y fisiológicos como
la forma del grano, tolerancia a la sequía, sensibilidad al clorato de potasio, reacción al
fenol, altura de la planta, color de las hojas, entre otros. Estas dos subespecies también se
asocian con diferentes hábitats de crecimiento en términos ecogeográficos; el arroz indica
usualmente se encuentra en las tierras bajas de Asia tropical y el arroz japónica,
típicamente se encuentra en las zonas templadas y altiplanos del este y sudeste de Asia, así
como en África y América. O. sativa japónica a su vez, se diferencia en las formas tropicales
(javánica) y templadas (japónica), siendo la forma templada un derivado de la forma tropical
(Garris et al., 2005; Londo et al., 2006).
Con el avance de la ciencia en el área de biología molecular, se pudieron usar
herramientas como el análisis de polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción
Antecedentes
5
Figura 1. a) Arroz a granel de la subespecie indica, b) Vista individual de los granos de
arroz (izquierda japónica, derecha indica), c) Arroz a granel de la subespecie japónica.
a)
b)
c)
Antecedentes
6
(o RFLP del inglés “restriction fragments length polymorphism”) para subdividir las
subespecies indica y japonica en seis grupos varietales indica, japónica, aus, aromático, rayada
y ashina. Aus, rayada y ashina son grupos menores pertenecientes al ecotipo indica, y todos
se distribuyen geográficamente a lo largo de la cordillera del Himalaya. El arroz aus es
tolerante a la sequía y se cultiva en Bangladesh. Rayada y ashina son arroces flotantes de
Bangladesh e India, respectivamente. El arroz aromático como el Basmati de Pakistán,
Nepal e India, el Jazmín de Tailandia y el Sadri de Irán, poseen un aroma distintivo a
palomitas de maíz que los hace arroces más caros debido a su calidad (Khush, 2000; Garris
et al., 2005).
2.1.2 El cultivo de arroz en México
O. sativa fue introducida al Nuevo Mundo por los colonizadores europeos. Los
españoles trajeron la subespecie japónica a la Nueva España alrededor del año 1550,
mientras que el arroz de subespecie indica llegó a México desde Filipinas alrededor de
1695 a través de los viajes del Galeón Español que navegaba de Manila a Acapulco, Gro.
Para el año 1800, este cereal ya se sembraba en parcelas pequeñas en los estados de
Guerrero y Veracruz, y el cultivo en si se estableció en el estado de Morelos hasta 1867,
cuando se comenzaron a cultivar algunos ecotipos de O. sativa en el municipio de Jojutla,
desde donde se extendió a otras zonas tropicales del país (Hernández et al., 1994).
El cultivo de arroz en México ocupa en cuanto a producción de cereales, el quinto
lugar después del maíz, sorgo, trigo y cebada y en cuanto a consumo el cuarto (consumo
Antecedentes
7
anual per cápita 6 kg) después del maíz, trigo y frijol, por lo tanto forma parte importante
de la dieta básica de la población mexicana (Salcedo y Barrios, 2010; Díaz, 2011).
Esta gramínea se siembra en dos regiones agroclimáticas (Figura 2), que se
diferencian principalmente por sus regímenes termo pluviométricos y las fuentes de
suministro de agua para satisfacer las necesidades hídricas de la planta, el trópico seco y el
trópico húmedo (Rodríguez y Lara, 2003). La región del trópico seco está conformada por
los estados de Nayarit, Michoacán, Colima, Jalisco, Morelos, Guerrero, Sinaloa, Estado de
México y Puebla, siendo los primeros dos estados los que tienen la mayor producción de
arroz palay (grano con cáscara) en esa región. La zona del trópico húmedo está constituida
en orden de producción por Campeche, Veracruz, Tabasco, Tamaulipas, Chiapas y Oaxaca.
De ambas zonas los estados de Nayarit, Campeche, Veracruz y Michoacán produjeron el
67.8 % del arroz palay cosechado durante el año 2010 (217,000 t). Debido a las condiciones
climatológicas y geográficas, los estados de Morelos, Estado de México, Puebla y
Guerrero, son los únicos que alcanzan un rendimiento por arriba de 6 toneladas/hectárea,
Morelos destaca entre ellos al alcanzar un rendimiento de hasta 10 t/ha (SIAP, 2011).
La subespecie japónica fue la primera en introducirse al país, sin embargo, ésta no
fue aceptada debido a que al cocinarse se pegaba y era apelmazable, situación que no fue
del agrado de los primeros mestizos de la Nueva España (Tavitas y Hernández, 2004). Las
variedades que se cultivan en las zonas arroceras del país pertenecen a la subespecie indica
y se identifican o clasifican comercialmente como “calidad” (Figura 3). El arroz de “Calidad
Morelos” es un grano extragrande, ancho con 20% de panza blanca (mancha yesosa
localizada en la zona ventral del endospermo del grano), el arroz “Calidad Milagro” es un
Antecedentes
8
Figura 2. Mapa de las regiones agroclimáticas productoras de arroz en la república.
Fuente: Rodríguez y Lara (2003).
Antecedentes
9
Figura 3. Diferentes tipos de arroces mexicanos de acuerdo a su calidad. a) Arroz de
calidad Morelos, b) Arroz de calidad Milagro y c) Arroz de calidad Sinaloa.
a) b)
c)
Antecedentes
10
grano corto, ancho con 10% de panza blanca y el de “Calidad Sinaloa” es un grano
mediano, delgado y translúcido (Hernández y Tavitas, 2005). En nuestro país, la población
tiene preferencias definidas en cuanto al tipo de grano de arroz que consume (Figura 4), el
arroz de tipo Morelos se consume en el D.F., Colima, Jalisco, Aguascalientes, Guanajuato
y Morelos; el arroz tipo Milagro en San Luis Potosí, Querétaro, Hidalgo, Puebla,
Tlaxcala, Estado de México, Michoacán y Guerrero; el arroz tipo Sinaloa es consumido en
el resto del país (18 entidades federativas), siendo este tipo de arroz el más demandado
(Rodríguez y Lara, 2003). De acuerdo a los precios de diferentes centrales de abastos en la
república mexicana, el precio promedio del arroz empacado por kg es de $9.5, $10.3, y
$19.3 para arroz tipo Sinaloa, Milagro y Morelos, respectivamente (InfoASERCA, 2011).
De los tres tipos de arroz producidos en el país, el arroz de “Calidad Morelos” es el
que goza de mayor prestigio, debido a que se considera un grano con alta calidad
industrial y culinaria, en comparación con otras variedades. Sin embargo, algunos
comercializadores hacen pasar al arroz de tipo Milagro como arroz de tipo Morelos o
realizan mezclas entre variedades, aprovechando una característica común en ellos, la
presencia de un centro blanco; así el comercializador obtiene ventajas económicas puesto
que el arroz Milagro es de menor precio que el Morelos.
En México hasta 1987, el cultivo de arroz ocupaba una posición importante en la
agricultura y el país se mantuvo autosuficiente en cuanto a este cereal. Sin embargo, a
partir partir de 1994 con la entrada en vigor del TLCAN (Tratado de Libre Comercio con
América del Norte), nuestro país ha importado 7 millones de toneladas de arroz tipo
Sinaloa, principalmente de Estados Unidos.
Antecedentes
11
Figura 4. Mapa de la preferencia del consumidor mexicano hacia los tipos de arroz.
Fuente: Rodríguez y Lara (2003).
Antecedentes
12
2.1.3 Estructura física del grano
Los granos de arroz palay están conformados por una cariópside, cuatro brácteas, y
una rachilla que constituyen la cáscara (Figura 5). Las brácteas mayores, lema y pálea
encierran completamente a la cariópside y están sostenidas por las brácteas menores.
Cuando la cáscara es removida, la cariópside (fruto maduro indehiscente) se conoce como
arroz integral o moreno. El arroz integral se compone del pericarpio, capa de aleurona,
embrión y endospermo. El pericarpio es la capa externa que forma parte del salvado el cual
es rico en lípidos, proteínas, compuestos antioxidantes y fibra. El embrión esta contenido
dentro de la capa de aleurona que recubre el endospermo amiláceo. Cuando se remueve la
cascara, las capas de salvado y el germen el arroz toma el nombre de arroz pulido, arroz
blanco o simplemente arroz. El interior del arroz pulido se conoce como endospermo y es
la fracción mayoritaria del grano de arroz. El arroz pulido se compone aproximadamente
de 78% de almidón, 7% de proteína, 0.4% de fibra, 0.4% de lípidos, 0.5% de cenizas y 14%
de humedad. En base seca, el arroz pulido está conformado aproximadamente por 90% de
almidón y 8% de proteína (Champagne et al., 2004).
2.1.4 Composición química
2.1.4.1 Proteínas
El contenido de proteína en el arroz pulido es generalmente de ≈7%, este valor
se considera relativamente bajo si se compara con el de otros cereales. Sin embargo, las
proteínas tienen una influencia significativa en las propiedades estructurales, funcionales y
nutricionales del arroz, además de ser considera hipoalergénica (Shih, 2004).
Antecedentes
13
Figura 5. Vista de la sección transversal de un grano de arroz.
Fuente: Juliano (1994).
Antecedentes
14
El arroz integral tiene más proteína (>10%) que el arroz pulido, ya que en éste
último el salvado y el germen son removidos (Shih, 2004). Las proteínas del endospermo
se encuentran en forma de cuerpos proteicos con tamaños de 1 a 4 µm y se concentran en
las células de la periferia dorsal y lateral. Las proteínas del arroz se componen de varias
fracciones: 5% de albúmina (hidrosoluble), 10% de globulina (soluble en sal), 5% de
prolamina (soluble en alcohol) y 80% de glutelina (soluble en álcali) conocida como
oryzenina. Las proteínas de las capas externas del arroz tienen una mayor proporción de
albúmina, y esta proporción disminuye hacia el centro del grano de arroz, mientras que la
glutelina tiene una distribución inversa (Juliano, 1994). El arroz es deficiente en lisina
(aminoácido esencial), pero tiene un contenido significativo de aminoácidos azufrados
como cisteína y metionina; la combinación del arroz con alguna leguminosa, complementa
el perfil de aminoácidos para un mejor balance nutricional (FAO, 2004).
2.1.4.2 Lípidos
Los lípidos en arroz, a pesar de no ser un compuesto abundante, son importantes
ya que contribuyen a la calidad sensorial, culinaria y funcional. El arroz integral contiene
aproximadamente 3% de lípidos, éstos se concentran en el salvado y se encuentran en
forma de cuerpos lipídicos o esferosomas con un diámetro de 0.7-1.5 µm. En el arroz
pulido se tiene de 0.3 a 0.5% de lípidos, de los cuales el 62% corresponde a lípidos no
amiláceos (lípidos residuales del salvado y de la superficie del gránulo de almidón), y el
38% restante a lípidos amiláceos (localizados dentro del gránulo de almidón), ambos
conformados por lípidos neutros, glucolípidos y fosfolípidos.
Antecedentes
15
El contenido de lípidos se usa como una medida del grado de pulido del arroz
integral y se conoce como DOM (del inglés “degree of milling”). El DOM se obtiene al
comparar el contenido de lípidos en el arroz pulido en relación al contenido de lípidos del
arroz integral (Sun y Siebenmorgen, 1993).
2.1.4.3 Vitaminas y minerales
En el arroz integral, el contenido de vitaminas es de 2 a 10 veces más que en el
arroz pulido, para el caso de los minerales este es de 2 a 3 veces más. Las vitaminas de
mayor presencia en el arroz pulido son la tiamina (B1), riboflavina (B2), niacina (B3) y
piridoxina (B6), y solo contiene trazas de las vitaminas A, D y C. En cuanto a los
minerales, los principales macroelementos son magnesio, potasio, azufre y fosforo, y los
principales microelementos son hierro, manganeso, zinc y aluminio (Champagne et al.,
2004). La pérdida de nutrientes durante el pulido del arroz se compensa si el arroz es
enriquecido con tiamina, riboflavina, niacina y hierro, además de fortificarlo con ácido
fólico (Wright, 2004). Si bien esta práctica se lleva a cabo en muchos países, en el caso de
México, solo se enriquecen harinas y cereales para el desayuno derivados del arroz.
2.1.4.4 Carbohidratos
El valor nutritivo del arroz radica principalmente en el aporte calórico que
brinda. Este cereal proporciona el 20% del suministro de energía alimentaria del mundo,
en tanto que el trigo suministra el 19% y el maíz el 5% (FAO, 2004). El carbohidrato
mayoritario presente en el arroz es el almidón, que constituye el ≈90% (b. s.) del peso del
Antecedentes
16
arroz pulido. La concentración de almidón en el grano incrementa de la superficie del
endospermo hacia el centro, mientras que la concentración de proteínas tiene el
comportamiento inverso (Champagne et al., 2004). El contenido de fibra dietética en el
arroz pulido varia de 0.5-4%, mientras que el arroz integral puede contener hasta tres
veces más siendo la mayoría fibra insoluble (Li et al., 2011; Savitha y Singh, 2011). Al ser
el almidón la fracción mayoritaria del endospermo de arroz, la estructura de sus
componentes y sus propiedades fisicoquímicas determinan su funcionalidad, es por esto
que se hace una descripción más a fondo del almidón en el siguiente subtema.
2.1.4.4.1 Almidón: Morfología, composición química y ubicación de sus
componentes dentro del gránulo
En la naturaleza, el almidón existe en forma de gránulos que se diferencian de
acuerdo a su fuente botánica en forma, tamaño y posición del hilum (punto donde el
gránulo comienza a crecer). El arroz solo contiene gránulos de almidón compuestos, es
decir, muchos gránulos se desarrollan simultáneamente dentro del mismo amiloplasto. Los
gránulos compuestos tienen un diámetro de hasta 150 m formados por 20-60 gránulos
individuales; los gránulos compuestos llenan el espacio dentro de las células del
endospermo, sin embargo, en el arroz waxy el endospermo es opaco porque hay espacios
de aire entre los gránulos de almidón. El gránulo de almidón de arroz es uno de los más
pequeños dentro de los cereales, su tamaño varia de 3-8 m, tiene forma angular y
poligonal y es de superficie lisa (Figura 6) (Bao y Bergman, 2004).
Antecedentes
17
Figura 6. Morfología del almidón de arroz: d) Células del endospermo teñidas con yodo,
g) sección de la imagen anterior donde se representan los gránulos de almidón compuestos
y j) imagen del endospermo de arroz obtenida por MEB. Barras= 20 m.
Fuente: Matsushima et al. (2010).
Antecedentes
18
El almidón está compuesto por una mezcla de dos macromoléculas con diferente
estructura, una fracción lineal que es la amilosa, y una fracción ramificada que es la
amilopectina. El contenido y la estructura de la amilosa y la amilopectina, son las
características que afectan principalmente las propiedades funcionales del almidón. La
amilosa está compuesta por cadenas largas conformadas por moléculas de glucosa unidas
mediante enlaces -1,4, pero también tiene algunos puntos de ramificación con enlaces -
1,6 (Figura 7a). El contenido de amilosa en la mayoría de los almidones es de 15 a 25%. En
base a su contenido de amilosa, el arroz puede ser glutinoso o ceroso (del inglés “waxy”)
con un contenido de amilosa del (0-2%), muy bajo en amilosa (3-12%), bajo en amilosa (13-
20%), de amilosa intermedia (21-24%) o alto en amilosa (25-33%) (Juliano, 1994). Por otro
lado, se tiene reportado que la amilosa de arroz tiene un grado de polimerización (GP) y
una longitud de cadena (LC) en el intervalo de 987-1225 y 276-430 unidades de glucosa
(UG), respectivamente (Lii et al., 1998). Takeda et al. (1986) reportaron para amilosa de
arroz un GP de 920-1110 UG, LC de 230-370 UG y un número de cadenas ramificadas
por molécula de 2.5-4.3, además, concluyen que la estructura de la amilosa difiere entre
especies y dentro de la misma especie. La amilosa puede formar un complejo de inclusión
en forma de hélice sencilla, con agentes acomplejantes o formar una doble hélice entre sí
misma, cuando no hay agentes acomplejantes disponibles como los alcoholes, los ácidos
grasos o el yodo (Figura 7b).
La amilopectina es una molécula altamente ramificada, con unidades de glucosa
unidas por enlaces -1,4 (en un 95%) en forma lineal y enlaces -1,6 (en un 5%) en los
puntos de ramificación (Figura 8a) (Tester et al., 2004). La amilopectina es una de las
moléculas biológicas más grandes, con un peso molecular en el intervalo de 106-109 g/mol,
Antecedentes
19
Figura 7. a) Estructura química de la amilosa; b) Representación de una hélice sencilla de
amilosa acomplejada con un ligando cuya cabeza polar queda fuera de la hélice y su cadena
alifática dentro de la cavidad.
Fuente: (a) Liu (2005); (b) Garret y Grisham (2010).
a)
b)
Antecedentes
20
Figura 8. a) Estructura química amilopectina; b) Modelo estructural de la amilopectina.
Fuente: (a) Liu (2005); (b) Robin et al. (1974).
a)
b)
Antecedentes
21
dependiendo de la fuente botánica de almidón, el método de fraccionamiento y la técnica
usada para determinar el peso molecular. Con el paso de los años y el avance en la
tecnología se han postulado varios modelos estructurales para la amilopectina. French
(1972) propuso el modelo de “cluster” o racimo, para describir la forma en la cual la
estructura ramificada de la amilopectina se conforma en los gránulos de almidón nativo
(Figura 8b). En este modelo, a partir de los puntos de ramificación, se forman dobles
hélices con apariencia de racimos, que al estar formados por cadenas lineales (GP de 12-
70), son más cristalinos que las zonas donde se forma la ramificación mediante el enlace -
1,6. Además, los racimos forman láminas cristalinas delgadas, que se alternan con regiones
menos cristalinas (amorfas), compuestas por los puntos de ramificación (Pérez et al., 2009).
Peat et al. (1952), reportaron evidencia de que la amilopectina de maíz waxy
presentaba múltiples ramificaciones, para distinguir a cada cadena, estas se agruparon en
categorías (Figura 9). Las cadenas A están unidas a otras cadenas (B o C) mediante sus
extremos reductores, a través de un enlace -1,6, pero ellas no están ramificadas. Las
cadenas B pueden estar unidas a otra cadena B o a la cadena principal, conocida como
cadena C (que posee el único extremo reductor libre de la molécula) (Jane, 2009). En 1986,
Hizukuri reportó que al separar a las cadenas de la amilopectina, se obtiene una
distribución polimodal: A, B1, B2, B3 y B4. Las cadenas A y B1 están en un solo racimo o
“cluster” mientras que las cadenas B2, B3 y B4, se extienden dentro de 2, 3 y 4 o más
racimos, respectivamente. Años después, Hanashiro et al. (1996) encontraron que las
cadenas A tienen un GP de 6-12, las B1 de 13-24, las B2 de 25-36 y las B3 >37, siendo
esta agrupación una de las más usadas y que mejor se correlaciona con los parámetros
térmicos y la estructura cristalina del almidón.
Antecedentes
22
Figura 9. Modelo estructural de racimo o “cluster” de la amilopectina.
Fuente: Hizukuri (1986).
El almidón es un material que posee estructura cristalina específica, debido al
empaquetamiento que presenten sus dobles hélices (Figura 10). El empaquetamiento de la
celda de almidón tipo A es monoclínico, con 4 moléculas de agua por cada 12 residuos de
glucosa, mientras que para la celda de almidón tipo B, el empaquetamiento es hexagonal y
cada celda contiene 36 moléculas de agua (Imberty et al., 1988).
Figura 10. Arreglo de las láminas cristalinas y amorfas dentro del gránulo de almidón.
Fuente: Zeeman et al. (2010)
Antecedentes
23
En base a estudios de difracción de rayos X, se observó que la variabilidad en el
contenido de amilosa en la estructura interna del almidón de maíz, cebada y chícharo,
provoca un cambio en el orden estructural dentro de los cristales de amilopectina Jane
(2009). En la Figura 11 se muestra el modelo esquemático propuesto para la sección
transversal del gránulo de almidón. En el diagrama, la amilosa y el complejo amilosa-
lípidos están presentes en la zona amorfa, parte de las cadenas exteriores de la
amilopectina se muestran formando dobles hélices y forman la zona cristalina. A partir de
este modelo se pudo concluir que:
A) La amilosa se encuentra en forma de hélice sencilla y puede co-cristalizar con
la amilopectina formando dobles hélices.
B) La amilosa y los lípidos se encuentran más concentrados en la periferia del
gránulo, la amilosa presente en esa área tiene cadenas de menor tamaño en comparación
con la amilosa que se ubica hacia el centro del gránulo, lo que facilita su salida del gránulo
durante la gelatinización.
C) La amilopectina en las regiones internas del gránulo, tiene cadenas con una
longitud mayor que las de la periferia (Jane, 2009).
Antecedentes
24
Figura 11. Esquema de la ubicación de sus componentes dentro del gránulo.
Fuente: Jane (2009).
Antecedentes
25
2.2 Calidad del grano arroz
Definir o conceptualizar la palabra calidad en relación al arroz no es sencillo, ya
que la preferencia varía de país a país, además, es dependiente de sus hábitos culturales y el
uso que se le dé a los granos (IRRI, 2011). La mayoría de los consumidores prefieren la
mejor calidad que puedan pagar. La calidad del grano de arroz comprende un conjunto de
caracteres que corresponden a criterios subjetivos (características determinadas por la
preferencia individual como sabor, apariencia, olor) y objetivos (características que son
independientes de la opinión personal y pueden ser físicas como la textura y el color, o
químicas como el valor nutricional). La calidad es determinada por las características
físicas y químicas cuantificables, que pueden ser genéticas (la temperatura de
gelatinización de su almidón o el tamaño del grano de arroz) o adquiridas (el color o la
humedad). Las características que presente el arroz no dependen solo de la variedad,
también influye el ambiente en el que se desarrolla el cultivo y el manejo pre y post
cosecha (Rice Knowledge Bank, 2011). De manera general, en el grano de arroz están
involucrados tres tipos de calidad: molinera, culinaria y nutricional.
2.2.1 Calidad molinera
El arroz se comercializa después de someterlo a un proceso de abrasión, donde es
descascarillado y pulido; la integridad del grano durante el tratamiento de abrasión
determina la calidad molinera. Por otro lado, se identifica como un arroz de alta calidad,
aquel cuyo conjunto de granos presenta homogeneidad de tamaño, forma, color y
translucidez, que cumplen con las normas establecidas (Livore, 2004). En el caso de
Antecedentes
26
México, el porcentaje de granos enteros pulidos después el proceso molinero, debe ser
superior al 50% en relación al arroz palay, para que una variedad pueda ser liberada en el
país (Hernández y Tavitas, 2005).
La mayor o menor susceptibilidad del grano a fisurarse depende de variables
ambientales y genéticas. Las ambientales son provocadas por estrés abiótico (déficit
hídrico, alta temperatura, momento de fertilización, humedad de la cosecha y temperatura
y velocidad de secado) y biótico (enfermedades causadas por hongos). Las genéticas se
refieren fundamentalmente a la regulación de los mecanismos que intervienen en el
llenado del grano. La velocidad de llenado y su dependencia de la temperatura en esta
etapa fisiológica, determina la fragilidad del endospermo y por consiguiente su
sensibilidad al quebrado, que repercute finalmente en el valor comercial del arroz. Una
velocidad de llenado relativamente extendida en el tiempo, favorece la formación de un
grano compacto y de endospermo vítreo, previniendo así la sensibilidad al quebrado y la
presencia de áreas opacas o yesosas (del inglés “chalkiness”) en el endospermo que facilitan
el rompimiento del grano, disminuyendo la calidad (Livore, 2004).
En algunas variedades de arroz, la presencia de zonas opacas conocidas como
“panza blanca”, “centro blanco” o “dorso blanco” (dependiendo de su ubicación en el
endospermo) no disminuye la calidad sino que por el contrario, aumenta su valor en el
mercado. Ejemplos de esto es el arroz usado para elaborar sake (bebida de arroz
fermentado) que presenta un centro blanco que absorbe más agua y facilita la fermentación
(Yoshizawa y Ogawa, 2004); igualmente el arroz arborio utilizado para hacer platillos
italianos tradicionales y que es famoso por su capacidad de absorber sabores (Wilkinson y
Champagne, 2004).
Antecedentes
27
La apariencia del arroz pulido también es importante para los consumidores,
siendo el tamaño y la forma, los dos parámetros utilizados para clasificar el arroz para su
industrialización y comercialización, sin embargo, esto no es un parámetro de calidad.
Para clasificar al arroz en cuanto tamaño y forma, se utiliza la Norma Mexicana NMX-
FF-035-SCFI-2005. Por su longitud, el arroz se clasifica en: grano corto (<5.6 mm),
medio (5.6-6.5 mm), largo (6.6-7.5 mm) y extra largo (>7.5 mm). La forma se obtiene
dividiendo la longitud entre el ancho (l/a), de la relación obtenida, el grano se cataloga
como redondo (l/a=1), oblongo (l/a= 1.1-2.0), media (l/a= 2.1-3.0) y delgada (l/a= >3.0).
La Norma Mexicana, también dicta las características morfológicas y de apariencia que
deben presentar las variedades de arroz que se cultivan en el país (Cuadro 1). Las
preferencias por el tamaño y forma del arroz varían de un grupo de consumidores a otro,
pero en el mercado internacional el arroz de grano largo es el que tiene más demanda.
2.2.2 Calidad culinaria
El sustantivo femenino “culinaria”, hace referencia al arte de guisar o de presentar
un platillo, por eso es una palabra utilizada ampliamente para definir la calidad que está
relacionada con la textura, el sabor y la apariencia del grano después de su cocimiento,
características que varían de un país a otro. El arroz de la subespecie indica, a la que
pertenecen las variedades que se han liberado a la fecha en México para su cultivo
comercial, se caracterizan por su contenido intermedio de amilosa, porque los granos se
mantienen separados y secos después de la cocción y por su textura suave (Hernández y
Tavitas, 2005). En el Programa de Mejoramiento Genético del Arroz del INIFAP, la
selección de la calidad culinaria se ha efectuado con base en cuatro parámetros: contenido
Antecedentes
28
Cuadro 1. Características morfológicas y de apariencia de las variedades clasificadas
como arroz Morelos mexicano y arroz mexicano.
Variedad Largo Ancho Longitud y
forma Apariencia
Morelos mexicano
7.4-8.4 2.48-2.81 Extra largo
Delgado Panza blanca
Opacidad (>20%)
Arroz mexicano (Milagro y
Sinaloa)
6.0-6.3 2.40-2.70 Medio Media
Panza blanca Opacidad (5-10%)
5.9-6.3 2.30-2.60 Medio Media
Cristalino
6.6-6.7 2.15-2.18 Largo Media
Cristalino
6.4-6.5 2.10-2.15 Medio Media
Cristalino
Fuente: NMX-FF-035-SCFI-2005.
Antecedentes
29
de amilosa, temperatura de gelatinización, consistencia del gel y pruebas de cocción. Cada
una de ellas se describe a continuación:
Contenido de amilosa.- Por muchas décadas, la calidad culinaria del arroz se atribuyó
a su contenido de amilosa. Generalmente, conforme el contenido de amilosa incrementa, la
firmeza después de la cocción también. Sin embargo, dada la diversidad genética del arroz,
se ha encontrado que en arroces altos en amilosa, la textura después de su cocción puede
ser suave o dura, indicando que existen otros factores que influyen en la textura final de
un arroz cocido (Fitzgerald et al., 2009).
La amilosa se determina en la mayoría de los laboratorios en base a una técnica
colorimétrica, que puede subestimar o sobrestimar el valor real del contenido de amilosa.
Debido a esto, el contenido de amilosa cuantificado colorimétricamente se conoce como
“amilosa aparente” o “amilosa equivalente” (Bergman et al., 2004). En 1978, Bhattacharya
et al. encontraron que la amilosa presente en el arroz varia en relación a la amilosa no
solubilizada en agua caliente (amilosa insoluble), que es la diferencia entre la amilosa total
(determinada por dispersión del arroz en una solución alcalina diluida) y la amilosa soluble
(determinada al calentar el arroz en agua a 95 °C). La amilosa insoluble tuvo una excelente
correlación con la textura de arroces altos en amilosa. Además, arroces con amilosa poco
soluble, se asocian con altas viscosidades de recuperación, bajas viscosidades de
rompimiento, una consistencia de gel dura y mayor retrogradación (Ramesh et al., 2000).
Posteriormente, Radhika-Reddy et al. (1994) utilizando cromatografía de permeación en
gel, reportaron que la amilosa soluble se podía considerar como el valor verdadero de la
amilosa contenida en el arroz, y que la amilosa insoluble, era en realidad una fracción de
Antecedentes
30
cadenas largas de la amilopectina. Por lo tanto, a partir de esa época, se comenzó a darle
mayor importancia a la amilopectina como factor determinante de la calidad en el arroz.
Temperatura de gelatinización.- El tiempo de cocción del arroz, está determinado por
la temperatura a la cual la estructura cristalina del almidón comienza a desorganizarse y
denomina temperatura de gelatinización. En el arroz la temperatura de gelatinización del
almidón varia de 55-85 °C, y se clasifica en baja (55-69 °C), intermedia (70-74 °C) y alta
(>74 °C) (Bergman et al., 2004). Noda et al. (1996) indicaron que la temperatura de
gelatinización está influenciada por la arquitectura molecular de la región cristalina del
almidón, que corresponde a la distribución de las cadenas cortas de amilopectina. Por otro
lado, Cooke y Gidley (1992) postularon que la ΔH (energía para llevar a cabo una
transición de fase), primordialmente refleja la perdida de la estructura ordenada de dobles
hélices de la amilopectina. Mientras que Tester (1997) sugirió que el grado de perfección
cristalina es reflejado en la temperatura de gelatinización. Por lo tanto, el grado de
perfección cristalina es afectado por la estructura molecular de la amilopectina, la
composición del almidón y la arquitectura del gránulo (Bao y Berman, 2004).
Consistencia del gel.- La prueba de consistencia del gel fue desarrollada para
diferenciar entre arroces altos en amilosa con diferente calidad industrial, y es una
evaluación indirecta de la viscosidad, pero para realizarla se necesitan tomar en cuenta
muchos detalles. Por esta razón, los programas de mejoramiento genético han remplazado
esta prueba por el uso del ARV (analizador rápido de viscosidad); este equipo monitorea
Antecedentes
31
los cambios en la viscosidad de la muestra cuando se somete a un proceso de cocción y
enfriamiento.
Champagne et al. (1999) estudiaron 87 muestras de arroz de diferentes calidades,
analizaron las muestras por ARV y además determinaron la textura de manera
instrumental y con un panel entrenado para identificar las características sensoriales de las
muestras. Al correlacionar los resultados, las asociaciones fueron mínimas, por lo que
concluyeron que el equipo ARV no era útil para predecir la textura del arroz cocido. Sin
embargo, en ese estudio no se tomó en cuenta que el arroz fue cocido en base a su tipo de
grano, bajo diferentes relaciones de agua:arroz, mientras que en el ARV las relación
agua:arroz fue igual para todas las muestras. Posteriormente (E. Champagne, datos no
publicados), analizaron 17 variedades de arroz con diferente contenido de amilosa,
utilizando la misma relación agua:arroz (1:1.4). En este caso, si se encontraron
correlaciones altas entre algunos atributos sensoriales y las propiedades de empastado
obtenida por el ARV. Por lo tanto, la cantidad de agua utilizada durante la cocción del
arroz influye considerablemente en la textura del producto cocido (Bergman et al., 2004).
También, se ha reportado que los parámetros de formación de pasta medidos con el
ARV se correlacionan con la amilosa (Noda et al., 2003), aunque contrariamente,
Bhattacharya et al. (1999) no encontraron ninguna correlación significativa entre los
parámetros de formación de pasta y el contenido de amilosa. Estas diferencias se podrían
explicar en base a la disparidad en la estructura de la amilopectina.
Pruebas de cocción.- Estas pruebas se enfocan en la hidratación y pérdida de sólidos
durante la cocción y la elongación y textura del arroz cocido. Un factor importante
Antecedentes
32
durante la cocción de arroz, es la cantidad de sólidos que se pierden en el agua de cocción.
Por lo general, arroces con contenidos altos de amilosa pierden menos sólidos,
probablemente por tener una mayor proporción de complejos amilosa-lípidos. La
cuantificación de la perdida de sólidos por cocción es importante cuando el arroz se utiliza
en la fabricación de alimentos procesados, como los enlatados (Bergman et al., 2004).
El valor económico del arroz en los mercados nacionales e internacionales depende
en gran parte de la calidad sensorial del arroz cocido (Champagne et al., 1999). Los
atributos sensoriales asociados con la calidad culinaria del arroz son la dureza, adhesividad
y aceptabilidad (palatabilidad), y tradicionalmente, se determinan usando escalas hedónicas
arbitrarias, que son dependientes de una población y uso específico. El uso de panelistas
entrenados para realizar mediciones sensoriales acerca de la textura del arroz, es preferido
sobre los análisis instrumentales, pero usar un panel entrenado es más costoso, ya que
requiere de tiempo, trabajo intensivo y una mayor cantidad de muestra (Limpisut y Jindal,
2002).
Actualmente, en la industria de alimentos, la evaluación de las propiedades de
textura utilizando instrumentos diseñados para la evaluación de las características físicas
de un alimento, se ha vuelto una práctica común (Sesmat y Meullenet, 2001). De acuerdo a
Bourne (2002), el concepto de textura aplicado a un alimento debe tomar en cuenta que no
es una sola propiedad, sino un conjunto de características de textura y se define como: un
grupo de características físicas que se originan por los elementos estructurales del
alimento, son percibidas principalmente por el sentido del tacto y están relacionadas con la
deformación, desintegración y flujo del alimento cuando está bajo la aplicación de una
fuerza, y son medidas de manera objetiva en función de la masa, el tiempo y la distancia.
Antecedentes
33
Durante años se pensó que las características de textura dependían principalmente
del contenido de amilosa. Sin embargo, en base al trabajo científico de varios grupos de
investigación (Hizukuri et al., 1989, Radhika-Reddy et al., 1993, Ramesh et al., 1999) se dio
un giro al paradigma, enfocándose en la amilopectina. En los últimos años, los estudios
indican que las diferencias en las características de textura, dependen de las diferencias en
proporción de cadenas largas de la amilopectina. A mayor proporción de cadenas largas,
más firme la textura del grano cocido y viceversa. No obstante esta explicación, aun se
siguen encontrando diferencias de textura entre arroces con características muy similares,
por lo que aún se formulan hipótesis para explicar la interacción de los componentes del
almidón con los componentes minoritarios (proteínas y lípidos) del endospermo de arroz,
para así explicar las características de textura que presenta el arroz después de su cocción
(Bhattacharya, 2009).
2.2.3 Calidad nutricional
Este parámetro está relacionado frecuentemente con el contenido de proteínas en
el arroz y el perfil de aminoácidos que las conforman. El aminoácido limitante del arroz es
la lisina, pero es rico en metionina. La digestibilidad real de la proteína (obtenida a partir
del nitrógeno ingerido menos el nitrógeno fecal) de arroz cocido en el ser humano es de
88% (Shih, 2004). En la actualidad el método sugerido para evaluar la calidad proteínica es
el puntaje de aminoácidos corregido por la digestibilidad de la proteína o PDCAAS del
inglés “protein digestibility corrected amino acid score”, siendo 1.0 el valor más alto. En el
caso del arroz este valor es de 0.56 y al mezclarlo con chícharo, lenteja, frijol o garbanzo
se alcanza el valor ideal (Suarez et al., 2006).
Antecedentes
34
En cuanto al almidón, su digestibilidad es mayor en comparación de otros cereales,
en parte por su bajo contenido de fibra dietética y polifenoles. Cuando el arroz se cuece, el
almidón se gelatiniza facilitando su digestión (Yokoyama, 2004). La digestión del almidón
comienza en la boca, cuando las glándulas salivales segregan -amilasa, que hidroliza los
enlaces -1,4 de la amilosa y la amilopectina, acortando las cadenas del polisacárido hasta
dextrinas. Sin embargo, el alimento permanece en la boca por un tiempo corto, por lo cual
la hidrolisis es mínima. Una vez que el almidón semi-hidrolizado entra al estómago, el pH
acido detiene la actividad enzimática de la -amilasa salival. Las dextrinas pasan al
intestino delgado donde son hidrolizadas por la -amilasa pancreática, que hidroliza las
dextrinas a maltosas. Por último, la enzima maltasa hidroliza la maltosa a glucosa. En el
caso del enlace -1,6 se forman dextrinas limite, que consisten de 3 o 4 unidades de
glucosa y son hidrolizadas por una -dextrinasa. La glucosa como último paso, se absorbe
en el torrente sanguíneo y se utiliza como energía o se almacena como glucógeno
(McGuire y Beerman, 2011).
Para fines nutricionales, el almidón se divide en tres fracciones que se consideran
de importancia nutricional en base a sus propiedades de digestión, el almidón se clasifica
en almidón de digestión rápida (ADR), almidón de digestión lenta (ADL) y almidón
resistente (AR). El ADR es la porción de almidón hidrolizada en los primeros 20 min del
ensayo, el ADL es la porción hidrolizada entre los 20 y 120 min, y el AR es la porción
remanente que no es hidrolizada después de 120 min (Englyst et al., 1992). Se ha reportado
que arroces altos en amilosa tienen un contenido menor de ADR, en comparación de los
que son de bajo contenido de amilosa (Zhu et al., 2011). Sin embargo, también se ha
Antecedentes
35
encontrado que arroces con el mismo contenido de amilosa (27%) y bajo el mismo método
de cocción, todavía presentan diferencias en la digestibilidad del almidón (Panlasigui et al.,
1991). Por otro lado, Benmoussa et al. (2007) indican que la variabilidad en la digestión del
almidón, no solo le concierne a la proporción de amilosa en el almidón, sino que también
depende de estructura de la amilopectina, específicamente de cómo es la distribución de las
cadenas de glucosa que la constituyen.
En la actualidad, las investigaciones para mejorar el valor nutricional del arroz han
incrementado de manera considerable. Por ejemplo, la falta de vitaminas y minerales en
los granos pulidos, se han tratado de remediar mediante técnicas transgénicas. Asimismo,
se logró incrementar el contenido de hierro en el endospermo de arroz introduciendo
genes de ferritina en el grano (Vasconcelos et al., 2003). También se desarrolló un arroz
pigmentado (Golden Rice 2), en el que el caroteno se logró expresar introduciendo genes
de maíz y de una bacteria (Paine et al., 2005). Recientemente, se han realizado estudios que
giran en torno a la digestibilidad del almidón presente en el arroz tanto en arroces
transgénicos (Patindol et al., 2010a, Patindol et al., 2010b, Chung et al., 2011, Zhu et al.,
2011). A pesar de que la investigación en este cereal es vasta, desafortunadamente en
México se conoce muy poco de las variedades que se comercializan en el país,
especialmente en relación al almidón presente en el arroz, por lo que resulta interesante
estudiar al arroz y a su en relación a las propiedades fisicoquímicas, nutricionales y
estructurales del almidón.
Justificación
36
III. J U S T I F I C A C I Ó N
En México, el arroz es uno de los cereales más consumidos. Su principal constituyente
es el almidón, el cual determina en mayor grado las características funcionales y
nutricionales que este cereal presente antes y después de su cocción. Durante varias
décadas, se consideró que el contenido de amilosa era el principal factor que determinaba
las propiedades funcionales del arroz; sin embargo, la investigación se ha enfocado en
explicar cómo la estructura de la amilopectina impacta la funcionalidad de este cereal.
Países como EUA, Filipinas, Australia, Brasil y Uruguay, constantemente buscan mejorar
la calidad del arroz en todos sus aspectos, pero en el caso de México la investigación se ha
enfocado principalmente en sus características agronómicas, es por esto que el
conocimiento referente al almidón de arroz Mexicano es prácticamente nulo. Por lo
anterior, resulta importante estudiar las características fisicoquímicas y nutricionales del
arroz enfocadas al almidón, así como analizar la estructura de este polisacárido,
información básica que permitirá sugerir aplicaciones específicas y también generara
nuevas perspectivas relacionadas con el estudio del arroz que se cultiva en México.
Objetivos
37
IV. O B J E T I V O S
4.1 Objetivo general
Analizar las propiedades fisicoquímicas, nutricionales y estructurales del almidón de
arroz (Oryza sativa subespecie indica) y examinar la relación que hay entre ellas.
4.2 Objetivos específicos
Estudiar las propiedades térmicas, de formación de pasta y de textura del arroz, así como
de su almidón mediante técnicas como calorimetría de barrido diferencial, análisis rápido de la
viscosidad y métodos de compresión y punción, para analizar el comportamiento de cada
variedad de arroz.
Evaluar la digestibilidad del almidón de arroz en forma cruda y cocida, utilizando un
método in vitro para observar como la gelatinización afecta la digestibilidad del almidón.
Analizar la cristalinidad del almidón mediante difracción de rayos X y estudiar la
estructura de la amilopectina mediante cromatografía de líquidos de alta resolución de exclusión
por tamaño acoplada a un detector de índice de refracción (CLARET-IR), y cromatografía
liquida de alta resolución de intercambio aniónico acoplada a un detector de pulsos
amperométricos (CLARIA-DPA).
Examinar la relación que hay entre las características fisicoquímicas, nutricionales y
estructurales del almidón de arroz mediante un análisis estadístico de correlación, para
encontrar que variables tienen mayor influencia sobre el comportamiento del almidón de arroz.
Materiales y Métodos
38
V. M A T E R I A L E S Y M É T O D O S
5.1 Materiales
Se utilizaron nueve variedades de arroz pulido de la subespecie indica (Figura 12),
tres de tipo Morelos (Morelos A06, A92 y A98), dos de tipo Milagro (Milagro
Campechano y Filipino) y cuatro de tipo Sinaloa (Champotón A80, Cotaxtla A90, Culiacán
A82 y Huimanguillo A88) donadas por el Banco Nacional de Germoplasma de Arroz del
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Las variedades
fueron cultivadas en el Campo Experimental Zacatepec (CEZ) y cosechadas en el ciclo
agrícola primavera-verano 2007. Las temperaturas máxima y mínima promedio del CEZ
para ese ciclo fueron 33.6 y 17.0 °C.
El arroz se separó en grano entero y quebrado en una criba agitadora (GrainMan
Corporation, USA). En este estudio solo se usaron granos enteros que se almacenaron en
recipientes plásticos a temperatura ambiente. Una parte de esta fracción se molió en un
molino para café (Krups, GX4100, D. F., México), se tamizó con una malla No. 50 (297
µm) y se almacenó de igual manera que los granos enteros. Para la extracción del almidón
se utilizó harina sin tamizar, el método de aislamiento se describe más adelante. En la
Figura 12 se muestra el trabajo experimental desarrollado.
Materiales y Métodos
39
Figura 12. Variedades de arroz de la subespecie indica cultivadas en México.
Morelos A06
20% Panza blanca
Morelos A92
20% Panza blanca
Morelos A98
20% Panza blanca
Milagro Campechano
5% Panza blanca
Champotón A80
Cristalino
Cotaxtla A90
Cristalino
Culiacán A82
Semi-opaco
Milagro Filipino
10% Panza blanca
Huimanguillo A88
5% Panza blanca
Materiales y Métodos
40
Figura 13. Diagrama general del trabajo experimental.
Materiales y Métodos
41
5.2 Métodos
5.2.1 Caracterización física del grano
Se cuantificaron las dimensiones de 200 granos de arroz (Figura 14) utilizando un
equipo NaiS 30R (Satake, Hiroshima, Japón). Los granos se colocaron en una banda
alimentadora que coloca el grano de manera individual sobre una plataforma; una cámara
captura la imagen del grano vista desde arriba y así se obtienen el largo y ancho, otra
toma la imagen desde una vista lateral para medir el grosor.
Figura 14. Vistas frontal y lateral de un grano de arroz pulido.
Materiales y Métodos
42
5.2.2 Composición proximal
Proteínas: El contenido proteínico se cuantificó utilizando un equipo micro-Kjeldahl
y el método 46-13 de la AACC (2000), usando un factor de conversión de 5.95.
Lípidos: Los lípidos se determinaron siguiendo el método de Lam y Proctor (2001).
Se pesaron 4 g de harina de arroz (b. s.) en un tubo de centrifuga de plástico de 25 mL con
tapa y se le adicionaron 5 mL de alcohol isopropílico, el tubo se cerró y se agitó en un
vórtex por 2 min a velocidad máxima. Se realizó el procedimiento 2 veces y
posteriormente el tubo se centrifugó a 2500 rpm 10 min. El sobrenadante se transfirió a
una caja de cultivo de poliestireno (60 15 mm) (pesada previamente) y se evaporó el
isopropanol, calentándolo en una parrilla a una temperatura entre 30-35 °C.
Posteriormente, se pesó la caja de cultivo con el extracto lipídico y el % de lípidos se
obtuvo con la siguiente fórmula:
En la que:
A= Peso de la caja + extracto lipídico, B= Peso de la caja y C=Peso muestra
Cenizas y humedad: El residuo inorgánico se cuantificó en base al método 08-01 de
la AACC (2000); la humedad se determinó utilizando una estufa de convección y el método
44-19 de la AACC (2000).
Materiales y Métodos
43
Almidón total: El almidón total se cuantificó en harinas y almidones para utilizarlo
al momento de calcular los valores de las fracciones de almidón de importancia nutricional.
El contenido de almidón total se determinó con el kit de la empresa Megazyme. Se
pesaron 100 mg de muestra en un tubo de vidrio con tapa (16 120 mm), la muestra se
humedeció con 0.2 mL de etanol acuoso al 80% (v/v) y se dispersó en el vórtex. Se
adicionaron inmediatamente 2 mL de DMSO y nuevamente se dispersó, se le colocó un
agitador magnético y el tubo se introdujo en un baño con agua en ebullición, donde se dejó
por 5 min con agitación magnética vigorosa y constante. Posteriormente, se adicionaron 3
mL de -amilasa termoestable y la muestra se incubó en agua en ebullición por 6 min con
agitación constante. La muestra se dejó enfriar hasta 50 °C y se adicionó 0.1 mL de
amiloglucosidasa, se homogeneizó con el vórtex y se incubó a 50 °C por 10 min.
Transcurrido el tiempo, el contenido del tubo se vertió en un matraz volumétrico de 100
mL, el tubo que contenía la muestra se lavó con agua destilada al menos 3 veces y se vacío
en el mismo matraz. El volumen se ajustó con agua destilada y el matraz se agitó
manualmente tapándolo con parafilm. Del matraz se tomó una alícuota de 5 mL y se
centrifugó a 3000 rpm 10 min, posteriormente del sobrenadante se tomó 0.1 mL y se
vertió a un tubo de borosilicato (12 75 mm), se adicionaron 3.0 mL del reactivo GOPOD
(glucosa oxidasa-peroxidasa), y se incubó 20 min a 50 °C. Posteriormente se leyó la
absorbancia de las muestras a 510 nm. Para obtener el porcentaje de almidón total se
utilizó la siguiente fórmula:
(
)
Materiales y Métodos
44
En la que:
ΔA= Absorbancia de la muestra menos la absorbancia del blanco
F= Factor de absorbancia
W= Peso de la muestra en miligramos
VF= Volumen final
0.9= Conversión de glucosa libre a glucosa anhidra presente en la cadena de almidón
Amilosa aparente: El contenido de amilosa aparente, se determinó con el método
colorimétrico de Juliano et al. (1981b). Se pesaron 100 mg de harina en un tubo de vidrio
de 50 mL, se adicionó una barra de agitación magnética y 1 mL de etanol acuoso al 95%
(v/v), la muestra se dispersó en el vórtex y se le adicionaron 9 mL de NaOH 1 N. Los
tubos se dejaron en agitación por 16 h y transcurrido el tiempo, se transfirió el contenido
del tubo a un matraz volumétrico de 100 mL (el tubo se enjuagó 3 ó 4 veces con agua
destilada y se vertió en el matraz), el volumen se ajustó con agua destilada y el matraz se
agitó de manera manual tapándolo con parafilm. Se tomó 0.5 mL del matraz y se vertieron
a un tubo de ensayo, se adicionaron 5 mL de agua destilada, 0.1 mL de ácido acético 1 N,
0.2 mL de una solución de yodo/yoduro de potasio (0.2% I2 en 2% de KI) y 4.2 mL de agua
destilada. El contenido del tubo se mezcló con el vórtex y se dejó a temperatura ambiente
por 30 min. Se leyó la absorbancia de las muestras a 620 nm. Para obtener el porcentaje de
amilosa aparente se realizó una curva patrón de amilosa, utilizando mezclas de amilosa de
Materiales y Métodos
45
papa (Sigma A0512) y almidón de arroz waxy con la cual, por interpolación, se obtuvieron
los valores de amilosa aparente.
5.2.3 Caracterización fisicoquímica del arroz
5.2.3.1 Propiedades térmicas
Las propiedades térmicas del arroz se determinaron usando un calorímetro de
barrido diferencial (Pyris Diamond, Perkin Elmer, Norwalk, CT, USA). Se pesaron 4 mg
de muestra (b. s.) directamente en charolas de aluminio y se le adicionó 8 μL de agua
desionizada para obtener una relación de almidón agua 1:2. La charola se selló
herméticamente y se dejó estabilizar a temperatura ambiente por 1 h, las muestras se
sometieron a un programa de calentamiento en un intervalo de temperatura de 20 a 130
°C, con incrementos de 10 °C/min, así se obtuvieron los parámetros térmicos de
gelatinización. Después del escaneo, la muestra gelatinizada se almacenó por 7 días a 4 °C
y nuevamente se realizó el análisis bajo las mismas condiciones térmicas, para obtener los
parámetros de retrogradación. Las temperaturas de transición como son la temperatura de
inicio (Ti), temperatura de pico (Tp) y temperatura final (Tf) además de la entalpía (ΔH)
de gelatinización o retrogradación, fueron calculadas de acuerdo al peso de la muestra
utilizando el software Pyris versión 5.7.
5.2.3.2 Propiedades de formación de la pasta
Para determinar el perfil de viscosidad de las harinas de arroz, se empleó el método
61-02 de la AACC (2000). Se preparó una dispersión de harina de arroz/agua (3 g harina,
Materiales y Métodos
46
25 mL de agua, 28 g de peso total) en un tazón de aluminio y se colocó en el sujetador del
analizador rápido de viscosidad (RVA-4 Series, Newport Scientific Pty, Ltd, Warriewood,
NSW, Australia). Se programó al equipo para que realizara un ciclo de calentamiento-
cocción-enfriamiento, cada muestra fue equilibrada a 50 °C por un minuto a una velocidad
de paletas de 960 rpm por 10 s, posteriormente, la velocidad se mantuvo a 160 rpm y la
temperatura se incrementó de 50 °C a 95 °C a una velocidad de 6 °C/min, se mantuvo
constante a 95 °C por 5 min y se enfrío hasta 50 °C a una velocidad de 6 °C/min donde se
mantuvo a esa temperatura por 2 min. Se obtuvieron los valores de temperatura de
formación de la pasta (Tfp), viscosidad de pico (Vp), viscosidad de rompimiento (Vro),
viscosidad de recuperación (Vre) y viscosidad final (Vf) usando el programa Thermocline
versión 3.09.
5.2.3.3 Propiedades texturales
5.2.3.3.1 Análisis de la textura en geles
La pasta de harina de arroz obtenida después del análisis de ARV se usó para
formar geles y evaluar su textura usando el método de Cameron y Wang (2005) con
modificaciones. La pasta se vertió en un molde de aluminio con 40 hoyos (10 mm diámetro
11 mm altura) y se selló a presión con una placa de aluminio; las pastas de harinas se
almacenaron a 4 °C por 24 h. Transcurrido el tiempo de almacenamiento, los geles se
desmoldaron con precaución y se colocaron en el equipo para realizar una prueba de
punción. La textura de los geles formados se midió con un analizador de textura modelo
TA-XT2i (Texture Technologies, Scarsdale, NY, USA). Las muestras fueron penetradas
Materiales y Métodos
47
0.8 cm con una sonda cilíndrica de acero (modelo TA-52, 2 mm diámetro) a una velocidad
de pre-ensayo de 1 mm/s, ensayo de 0.5 mm/s y post-ensayo de 0.5 mm/s a una distancia
de la muestra de 8 mm. A la fuerza requerida para la penetración se le consideró como la
dureza y al pico negativo obtenido durante la retracción de la sonda se le consideró como
la pegajosidad. El mismo ensayo también se realizó en otro grupo de muestras
almacenadas a 4 °C por siete días. Por cada variedad de arroz se realizaron cinco
mediciones.
5.2.3.3.2 Análisis de la textura en arroz cocido
Para determinar la textura del arroz cocido, primero se determinó el tiempo de
cocción mínimo para cada variedad utilizando el método de Ranghino (1966). En 100 mL
de agua hirviendo se vertieron 5 g de arroz. Después de 10 min de cocción 10 granos
fueron retirados cada minuto y se comprimieron entre dos placas de vidrio, el tiempo de
cocción mínimo, fue el tiempo en el cual al menos el 90% de los granos presionados no
presentaron un centro opaco o crudo. El tiempo de cocción óptimo es igual al tiempo
mínimo más dos minutos (Juliano et al., 1981a).
Teniendo el tiempo de cocción, la textura se evaluó con el método de Saleh y
Meullenet (2007) con modificaciones. Se utilizó una relación arroz-agua 1:5, el arroz se
coció con una arrocera miniatura que consiste en un recipiente de vidrio (200 mL de
volumen, semiesférico) con una tapa de vidrio y una chaqueta de calentamiento (TM 102,
Glas-Col, Terre Haute, IN, USA) con un control de temperatura (89000-10, Eutech
Instruments Pte Ltd, Singapore). La temperatura de cocción se fijó a 98.5 ± 1 °C y se
Materiales y Métodos
48
monitoreo con un sensor de temperatura insertado a través de la tapa de vidrio y que
atraviesa hasta pegar con el fondo del recipiente. El arroz que fue cocido se transfirió a
otro recipiente donde se acondiciono a 50 °C por 5 min y así se mantuvo durante las
mediciones de textura. La dureza y la pegajosidad de las muestras fue medida usando un
analizador de textura TA-XT2i, mediante un modo de compresión uniaxial sencillo. Diez
granos de arroz intactos se colocaron en una plataforma de aluminio modelo HDP-90 y
fueron comprimidos con una sonda de aluminio modelo P/100 (100 mm de diámetro) a
una velocidad de pre-ensayo de 10 mm/s, ensayo 5 mm/s y post-ensayo 0.5 mm/s, usando
una celda de carga de 5 kg. Se realizaron tres réplicas de arroz cocido por cada variedad y
a su vez se realizaron seis repeticiones por réplica. Los datos de textura fueron procesados
con el programa Texture Exponent (Stable Microsystem, versión 5.0.2.0, Scardale, NY,
USA). La fuerza de compresión máxima (N) fue usada como un indicador de la dureza del
arroz, mientras que la energía de adhesión medida durante la retracción de la sonda de
compresión (N.s), fue usada como un indicador de la pegajosidad de la muestra.
5.2.4 Medición de las fracciones de almidón de importancia nutricional
(ADR, ADL y AR)
El análisis del almidón de digestión rápida (ADR), almidón de digestión lenta
(ADL) y almidón resistente (AR) se llevó a cabo de acuerdo al método de Englyst et al.
(1992) con modificaciones (Patindol et al., 2010a). Las variedades de arroz se cocieron a su
tiempo óptimo de cocción (Sección 5.2.3.3.2) y se enfriaron por 5 min, cada muestra se hizo
pasar por una prensa de ajos (marca Mainstays, con 35 orificios 2 mm de diámetro) para
simular la masticación. En un tubo de plástico cónico de 50 mL con tapa se pesó 1 g (b. h.)
Materiales y Métodos
49
de arroz cocido fresco, se adicionaron 50 mg de goma guar y un agitador magnético (12.7
× 3 mm), posteriormente, se vertieron 20 mL de regulador de acetato de sodio (0.1 M, pH
5.2). El tubo se tapó y se incubó en un baño de agua a 37 °C por 10 min. El baño de agua
consistió de un cristalizador de vidrio (190 × 100 mm) conteniendo tres cuartos de agua
destilada y una gradilla para sostener los tubos en su lugar. Por abajo del baño con agua,
se colocó una parrilla digital de calentamiento/agitación (SuperNouva Barnstead-
Thermolyne SP131825, Barnstead International, Dubuque, Iowa, USA) equipada con un
sensor de temperatura para regular la temperatura del agua. Las nueve muestras fueron
removidas y a intervalos de 1 min entre cada una se les adicionó 5 mL de la mezcla
enzimática (Amiloglucosidasa EC 3.2.1.3 de Aspergillus niger ≥300 U/mL y pancreatina de
páncreas porcino 8 USP, A7095 y P7545, respectivamente, Sigma-Aldrich, St. Louis,
MO, USA). Los tubos se taparon y se incubaron en el baño con agua a 37 °C con agitación
constante (160 rpm). Los valores del ADR y ADL fueron obtenidos midiendo la cantidad
de glucosa liberada después de 20 y 120 minutos de incubación, respectivamente. El
almidón que permaneció sin ser hidrolizado después de 120 minutos de incubación se
cuantificó como AR, y fue obtenido restando el valor del ADR y ADL al valor de almidón
total. La glucosa liberada en cada medición fue cuantificada con el kit enzimático GOPOD
de Megazyme (Megazyme, Wicklow, Ireland).
5.2.5 Aislamiento del almidón de arroz
El almidón se aisló de acuerdo al método alcalino de Yang et al. (1984) con las
modificaciones de Patindol et al. (2006). Se pesaron 100 g de harina de arroz y se
Materiales y Métodos
50
remojaron en 400 mL de NaOH al 0.1% por 16 horas con agitación magnética continua a
velocidad baja. Posteriormente, la muestra se filtró a través de una malla No. 230 (63 m)
y el sobrenadante se centrifugó a 1500 rpm 10 min. El sobrenadante se desechó y la capa
amarilla que se formó sobre el almidón se removió con precaución con una espátula. El
almidón obtenido se lavó con NaOH al 0.1% y se centrifugó a 1500 rpm 10 min, el
sobrenadante y el residuo proteínico se descartaron. Al almidón se le adicionaron 400 mL
de agua desionizada y se ajustó el pH de la mezcla a 6.5 con HCl 0.2 M. La muestra
nuevamente se centrifugó y se lavó dos veces más con agua desionizada. El almidón
obtenido se secó en una estufa de convección a 40 °C por 24 h, se molió con un mortero y
pistilo y se tamizó con una malla No. 100 (149 m).
Una porción del almidón aislado se desgrasó en base al método de Patindol y
Wang (2002). Se pesaron 5 g de almidón en un tubo de centrifuga de plástico y se
adicionaron 25 mL de butanol saturado con agua (2:1) (16.5 mL butanol y 8.5 mL agua).
Los tubos con muestra se colocaron en un agitador rotatorio y se dejaron agitar por 24 h a
temperatura ambiente. Posteriormente, las muestras se centrifugaron a 3000 rpm 15
min, el residuo se lavó con butanol saturado con agua y la mezcla fue filtrada usando un
filtro Whatman del #4. El almidón se secó en una estufa de convección a 40 °C por 24 h,
se molió con un mortero y pistilo, y se almacenó a temperatura ambiente.
5.2.6 Determinación de amilosa aparente en el almidón
El contenido de amilosa aparente en el almidón aislado se cuantificó utilizando el
método de Schoch (1964). Se tomó el peso de un vaso de precipitado de 250 mL y de una
Materiales y Métodos
51
barra de agitación magnética (9.5 38.1 mm). Se adicionaron 100 mg de almidón
desgrasado más 1 mL de agua destilada y 5 mL de KOH 1 N, el vaso se tapó con papel
aluminio y se dejó reposar a 4 °C por 30 min. Transcurrido este tiempo, la reacción se
neutralizó con HCl 0.5 N (previamente se adicionaron 5 gotas del indicador anaranjado de
metilo y el HCl se agregó hasta que se observó el cambio de pH, el color original es
anaranjado y cambia a amarillo); posteriormente, se vertieron 10 mL de una solución de
yoduro de potasio, yodo y cloruro de potasio (KI 0.5 N, KCl 0.5 N y 2 mg de I/mL) y se
adicionó agua destilada hasta el peso deseado (peso del vaso + peso del magneto + 100.9
g, esto representa la adición de exactamente 100 mL de agua a 30 °C). El vaso de
precipitado con la muestra se colocó en un baño con agua a 30 °C con agitación magnética
constante. La muestra se tituló con una solución de yodo 0.05 N (obtenida de la solución
madre). El yodo se adicionó en intervalos de 2 min y la lectura de los mV obtenidos se
tomó de 10 a 15 s antes de la siguiente adición de yodo, las lecturas se tomaron en el
intervalo de 230-285 mV utilizando un potenciómetro (marca Orion modelo 420A+)
equipado con un electrodo indicador de platino (marca Accumet modelo 13-620-115) y un
electrodo de referencia de calomel (marca Accumet modelo 13-620-51). La afinidad al yodo
y el porcentaje de amilosa aparente se obtuvieron con las siguientes fórmulas:
Materiales y Métodos
52
5.2.7 Análisis fisicoquímico del almidón de arroz
5.2.7.1 Hinchamiento y solubilidad
Se determinó con el método de Konik-Rose et al. (2001). Se pesaron 40 mg de
almidón (b. s.) en un microtubo de centrifuga (P1) de 2.0 mL y se le adicionaron 1.5 mL de
agua destilada, los tubos se dejaron reposar por 10 min y posteriormente el contenido se
homogeneizó en el vórtex por 10 s. Los tubos se colocaron en una gradilla y se pusieron
dentro de un baño con agua a 60 °C, donde se dejaron por 30 min (lo mismo se realizó a
70, 80 y 90 °C). Posteriormente, los tubos se enfriaron en un baño con agua a 4 °C por 5
min, se centrifugaron a 10,000 rpm 5 min y el sobrenadante se transfirió a otro
microtubo previamente pesado (R1), éste se secó en una estufa a 80 °C por 24 h y se pesó
nuevamente (R2). El tubo que contenía el residuo también se pesó (P2). La capacidad de
hinchamiento y el porcentaje de sólidos solubles de los almidones se calculó con la
siguiente fórmula:
Donde:
P1= Peso del tubo para la muestra; P2= Peso del tubo P1 con residuo; R1= Peso del tubo
para el sobrenadante; R2= Peso del tubo con sobrenadante seco; W= Peso de la muestra
Materiales y Métodos
53
5.2.7.2 Determinación de las propiedades térmicas, de formación de pasta y
texturales del almidón de arroz
Se estudiaron las propiedades térmicas, de formación de pasta y texturales del
almidón de arroz por medio de los métodos descritos en las subsecciones 5.2.3.1, 5.2.3.2 y
5.2.3.3.1, respectivamente. El análisis de las características de textura de los geles de
almidón de arroz, solamente se realizó en muestras almacenadas por 24 h.
5.2.8 Estudio estructural del almidón de arroz
5.2.8.1 Difracción de rayos X
El patrón de difracción de rayos X se obtuvo con un difractómetro de ángulo
amplio (modelo Advance D8 marca Bruker), equipado con una fuente de cobre que opera a
35 kV, produciendo una radiación CuK con una longitud de onda de 1.542 Å. Los datos
se registraron en un intervalo de 3° a 37° cada 0.05°, con una velocidad de barrido de 60
s/°. El porcentaje de cristalinidad se determinó con el difractograma obtenido, calculando
el área correspondiente a los picos cristalinos (Ap) entre el área total bajo la curva (halo
amorfo y cristalino) (At) menos el ruido del instrumento (N) de acuerdo a la siguiente
ecuación:
Materiales y Métodos
54
5.2.8.2 Desramificación de la amilopectina
El método de desramificación utilizado fue el propuesto por Kasemsuwan et al.
(1995) con modificaciones de Méndez-Montealvo et al. (2011). Se pesaron 10 mg de
almidón desgrasado y se colocaron en un tubo de ensayo de 16 mL, se le adicionaron 3.2
mL de agua Millipore y se colocaron en un baño con agua en ebullición por 30 min con
agitación magnética. Posterior a esto la muestra se enfrió a temperatura ambiente y se
adicionó 0.4 mL de regulador de acetato de sodio 0.1 M (pH 3.5), se agregaron 5 μL de
isoamilasa (59,000 U/mL, HBL, Japón) y se incubó en un baño de agua a 45 °C por 2 h
con agitación magnética. Una vez transcurrido el tiempo, se neutralizó con 0.21 mL de
NaOH 0.2 M y se colocó nuevamente en un baño con agua en ebullición por 15 min con
agitación, después se enfrió por 5 min y se utilizó para inyectar a los diferentes equipos de
cromatografía.
5.2.8.3 Cromatografía de líquidos de alta resolución de exclusión por
tamaño acoplada a un detector de índice de refracción (CLARET-IR)
El perfil de carbohidratos del almidón desramificado se determinó con un sistema
CLARET-IR (Waters Corporation, Milford, MA, USA). Después de realizar lo descrito en
la sección 5.9.2.1 previo a la inyección, se tomaron 1.5 mL de la solución de almidón
desramificado y se mezclaron en un vial con 0.2 mg de una resina de intercambio iónico
(IONAC NM-60, J.T. Baker) para eliminar la interferencia entre el regulador y la
detección del equipo, posteriormente la muestra fue inyectada al equipo CLARET-IR.
Materiales y Métodos
55
El equipo consiste en una bomba 515 HPLC con un receptor-inyector de muestra
de 100 μL, un desgasificador en línea, un guarda columna Shodex OHpak SB-G (Shoko
Co. Kanagawa, Japan), una columna de exclusión por tamaño (Shodex OHpak KB-804,
Shoko Co.) mantenidas a 55 °C con un calentador de columnas, y un detector de índice de
refracción 2410 (Waters Corporation) mantenido a 40 °C. La fase móvil fue una solución
de nitrato de sodio 0.1 M/azida de sodio al 0.02% con una velocidad de flujo de 0.3
mL/min. Las fracciones o cantidades relativas de amilosa y amilopectina calcularon en
base el área de su pico correspondiente.
5.2.8.4 Cromatografía liquida de alta resolución de intercambio aniónico
acoplada a un detector de pulsos amperométricos (CLARIA-DPA)
Para obtener la distribución de la longitud de cadenas de la amilopectina, se
utilizó la cromatografía liquida de alta resolución de intercambio aniónico, acoplada a un
detector de pulsos amperométricos (CLARIA-DPA). A partir de la desramificación del
almidón, descrita en la sección 5.2.8.2, la muestra se enfrió por 5 min y se colocó en una
jeringa acoplada a un filtro de 0.45 μm (NYL, w/GMF, Whatman, USA). El filtrado fue
puesto en un vial y se colocó en el autoinyector para su análisis.
El sistema CLARIA-DPA (Dionex ICS-3000, USA) consiste de los siguientes
componentes: una bomba de gradiente, organizador de cromatografía, detector
electroquímico, guardacolumna 4 50 mm CarboPac PA1, columna analítica 4 250 mm
CarboPac PA1 y un autoinyector AS40. La fase móvil consistió en un gradiente de dos
soluciones, la A compuesta de NaOH 150 mM y la B NaNO3 500 mM con NaOH 150 mM.
Materiales y Métodos
56
A 0 min, el gradiente consistió de 94% A y 6% B; al min 6, el gradiente cambió a 92% A y
8% B; a los 26 min, el gradiente fue 87% A y 13% B; a los 62 min, el gradiente cambió a
80% A y 20% B; a los 82 min, el gradiente fue 75% A y 25% B; a partir del min 86, el
gradiente se regresó a los valores iniciales 94% A y 6% B. El porcentaje de la distribución
de las cadenas de la amilopectina se obtuvo en base al área de cada uno de los picos del
intervalo de GP 6 a 60.
5.2.9 Evaluación de las fracciones de almidón de importancia nutricional
(ADR, ADL y AR) en el almidón de arroz
Para determinar el ADR, ADL y AR en el almidón de arroz se utilizó el método
descrito en la sección 5.2.4, pero con algunas modificaciones que se describen a
continuación. Se pesaron 800 mg de almidón y 25 mg de goma guar (Sigma G-4129) en
matraces Erlenmeyer de 125 mL y se le adicionaron 8 mL de agua destilada. La muestra
se colocó en un baño de agua en ebullición durante 20 minutos para gelatinizarla.
Posteriormente se dejó enfriar 5 minutos y se le adicionaron 5 canicas y 10 mL de
regulador de acetato de sodio (0.1 M, pH 5.2), el contenido se homogeneizó en el vórtex.
Los matraces se colocaron en un baño de agua con agitación orbital (160 strokes/min) a
37 °C por 5 minutos y se les adiciono la mezcla enzimática para comenzar con la hidrolisis.
A partir de aquí el método se siguió en base a lo descrito en la sección 5.2.4.
Materiales y Métodos
57
5.2.10 Análisis estadístico
Se realizó una comparación de medias mediante un análisis de varianza de una vía
(ANDEVA) seguido de una prueba de Tukey a un nivel de significancia =0.05. Los datos
también se estudiaron mediante un análisis de correlación de Pearson, usando el programa
JMP versión 7.0 (SAS Institute, Cary, NC, USA).
Resultados y Discusión
58
VI. R E S U L T A D O S Y D I S C U S I Ó N
6.1 Caracterización física
El Cuadro 2 muestra las dimensiones de los granos de las diferentes variedades de
arroz, éstas se encontraron en el intervalo de 6.1-7.9 mm, 2.2-2.8 mm y 1.8-2.2 mm para el
largo, ancho y grosor, respectivamente. De acuerdo lo establecido por la Norma Mexicana
NMX-FF-035-SCFI-2005 las variedades se clasificaron como arroces de tamaño de grano
medio (Campechano, Champotón, Culiacán, Filipino y Huimanguillo), largo (A06 y
Cotaxtla) y extra-largo (A92 y A98); por otro lado, en base a la relación largo/ancho (l/a)
todos los arroces se clasificaron como de forma media. Desde un punto de vista económico,
una de las metas de los fitomejoradores es incrementar el rendimiento/hectárea de un
cultivo. El tamaño del grano es uno de los factores determinantes del rendimiento de un
cereal, es por esto que las variedades A92 y A98 son reconocidas por los agricultores ya
que alcanzan los rendimientos/hectárea más altos del país (Hernández y Tavitas, 2005).
Actualmente, se busca explicar el porqué de las diferencias entre variedades de
arroz desde un punto de vista genético. Fitzgerald et al. (2009) en base a experimentos de
mapeos de loci de caracteres cuantitativos (QTL), reportaron que el tamaño, forma y peso
del arroz están bajo control poligénico; ellos estudiaron los cromosomas 3 (largo del
grano, GS3), 5 (ancho del grano, SW5) y 2 (peso del grano, GW2) de arroz clonado. En
todos los casos encontraron que las variedades que contenían los alelos recesivos, dieron
semillas más largas, anchas y pesadas que las variedades que contenían los alelos
silvestres. Por lo tanto, los genes de manera directa o indirecta, incrementan o disminuyen
la división celular, y por consecuencia afectan el tamaño de la semilla. Cabe mencionar
Resultados y Discusión
59
Cuadro 2. Características físicas de los granos de diferentes variedades de arroz.
Variedad Largo¥,Ø
(mm) Ancho¥,Ø
(mm) Grosor¥,Ø
(mm)
Tipo de
grano§
Forma del
grano§
A06 6.7 ± 0.4d 2.8 ± 0.1a 2.2 ± 0.1a,b Largo Media
A92 7.9 ± 0.3a 2.7 ± 0.1b 2.2 ± 0.1b Ex-l Media
A98 7.6 ± 0.4b 2.7 ± 0.1b 2.2 ± 0.1a Ex-l Media
Campechano 6.1 ± 0.2g 2.6 ± 0.1b 2.0 ± 0.1c Medio Media
Champotón 6.2 ± 0.3f 2.2 ± 0.1e 1.8 ± 0.1f Medio Media
Cotaxtla 7.0 ± 0.3c 2.3 ± 0.1d 1.9 ± 0.1c Largo Media
Culiacán 6.4 ± 0.3e 2.3 ± 0.1d 1.9 ± 0.1d Medio Media
Filipino 6.1 ± 0.3f,g 2.6 ± 0.1c 1.9 ± 0.1c Medio Media
Huimanguillo 6.4 ± 0.3e 2.2 ± 0.1e 1.8 ± 0.1e Medio Media
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes
(P < 0.05). Ø Promedio de doscientas mediciones ± desviación estándar.
§ De acuerdo a la Norma Mexicana NMX-FF-035-SCFI-2005 Ex-l= Extra-largo.
Resultados y Discusión
60
que las dimensiones del arroz pulido también están influencias en menor grado por el
DOM que se realice en el arroz para su comercialización.
6.2 Composición proximal
Los resultados de la composición proximal se muestran en el Cuadro 3. El
contenido de proteína es importante desde un punto de vista nutricional, este varió de 6.99
a 11.0%, y entre las nueve variedades analizadas, A06 presentó el valor más alto. El
contenido de proteína está influenciado por el momento de la aplicación del fertilizante y
por el tipo de fertilizante usado, si el fertilizante se aplica durante el inicio de la formación
de la panícula se incrementa la absorción del nitrógeno y a su vez el contenido de
proteínas; el nitrógeno metabolizado derivado de la fertilización afecta solo la fracción de
glutelina que se produce en el arroz, ya que la proteína del arroz se deriva principalmente
de la movilización de fuentes endógenas de nitrógeno (Champagne et al., 2009).
El contenido de lípidos superficiales estuvo en el intervalo 0.47 a 1.22%. La
variedad A06, que presentó el mayor contenido de proteína (11.0%), también mostró el
mayor contenido de lípidos (1.22%) y cenizas (1.18%), probablemente porque esta variedad
tiene más salvado remanente que el resto, y es en el salvado donde hay una fracción
significativa de proteínas, lípidos y minerales. Morales (2011), determinó el contenido de
lípidos y proteínas en la variedad A92 integral y encontró valores de 3.11, 10.91 y 1.46%,
para lípidos, proteínas y cenizas, respectivamente, los cuales fueron considerablemente
mayores que en el arroz pulido de las variedades usadas en este estudio, indicando que
efectivamente los residuos de salvado afectan la composición química del arroz pulido.
Resultados y Discusión
61
Cuadro 3. Composición proximal de diferentes variedades de arroz (%).
Variedad Proteína¥,Ø Lípidos¥,§ Cenizas¥,Ø Humedad¥,Ø Amilosa
aparente¥,Ø
Clasificación en base al
contenido de amilosa
A06 11.0 ± 0.12a 1.22 ± 0.01a 1.18 ± 0.03a 9.19 ± 0.25a 25.2 ± 0.35d,e Alto
A92 7.27 ± 0.02c,d 0.91 ± 0.01b 0.53 ± 0.02d 8.70 ± 0.61a 24.3 ± 0.23e Intermedio
A98 7.58 ± 0.12c 0.52 ± 0.00e 0.49 ± 0.07d 8.68 ± 0.33a 24.4 ± 0.51e Intermedio
Campechano 7.46 ± 0.22c,d 0.50 ± 0.00e,f 0.54 ± 0.04d 7.96 ± 0.08a 28.8 ± 0.54b Alto
Champotón 7.43 ± 0.22c,d 0.71 ± 0.01d 0.82 ± 0.03c 9.24 ± 0.73a 24.9 ± 0.82e Intermedio
Cotaxtla 7.17 ± 0.21c,d 0.77 ± 0.01c 0.86 ± 0.03b,c 9.43 ± 0.34a 28.0 ± 0.47b,c Alto
Culiacán 8.42 ± 0.01b 0.94 ± 0.01b 0.99 ± 0.09b 9.34 ± 0.67a 26.5 ± 0.63c,d Alto
Filipino 6.99 ± 0.29d 0.67 ± 0.01d 0.48 ± 0.02d 8.79 ± 0.74a 28.8 ± 0.92b Alto
Huimanguillo 7.51 ± 0.11c 0.47 ± 0.01f 0.55 ± 0.05d 8.78 ± 0.52a 30.4 ± 0.03a Alto
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P < 0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
§ Promedio de dos mediciones ± desviación estándar.
Resultados y Discusión
62
El porcentaje de humedad no fue significativamente diferente, esto pudo ser debido
a que el arroz después de que se cosecha, se seca y se mantiene una humedad constante de
14% para disminuir el rompimiento durante el pulido. Durante la elaboración de la harina
y su almacenamiento las muestras perdieron humedad, pero ésta se conservó en el mismo
intervalo (7.96 a 9.43%) para todas las variedades.
Los valores del porcentaje de amilosa aparente de las muestras de arroz variaron
de 24.3 a 30.4% y en base a estos resultados las muestras fueron clasificadas con
contenidos de amilosa de intermedio a alto (Cuadro 3). De acuerdo a Fitzgerald et al.
(2009) se conocen cinco alelos del gen Wx que se asocian con los cinco tipos de contenido
de amilosa en el arroz, pero estos están influenciados por lo que los puntos de regulación
genética y estos a su vez por las condiciones ambientales. Champagne et al. (2009)
reportaron que a mayor cantidad de fertilizante, hay una disminución significativa de la
amilosa y un incremento de la proteína, por lo que ellos sugieren que la síntesis de amilosa
es menor, ya que dentro del endospermo, el mecanismo sintético tiende a suplir sustratos
para la síntesis de proteína a expensas de la producción de almidón.
La temperatura del cultivo es otro factor que influencia el contenido de amilosa.
Jiang et al. (2003) analizaron arroces que fueron cultivados bajo dos condiciones de
temperatura 22/28 °C y 29/35 °C, y encontraron que a mayores temperaturas, disminuyó
el contenido de amilosa, ellos lo atribuyeron a una reducción en la actividad de la enzima
GBSS. De modo contrario, Ahmed et al. (2008) utilizaron arroces cultivados a 22 y 12 °C,
y reportaron que a 12 °C, hubo un incremento del contenido de amilosa, debido a una
mayor actividad enzimática de la GBSS. Las muestras analizadas en este trabajo fueron
Resultados y Discusión
63
cultivadas bajo las mismas condiciones de temperatura pero aun así presentan diferencias,
determinadas en parte por su trasfondo genético y por el manejo del cultivo pre y post
cosecha.
6.3 Propiedades térmicas del almidón arroz
Las características de gelatinización de los arroces se muestran en la Cuadro 4. En
base a sus valores de Tp, las muestras se clasificaron en dos grupos: el grupo A de
temperatura de gelatinización baja (A06, Campechano, Cotaxtla y Filipino), con valores de
Tp de 65.6-67.1 °C y el grupo B de temperatura de gelatinización alta (A92, A98,
Champotón, Culiacán y Huimanguillo), con valores de Tp de 74.9-76.6 °C, las diferencias
entre ambos grupos fueron estadísticamente significativas. Las entalpías de gelatinización
se encontraron en el intervalo de 7.7-11.9 J/g y fueron significativamente menores para
los arroces del grupo A. Para el intervalo de gelatinización se encontró que éste fue
ligeramente más amplio para las variedades del grupo A, pero esto se reflejó solamente en
tres de las cuatro variedades. Sasaki et al. (2000) reportan que un IG amplio se debe a que
hay una mayor cantidad de cristales heterogéneos, menos estables, que alteran el orden
estructural del almidón.
Varavinit et al. (2003) analizaron las propiedades térmicas de 11 variedades de
arroz de Tailandia y reportaron una correlación positiva entre el contenido de amilosa y
los parámetros de gelatinización de los arroces, exceptuando a la entalpía (ΔH); los autores
concluyeron que la temperatura de gelatinización aumenta al incrementar el contenido de
amilosa. Por otro lado, Chung et al. (2010) no encontraron una correlación entre las
Resultados y Discusión
64
Cuadro 4. Temperaturas, entalpía e intervalo de gelatinización de diferentes variedades de arroz.
Variedad Ti (°C)¥,Ø Tp (°C)¥,Ø Tf (°C)¥,Ø ΔH (J/g)¥,Ø IG (Tf - Ti)
A06 62.0 ± 0.4c 67.0 ± 0.0d 72.9 ± 0.6d 7.9 ± 0.2d 10.9
A92 70.7 ± 0.1b 75.5 ± 0.1b 80.7 ± 0.2a,b 11.7 ± 0.2a 10.0
A98 70.9 ± 0.2b 75.8 ± 0.2b 81.5 ± 0.1a 11.9 ± 0.2a 10.6
Campechano 61.4 ± 0.2d 66.2 ± 0.1e 72.6 ± 0.2d,e 9.5 ± 0.3c 11.2
Champotón 71.9 ± 0.0a 76.6 ± 0.4a 81.5 ± 0.4a 11.4 ± 0.2a,b 9.6
Cotaxtla 62.3 ± 0.2c 67.1 ± 0.1d 72.3 ± 0.2d,e 7.7 ± 0.4d 10.0
Culiacán 71.6 ± 0.3a 75.6 ± 0.5b 80.1 ± 0.4b,c 10.9 ± 0.1b 8.5
Filipino 60.6 ± 0.1e 65.6 ± 0.0e 71.9 ± 0.0e 10.0 ± 0.2c 11.3
Huimanguillo 70.5 ± 0.1b 74.9 ± 0.3c 79.7 ± 0.4c 11.5 ± 0.2a,b 9.2
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P < 0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Ti= Temperatura de inicio; Tp= Temperatura de pico; Tf= Temperatura final; ΔH= Entalpía; IG= Intervalo de gelatinización.
Resultados y Discusión
65
temperaturas de gelatinización y el contenido de amilosa, pero si una correlación negativa
entre la ΔH y la amilosa. Sin embargo, Vandeputte et al (2003a) explican que la amilosa
libre disminuye la temperatura de gelatinización en arroces con Tp intermedia y alta (71-
78 °C), y por el contrario, el complejo amilosa-lípidos, incrementa las temperaturas de
gelatinización y disminuye el intervalo de gelatinización, sin importar la Tp del arroz,
concluyendo que la amilosa que se encuentra en la parte amorfa del almidón, puede
facilitar la gelatinización, mientras que el complejo amilosa-lípidos la retrasa.
Los complejos amilosa-lípidos se clasifican en dos: el tipo I, que corresponde a una
estructura mayormente amorfa y se disocia a temperaturas inferiores a los 100 °C y el tipo
II, que corresponde a una estructura más cristalina y se disocia a temperaturas superiores
a los 100 °C (Putseys et al., 2010). Las propiedades térmicas de los complejos amilosa-
lípidos observados en el arroz durante la gelatinización se muestran en el Cuadro 5. Las
temperaturas y entalpía de transición térmica de los complejos I y II son similares para
todas las muestras, por lo cual para las muestras aquí estudiadas no se observó un efecto
de los complejos sobre los parámetros térmicos y entalpias de gelatinización del arroz a
diferencia de lo reportado por Vandeputte et al (2003a).
Para las 9 variedades estudiadas, la Tp del complejo tipo I osciló entre 96.9-101.5
°C, donde las diferencias estadísticas evidentes fueron entre A06 y Filipino. La entalpía del
complejo I fluctuó entre los 0.6-1.3 J/g. Para el caso del complejo tipo II, las temperaturas
de transición térmica fueron mayores y la ΔH fue menor para casi todas las muestras, en
comparación con las del complejo I. La Ti del complejo tipo II, se encontró en el intervalo
de 108.7-112.8 °C y la entalpía de 0.2-0.6 J/g. Lamberts et al. (2009) encontraron para dos
Resultados y Discusión
66
Cuadro 5. Temperaturas y entalpía de gelatinización de los complejos amilosa-lípidos de
diferentes variedades de arroz¥,Ø.
Variedad Ti (°C) Tp (°C) Tf (°C) ΔH (J/g)
Complejo Tipo I
A06 98.1 ±1.4a 101.5 ± 1.4a 103.6 ± 0.3a,b,c 0.5 ± 0.1e
A92 92.2 ± 0.5b,c 99.1 ± 0.3b,c 104.0 ± 0.7a,b 1.1 ± 0.0a,b
A98 95.2 ± 0.6a,b 100.4 ± 0.4a,b 104.7 ± 0.6a 0.7 ± 0.2c,d,e
Campechano 92.3 ± 0.8b,c 98.5 ± 0.4b,c 103.1 ± 0.1a,b,c 0.9 ± 0.2b,c,d
Champotón 93.4 ± 0.2b,c 99.2 ± 0.1b,c 103.3 ± 0.4a,b,c 0.6 ± 0.0d,e
Cotaxtla 93.6 ± 0.5b,c 98.4 ± 0.1b,c 102.0 ± 0.6c 0.6 ± 0.0d,e
Culiacán 95.3 ± 2.1a,b 99.9 ± 1.1a,b 104.5 ± 1.3a,b 1.0 ± 0.2a,b,c
Filipino 89.6 ± 0.8c 96.9 ± 0.6c 102.8 ± 0.4b,c 1.3 ± 0.1a
Huimanguillo 92.8 ± 0.1b,c 99.4 ± 0.0a,b 103.8 ± 0.3a,b,c 0.8 ± 0.0c,d,e
Complejo Tipo II
A06 108.1 ± 0.5a,b 110.9 ± 0.6b,c 113.6 ± 0.1d 0.5 ± 0.1a,b
A92 108.6 ± 1.0a,b 111.9 ± 0.4a,b 114.9 ± 0.3b,c 0.3 ± 0.1c,d
A98 109.5 ± 0.5a 112.8 ± 0.2a 116.1 ± 0.1a 0.3 ± 0.0b,c,d
Campechano 107.5 ± 0.7a,b,c 110.4 ± 0.1c 113.5 ± 0.1d 0.2 ± 0.0d
Champotón 108.4 ± 1.2a,b 111.3 ± 0.3b,c 114.3 ± 0.4c,d 0.2 ± 0.0d
Cotaxtla 107.7 ± 0.3a,b,c 111.7 ± 0.3a,b,c 114.2 ± 0.0c,d 0.6 ± 0.0a
Culiacán 106.5 ± 0.7b,c 111.4 ± 0.3b,c 114.3 ± 0.3c,d 0.2 ± 0.0c,d
Filipino 105.0 ± 0.7c 108.7 ± 0.3d 115.1 ± 0.1a,b,c 0.3 ± 0.0c,d
Huimanguillo 108.2 ± 0.8a,b 111.8 ± 0.5a,b 115.8 ± 0.9a,b 0.4 ± 0.1a,b,c
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P<0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Ti= Temperatura de inicio; Tp= Temperatura de pico; Tf= Temperatura final; ΔH= Entalpía.
Resultados y Discusión
67
variedades de arroz cosechado en Bélgica una Tp de 101.2 °C y una ΔH de 0.4-0.6 J/g,
pero no detecto ningún complejo por debajo de los 100 °C. Sin embargo, Derycke et al.
(2005) en las mismas variedades de Bélgica, si detectaron los dos complejos a
temperaturas similares a las obtenidas en este trabajo. Se han sugerido dos mecanismos de
formación de los complejos entre la amilosa y los lípidos; en uno, la formación del
complejo depende del empaquetamiento que tenga cada complejo individual presente en el
almidón nativo, en otro, se debe a una cristalización in situ de la amilosa en presencia de
lípidos endógenos disponibles (Derycke et al., 2005).
El arroz no es solo una mezcla polimérica de amilosa y amilopectina, también tiene
un porcentaje importante de proteína que podría influir en los parámetros térmicos del
arroz. Ju et al. (2001) aislaron albúmina, globulina, glutelina y prolamina a partir de harina
de arroz y les evaluaron sus características térmicas. Encontraron que la temperatura de
desnaturalización de las proteínas estuvo en el intervalo de 73.3-82.2 °C, mientras que las
temperaturas de gelatinización de la harina y el almidón fueron, 80.5 °C y 84.7,
respectivamente. En cuanto a las entalpías, en el caso de las proteínas varió de 3.79-2.88
J/g, para el almidón y la harina fueron 10.53 y 8.49 J/g. La desnaturalización de las
proteínas se empalma con la gelatinización de almidón, por lo tanto los valores de las
propiedades térmicas obtenidos en el presente estudio podrían estar reflejando la
interacción de las proteínas y el almidón.
Las harinas de arroz se almacenaron durante 7 días a 4 °C y se evaluaron sus
características de retrogradación (Cuadro 6). Las temperaturas de retrogradación
fueron menores que las obtenidas durante la gelatinización, debido a que durante el
Resultados y Discusión
68
Cuadro 6. Temperaturas, entalpía, intervalo de retrogradación y porcentaje de retrogradación de diferentes variedades de arroz.
Variedad Ti (°C)¥,Ø Tp (°C)¥,Ø Tf (°C)¥,Ø ΔH (J/g)¥,Ø IR (Tf - Ti) %R
A06 42.7 ± 0.2a 52.4 ± 0.1a,b 61.2 ± 0.4b 2.6 ± 0.1d 18.5 33.0
A92 39.3 ± 0.0d 50.6 ± 0.1d,e 63.8 ± 0.5a 7.4 ± 0.1a 24.5 63.7
A98 39.4 ± 0.6d 52.1 ± 0.2a,b 63.9 ± 0.5a 7.6 ± 0.4a 24.5 63.9
Campechano 42.0 ± 0.2a,b 51.8 ± 0.4b,c 60.9 ± 0.6b 4.3 ± 0.3c 18.9 45.3
Champotón 39.3 ± 0.4d 52.8 ± 0.4a 63.5 ± 0.2a 7.4 ± 0.2a 24.2 65.0
Cotaxtla 41.3 ± 0.3a,b,c 51.9 ± 0.0b,c 61.7 ± 0.5b 4.4 ± 0.2c 20.4 57.1
Culiacán 40.4 ± 0.5c,d 52.2 ± 0.2a,b 64.1 ± 0.1a 7.7 ± 0.1a 23.7 71.0
Filipino 40.6 ± 0.2b,c,d 50.1 ± 0.4e 61.7 ± 0.5b 4.4 ± 0.3c 21.1 44.0
Huimanguillo 39.3 ± 1.1d 51.3 ± 0.4c,d 63.6 ± 0.6a 7.8 ± 0.7a 24.3 67.8
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P<0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Ti= Temperatura de inicio; Tp= Temperatura de pico; Tf= Temperatura final; ΔH= Entalpía; IR= Intervalo de retrogradación;
%R= Porcentaje de retrogradación, (ΔHR/ΔHG) 100.
Resultados y Discusión
69
almacenamiento se forman cristales pequeños o imperfectos, los cuales se desorganizan a
bajas temperaturas. Las Tp obtenidas después de almacenar las harinas de arroz
gelatinizado se obtuvieron en el intervalo de 50.1-52.8 °C. Se encontraron diferencias
estadísticas significativas entre las muestras para la Ti y la Tp, pero las diferencias fueron
más evidentes en la Tf, ya que esta temperatura fue menor para las variedades A06,
Campechano, Cotaxtla y Filipino (≈61.6 °C), mientras que el resto de las variedades
presentaron un valor significativamente mayor (≈63.8 °C). Se ha reportado que la Ti de
retrogradación del arroz incrementa conforme lo hace el contenido de amilosa (Yu et al.,
2009; Chung et al. 2010), pero esta tendencia no se vio reflejada en los resultados
obtenidos.
La entalpía de retrogradación (ΔHR) muestra la misma tendencia que la Tf entre
variedades, de acuerdo a Philpot et al. (2006) la distribución de la longitud de cadena de la
amilopectina contribuye a las diferencias en el grado de retrogradación del almidón,
siendo que las cadenas con un GP de 6-9 y GP >25 la inhiben, mientras que las de GP 12-
22 la promueven, ya que debido a su tamaño, su movilidad es mayor en comparación con
cadenas cortas o muy largas. Esto puede ser el motivo de las diferencias entre los dos
grupos de arroces ya que para las muestras A06, Campechano, Cotaxtla y Filipino, la ΔHR
es significativamente menor que el resto de las variedades, indicando que en esas muestras
se formaron cristales estructuralmente imperfectos y posiblemente de menor tamaño, que
necesitaron de menos energía y de un intervalo de temperatura menor para disociarse, lo
anterior se corrobora con el porcentaje de retrogradación obtenido para las variedades
A06, Campechano, Cotaxtla y Filipino. Los parámetros térmicos del complejo amilosa
lípidos en el arroz almacenado se presentan en el Cuadro 7. El termograma sólo arrojó la
Resultados y Discusión
70
Cuadro 7. Temperaturas y entalpía de retrogradación del del complejo amilosa-
lípidos de diferentes variedades de arroz¥,Ø.
Variedad Complejo amilosa-lípidos
Ti (°C) Tp (°C) Tf (°C) ΔH (J/g)
A06 94.9 ± 1.3a 101.4 ± 0.4a 105.1±0.2a 0.9±0.0a
A92 95.6 ± 0.7a 102.0 ± 1.2a 104.9± 0.2a 0.8±0.1a
A98 96.2 ± 0.9a 101.8 ± 0.9a 105.7±0.9a 1.0±0.1a
Campechano 94.8 ± 1.1a 101.2 ± 0.4a 105.0±0.5a 0.9±0.0a
Champotón 94.9 ± 0.8a 100.7 ± 0.1a 104.5±0.3a 1.1±0.1a
Cotaxtla 95.6 ± 1.5a 100.1 ± 0.1a 103.5±0.2a 0.8±0.2a
Culiacán 94.8 ± 0.7a 101.7 ± 1.3a 105.5±1.4a 1.3±0.4a
Filipino 95.0 ± 0.9a 100.7 ± 0.3a 105.0±1.0a 0.9±0.2a
Huimanguillo 94.5 ± 0.3a 100.9 ± 0.2a 104.4±0.2a 0.9±0.0a
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente
diferentes (P<0.05). Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Ti= Temperatura de inicio; Tp= Temperatura de pico; Tf= Temperatura final; ΔH= Entalpía.
Resultados y Discusión
71
presencia de un complejo, en el cual las temperaturas de transición térmica y la entalpía no
presentaron diferencias estadísticas significativas. Los valores obtenidos en la
retrogradación fueron ligeramente menores a los obtenidos para el complejo tipo I
durante la gelatinización y son similares a los reportados por otros autores
(Thirathumthavorn y Charoenrein, 2005; Tian et al., 2010). El aumento en la entalpía del
complejo amilosa-lípidos podría deberse a que durante el almacenamiento a 4 °C la
nucleación del complejo es rápido y los cristales formados necesitaron de más energía para
ser desorganizados en comparación con la desorganización que ocurre en el complejo
amilosa-lípidos durante la gelatinización (Boltz y Thompson, 1999).
6.4 Propiedades de formación de pasta del almidón arroz
Los resultados del análisis de formación de pastas del arroz se muestran en el
Cuadro 8 y los viscogramas en la Figura 15. El perfil de viscosidad del arroz refleja los
cambios que ocurren en el gránulo de almidón durante la gelatinización y la
retrogradación, además de las interacciones que pueda haber entre el almidón-lípidos-
proteínas. La Tfp fluctuó de 66.4-77.2 °C y fue similar a la Tp de gelatinización. Para las
muestras Campechano, Cotaxtla y Filipino la viscosidad de pico (Vp) fue mayor que el
resto de las variedades, a pesar de que su contenido de amilosa es mayor. La amilosa
restringe el hinchamiento granular, en base a esto se esperaría que la Vp fuera menor para
esas muestras, pero probablemente la amilosa que tienen lixivia más fácilmente del
gránulo permitiendo que el hinchamiento aumente. Sin embargo, como se mencionó, el
arroz es una mezcla de almidón, lípidos y proteínas, pero aunque los dos últimos están en
menor proporción, tienen un efecto sobre el empastado.
Resultados y Discusión
72
Cuadro 8. Propiedades de formación de pasta de las diferentes variedades de arroz¥,Ø.
Variedad Tfp (°C) Vp (cP) Vro (cP) Vre (cP) Vf (cP)
A06 68.5 ± 0.1c 2699 ± 4g 936 ± 8f 2096 ± 9g 3859 ± 20g
A92 74.8 ± 0.1b 4712 ± 36e 3187 ± 5a 1928 ± 15h 3453 ± 17h
A98 74.8 ± 0.0b 4805 ± 22e 3272 ± 20a 1951 ± 8h 3484 ± 6h
Campechano 66.4 ± 0.1d 5651 ± 30b 2173 ± 63e 4205 ± 28c 7683 ± 56c
Champotón 77.2 ± 0.0a 4457 ± 40f 2726 ± 22c 2468 ± 40f 4233 ± 18f
Cotaxtla 68.6 ± 0.2c 5839 ± 53a 2421 ± 51d 4739 ± 8a 8156 ± 42a
Culiacán 76.4 ± 0.0a 5348 ± 58d 2689 ± 88c 3398 ± 56d 6056 ± 37d
Filipino 68.9 ± 1.2c 5713 ± 47b 2183 ± 66e 4458 ± 46b 7988 ± 49b
Huimanguillo 74.3 ± 0.2b 5475 ± 31c 2899 ± 32b 2976 ± 18e 5518 ± 35e
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P<0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Tfp= Temperatura de formación de la pasta; Vp= Viscosidad pico; Vro= Viscosidad de rompimiento; Vre= Viscosidad de
recuperación; Vf= Viscosidad final.
Resultados y Discusión
73
Figura 15. Perfiles de formación de pastas de diferentes variedades de arroz.
Resultados y Discusión
74
La variedad A06 presentó el mayor contenido de proteínas y lípidos (Cuadro 3) y a
su vez las menores Vp y Vro. Saleh (2006) removió los lípidos y las proteínas de dos
diferentes harinas de arroz y estudió el efecto de la remoción sobre la Vp. Encontró que las
proteínas promueven la formación de una matriz polimérica confiriendo rigidez a los
gránulos de almidón, además tanto proteínas como lípidos restringen la absorción de agua
y por lo tanto el hinchamiento, esto provoca un aumento en la integridad granular que en
consecuencia provoca una disminución en la Vp. Lo anterior se relaciona también con la
Vro, ésta da un parámetro de la rigidez/fragilidad granular afectada por el cizallamiento
durante la prueba. Xie et al. (2008) reportaron que la adición de DDT (ditiotreitol, agente
reductor que durante el calentamiento contribuye a desnaturalizar las proteínas,
reduciendo los enlaces disulfuro) a harinas de arroz, dio como resultado una disminución
en la Vro, indicando que la ausencia de la rigidez conferida por los enlaces disulfuro de las
proteínas, contribuye a que los gránulos hinchados se rompan fácilmente, por el contrario
la presencia de estos enlaces contribuye a la rigidez de los gránulos y en consecuencia a un
decremento menor en la Vro.
La Vre es una evidencia de la retrogradación que ocurre en la pasta de arroz debido
a la presencia de amilosa que se reorganiza en un periodo menor que la amilopectina. De
las muestras utilizadas en este trabajo solo cinco (A06, Campechano, Cotaxtla, Culiacán y
Filipino) presentaron una Vre relacionada con su contenido de amilosa, pero la variedad
Huimanguillo, a pesar de tener un 30% de amilosa, no mostró un aumento notorio en su
Vre, mientras que A92, A98 y Champotón si mostraron valores menores de acuerdo a su
contenido menor de amilosa. Según lo reportado por Vandeputte et al. (2003b), el nivel de
amilosa dentro del espacio intra-granular (matriz de amilosa) debe ser suficiente para
Resultados y Discusión
75
formar una red de amilosa que se refleje en el incremento de la viscosidad. En cuanto a la
Vf, se encontró un intervalo amplio en las diferencias estadísticas, y los valores de este
parámetro siguieron la misma tendencia que los de la Vre, por lo tanto para este análisis,
la amilosa si tuvo un efecto notorio en la formación de pastas, especialmente en la etapa de
enfriamiento.
6.5 Propiedades texturales del arroz
En el Cuadro 9 se pueden observar los resultados de la evaluación de textura en los
geles de harina arroz. Cuando las muestras se almacenaron por 1 día, la dureza fue mayor
para la variedad Huimanguillo (5.2 gf), mientras que la muestra Champotón formó un gel
más suave (2.0 gf). Estas diferencias se deben principalmente al contenido de amilosa, ya
que por ejemplo las variedades con un gel más duro también tienen un valor mayor de
amilosa (Cuadro 3). En el caso de los complejos amilosa-lípidos, estos interfieren en la
reasociación de la amilosa retardando el proceso de retrogradación (Cameron y Wang,
2005). Singh et al. (2010) mencionaron que la estructura de un gel no solo depende de la
concentración de almidón sino también de la estructura de los gránulo hinchados, de la
cantidad de amilosa y amilopectina que fue lixiviada y de las condiciones de calentamiento
como son el tiempo, temperatura y velocidad de calentamiento. Hay pocos estudios que
reporten la diversidad en las propiedades texturales de geles de arroz. Tan y Corke (2002)
observaron que la dureza de los geles de 63 accesiones de arroz estuvo en el intervalo de
2.5-24.4 gf. Vandeputte et al. (2003c) reportaron valores de dureza de 9.0-224.6 gf, después
de dos días de almacenamiento a 6 °C. Cameron y Wang (2005) para
Resultados y Discusión
76
Cuadro 9. Propiedades texturales de geles de diferentes variedades de arroz ¥.
Variedad
Gel de arroz (gf)Ø,§
Almacenado 1 día Almacenado 7 días
Dureza Pegajosidad Dureza Pegajosidad
A06 2.8 ± 0.2c 2.0 ± 0.1b,c 3.5 ± 0.1e 1.9 ± 0.1b,c
A92 2.1 ± 0.1e,f 1.4 ± 0.1e 3.0 ± 0.2e 1.4 ± 0.2d,e
A98 2.4 ± 0.0d,e 1.7 ± 0.0c,d,e 4.5 ± 0.3d 1.4 ± 0.0d,e
Campechano 3.4 ± 0.1b 2.1 ± 0.0b 4.3 ± 0.2d 2.4 ± 0.2a
Champotón 2.0 ± 0.1f 1.6 ± 0.0d,e 4.4 ± 0.1d 1.3 ± 0.1f
Cotaxtla 2.6 ± 0.0c,d 1.9 ± 0.0b,c,d 4.6 ± 0.3d 1.7 ± 0.1c,d
Culiacán 2.2 ± 0.2d,e,f 1.5 ± 0.1d,e 6.9 ± 0.3b 2.2 ± 0.2a,b
Filipino 3.6 ± 0.2b 2.0 ± 1.1b,c 6.2 ± 0.3c 2.2 ± 0.1a,b
Huimanguillo 5.2 ± 0.1a 2.7 ± 0.3a 7.4 ± 0.1a 2.1 ± 0.1a,b
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes
(P < 0.05). Ø Promedio de cinco mediciones ± desviación estándar.
§ Almacenado a 4 °C.
Resultados y Discusión
77
8 variedades de arroz encontraron una dureza de 9.5-20.6 gf. Por su parte Bao et al. (2004)
reportaron valores entre los 7.9-43.5 gf. Los resultados obtenidos en el presente trabajo
son diferentes a algunos de los ya reportados, pero estas diferencias pueden deberse no
solo al genotipo, sino también al método usado para la medición y las condiciones bajo las
cuales se elaboró la pasta para obtener los geles.
La pegajosidad después de 1 día de almacenaje fue mayor para la variedad
Huimanguillo (2.7gf) y la variedad A92 fue la de menor valor (1.4 gf), a su vez estas
variedades fueron las de mayor y menor contenido de amilosa, respectivamente. Bexter et
al. (2004) menciona que las principales proteínas del arroz, prolamina y glutelina tienen
efectos diferentes sobre la pegajosidad de la harina de arroz. La prolamina suaviza la
estructura del gel y lo hace menos pegajoso, mientras que la glutelina produce un gel más
rígido y pegajoso. Por lo tanto, además de la amilosa se tiene que tener en consideración el
contenido de proteínas del arroz.
Cuando los geles se almacenaron por siete días, la dureza incrementó para todas las
muestras, especialmente para la variedad Culiacán, lo cual concuerda con el porcentaje de
retrogradación de esta muestra. Después de 1 semana de almacenamiento, los
componentes del almidón recristalizaron y formaron estructuras más ordenas que
presentaron mayor oposición a la fuerza de penetración en comparación con las muestras
almacenadas por 1 día. En los resultados correspondientes a la pegajosidad, no se observó
ninguna tendencia con respecto al aumento o disminución de ésta en relación a los
resultados obtenidos después de un día de almacenamiento.
Resultados y Discusión
78
En el Cuadro 10 se muestra el tiempo de cocción y la dureza y pegajosidad del
arroz cocido. De acuerdo a la definición de Ranghino (1966), es el tiempo necesario para
que el 90% de los granos se vuelvan translucidos, cuando se cuecen en una cacerola en
agua destilada a 96 °C, posteriormente, Juliano et al. (1981a) prefirió llamarlo tiempo de
cocción mínimo, y con la adición de 2 min se obtiene el tiempo de cocción óptimo. La
cantidad de agua usada, la temperatura de gelatinización del almidón, las dimensiones del
grano, y la translucidez u opacidad del endospermo, son los factores que influencian el
tiempo requerido para cocer completamente el arroz (Lucisano et al., 2009).
Las variedades del tipo Morelos fueron las que requirieron de más tiempo para
completar su cocción, seguidas de las tipo Milagro y por último las tipo Sinaloa (Cuadro
10). Al comparar estos resultados con los del Cuadro 2, se observa que las variedades con
mayor tiempo de cocción son también las más gruesas y que las dos variedades más suaves
(Champotón y Huimanguillo) son las de menor ancho y grosor. Singh et al. (2003)
investigaron las características de cocción de seis variedades de arroz, y encontraron que
el valor de la relación l/a se correlacionaba positivamente con la dureza del arroz, pero en
este trabajo no se observó la misma tendencia. Vidal et al. (2007) encontraron que la
textura era dependiente las características morfológicas del grano: ancho y grosor. Los
autores explicaron que esto se podría deber a la rapidez con la que el agua se difunde al
interior del grano, por lo tanto entre más delgado el grano menor tiempo de cocción. Los
granos redondos tienen menor área superficial en comparación con los granos largos y
delgados, lo cual sugiere que el tiempo de cocción óptimo depende del grosor y el área
superficial del grano.
Resultados y Discusión
79
Cuadro 10. Propiedades texturales de diferentes variedades de arroz cocido.
Variedad Tipo de grano
Arroz cocido
Tiempo de cocción optimo (min)
Dureza
(N)¥,Ø
Pegajosidad
(N.s)¥,Ø
A06 Morelos 27 115 ± 3.0a 4.4 ± 0.3b
A92 Morelos 27 101 ± 1.1b 6.1 ± 0.2a
A98 Morelos 27 102 ± 2.1b 6.1 ± 0.2a
Campechano Milagro 25 96 ± 0.9b,c 2.9 ± 0.1c,d
Champotón Sinaloa 22 68 ± 1.8e 2.6 ± 0.0c,d
Cotaxtla Sinaloa 22 95 ± 4.3b,c 3.4 ± 0.7c
Culiacán Sinaloa 22 87 ± 4.7c,d 2.3 ± 0.2d
Filipino Milagro 25 97 ± 2.3b 2.5 ± 0.1c,d
Huimanguillo Sinaloa 22 80 ± 3.6d 2.9 ± 0.3c,d
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente
diferentes (P < 0.05). Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Resultados y Discusión
80
Se observó una tendencia ligera de las muestras a ser menos duras conforme
disminuye el tiempo de cocción. Ha sido ampliamente reportado que las variedades con
bajo contenido de amilosa son menos duras y más pegajosas (Lucisano et al., 2009; Yu et
al., 2009), pero en el presente estudio las variedades A92 y A98 que son dos de las
muestras más duras también fueron las más pegajosas. La dureza de estas variedades pudo
deberse a su ancho (2.7 mm) que es significativamente mayor que el resto de las
variedades (a excepción de A06) y la pegajosidad podría estar relacionada con su menor
contenido de amilosa. Por otro lado, durante la cocción del arroz se destruye la superficie
del endospermo, los gránulos de almidón gelatinizan, la amilosa lixivia al agua de cocción
del gránulo y en menor proporción también lo hacen algunas cadenas de amilopectina.
Durante el enfriamiento se forma una matriz donde interactúa la oryzenina (glutelina) que
se enlaza a la amilosa o la amilopectina y que influencia positivamente la pegajosidad del
arroz (Martin y Fitzgerald, 2001). Por la anterior se esperaría que a mayor contenido de
proteína las muestras fueran más pegajosas, pero esta solo se observa en la variedad A06.
6.6 Fracciones de almidón de importancia nutricional en el arroz (ADR, ADL y AR)
Se evaluó la digestibilidad in vitro del almidón en harina de arroz crudo y arroz
cocido y los resultados se presentan en el Cuadro 11. En el caso de las muestras crudas el
ADR fue mayor en las variedades del grupo A (A06, Campechano, Cotaxtla y Filipino) con
un valor promedio de 47%, mientras que el resto de las variedades tuvo un resultado
promedio de 33.1%. Para el ADL, a pesar de que existen diferencias significativas la
tendencia de los resultados es similar, para éste parámetro se tuvo un valor promedio de
36.3%. El AR mostró resultados inversos a los encontrados en el ADR, ya que los arroces
Resultados y Discusión
81
Cuadro 11. Fracciones de almidón de importancia nutricional de diferentes variedades de arroz¥,Ø.
Variedad Fracciones de almidón de importancia nutricional (%)
Crudo Cocido
ADR ADL AR ADR ADL AR
A06 46.1 ± 1.2b,c 36.8 ± 1.6b,c 17.1 ± 1.8e 87.6 ± 2.5a 5.9 ± 2.4b,c 6.5 ± 1.8a
A92 31.6 ± 0.6e 38.0 ± 1.1a,b 30.4 ± 0.9b 86.7 ± 2.1a,b 4.8 ± 2.4c 8.5 ± 1.6a
A98 32.5 ± 0.5e 33.2 ± 1.4d 34.3 ± 1.1a 80.4 ± 2.5d 12.3 ± 3.5a 7.3 ± 2.3a
Campechano 45.5 ± 0.7c 33.4 ± 1.3d 21.1 ± 1.1d 87.3 ± 1.7a 5.7 ± 2.4b,c 7.0 ± 2.1a
Champotón 35.5 ± 1.1d 34.5 ± 0.8c,d 30.0 ± 1.3b 82.9 ± 2.7b,c,d 10.2± 3.5a,b 6.9 ± 2.3a
Cotaxtla 48.9 ± 1.3a 37.5 ± 2.0b 13.6 ± 2.2f 84.7 ± 3.1a,b,c 7.7 ± 2.6a,b,c 7.6 ± 2.7a
Culiacán 33.0 ± 0.5e 38.6 ± 1.5a,b 28.4 ± 1.5b,c 85.8 ± 1.5a,b 6.1 ± 1.6b,c 8.1 ± 1.0a
Filipino 47.4 ± 1.6a,b 34.0 ± 1.2d 18.6 ± 1.3d,e 86.4 ± 1.4a,b 6.0 ± 2.0b,c 7.6 ± 1.7a
Huimanguillo 33.0 ± 0.6e 40.4 ± 1.7a 26.6 ± 1.6c 81.6± 2.8c,d 9.7 ± 3.7a,b 8.7 ± 1.2a
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P < 0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
ADL= Almidón de digestión lenta; ADR= Almidón de digestión rápida; AR= Almidón resistente.
Resultados y Discusión
82
del grupo A, que presentaron más ADR, tuvieron menos AR (en promedio 17.6%). En los
primeros 20 minutos del análisis, los arroces del grupo A fueron hidrolizados a mayor
velocidad que los del grupo B, durante los 100 minutos restantes la hidrolisis fue similar
para todas las variedades, pero el AR que es el almidón que resistió la hidrolisis después de
120 min fue mayor para los arroces del grupo B. Los arroces del grupo A presentaron Tp
de gelatinización menores a los del grupo B, por lo que la temperatura de gelatinización
podría servir para predecir la velocidad de digestión del arroz.
Cuando el arroz fue cocido, el ADR incrementó para todas las variedades, mientras
que el ADL y el AR disminuyeron. Se obtuvieron diferencias estadísticas significativas
para los resultados del ADR y ADL (=0.05), no así para el AR. Los cambios ocurridos en
la digestibilidad del arroz en relación al almidón se deben al procesamiento térmico, ya
que la cocción desorganiza completamente la estructura cristalina de los gránulos nativos
y facilita la hidrólisis enzimática.
Algunos autores han reportado resultados similares a los encontrados en el
presente trabajo. Sagum y Arcot (2000) reportaron para arroz crudo valores de 26, 63 y
11% de ADR, ADL y AR, respectivamente, mientras que en la muestra cocida, obtuvieron
valores de 58% de ADR, 40% de ADL y 2% de AR. Rashmi y Urooj (2003) reportaron
valores para arroz cocido en exceso de agua de 76.2, 17.2 y 6.6 %, para ADL, ADR y AR,
respectivamente. Recientemente, Patindol et al. (2010b) analizaron 36 muestras de arroz, y
reportaron valores entre 52.4-69.4%, 10.3-26.6% y 1.2-9.0% para el ADR, ADL y AR,
respectivamente. Usualmente la amilosa se asocia con una menor digestibilidad del
almidón, pero los autores de los tres últimos trabajos referenciados, concluyen que el ADR
Resultados y Discusión
83
y ADL no dependen del contenido de amilosa, sin embargo, el AR sí. La diferencia en el
contenido de amilosa (Cuadro 3) en las muestras utilizadas en este trabajo fue
estadísticamente diferente (=0.05), pero los valores numéricos no presentan un margen
amplio entre ellas, lo cual puede ser una razón para no observar diferencias en el AR.
Además, en este trabajo como se describió, las muestras fueron cocidas en exceso de agua;
en el agua de cocción hay amilosa que lixivió durante la gelatinización y que se perdió
cuando se eliminó el agua, probablemente si las muestras se hubieran cocido únicamente
con el agua necesaria, se hubieran observado diferencias en relación al AR ya que a pesar
de que el tiempo que transcurrió entre la preparación de la muestra y el inicio del ensayo
fue corto (45-60 min), la amilosa que fue descartada, pudo haber tenido un efecto sobre la
digestibilidad del almidón. Para el caso del ADR y el ADL, se ha reportado que estos
parámetros se ven afectados por la distribución de la longitud de las cadenas de la
amilopectina, especialmente las cadenas con un GP 8-12 y 16-26 (Srichuwong et al., 2005;
Benmoussa et al., 2007). Por lo tanto, el análisis de la estructura de la amilopectina, en
especial su distribución de la longitud de cadenas podría darnos la pauta para explicar las
diferencias encontradas en la digestibilidad del almidón de arroz.
6.7 Análisis de correlación para las variables medidas en el arroz
Los resultados del análisis de correlación realizado entre los resultados de las
dimensiones del grano, la composición proximal y las propiedades fisicoquímicas y
nutricionales de muestra en el Cuadro 12 (sólo se muestran las correlaciones con
coeficientes por arriba de 0.7). Se observó una relación de incremento entre los lípidos,
proteínas y cenizas posiblemente debido al DOM de las muestras. La Tp de gelatinización
Resultados y Discusión
84
Cuadro 12. Matriz de correlación entre las variables evaluadas en diferentes variedades de arroz¥.
Variable Variable Coeficiente de
correlación
Proteína Lípidos 0.74
Lípidos Cenizas 0.79
TpG Tfp 0.97
TpG ΔHR 0.93
TpG IR 0.91
TpG ADR crudo -0.96
TpG AR crudo 0.90
%R ADR crudo -0.76
IR AR crudo 0.82
Vp Proteína -0.84
Vro Proteína -0.74
Vro ΔHG 0.80
Vre Amilosa 0.73
Vf Amilosa 0.76
TC Ancho 0.95
DAC Grosor 0.88
PAC Largo 0.93
DG1 Amilosa 0.82
SG1 DG1 0.92
SG1 Amilosa 0.74
ADR crudo AR crudo -0.93
ADL cocido ADR cocido -0.88 ¥ Los coeficientes de correlación son significativos a una P < 0.001.
TpG= Temperatura de inicio de gelatinización; ΔHG= Entalpía de gelatinización;
TpR= Temperatura de inicio de retrogradación; ΔHR= Entalpía de retrogradación; %R= Porcentaje de retrogradación; IR=Intervalo de retrogradación; Tfp=Temperatura de formación de la pasta; Vp= Viscosidad de pico; Vro= Viscosidad de rompimiento; Vre= Viscosidad de recuperación; Vf= Viscosidad final; TC= Tiempo de cocción; DAC= Dureza del arroz cocido; PAC= Pegajosidad del arroz cocido; DG1= Dureza del gel almacenado por 1 día; PG1=Pegajosidad del gel almacenado por 1 día; ADR= Almidón de digestión rápida; ADL: Almidón de digestión lenta; AR=Almidón resistente.
Resultados y Discusión
85
se correlacionó positivamente (r= 0.97) con la Tfp, indicando que ambas variables reflejan
el orden estructural del almidón. Al incrementar en las muestras la Tp de gelatinización
también incrementaron la ΔH y el intervalo de retrogradación (r= 0.97 y r= 0.93,
respectivamente), por lo tanto arroces que necesiten de mayor temperatura para
gelatinizar requerirán de mayor energía para desorganizar el sistema cristalino que se
formó durante el almacenamiento. La Tp de gelatinización también se correlación de
modo positivo con el AR (r= 0.90) en las muestras crudas, esto sugiere que en un arroz
con un almidón de mayor orden estructural, la enzima hidroliza el almidón a menor
velocidad en comparación con arroces de menor temperatura de gelatinización. Por otro
lado, se obtuvo una correlación negativa entre el porcentaje de retrogradación y el ADR
en arroces crudos (r= -0.76), aunque esta correlación es inusual ya que es entre un
producto que fue gelatinizado y uno cocido, tiene una explicación, el que un arroz
retrograde en mayor proporción significa que está formando un sistema más ordenado y
esto como se mencionó provoca una disminución en la velocidad de hidrólisis del almidón,
lo cual se confirma con la correlación obtenida entre el intervalo de retrogradación y el
AR en el arroz crudo (r= 0.82). Para la Vp y la Vro tuvieron una correlación negativa con
el contenido de proteína (r= -0.84 y r= -0.72, respectivamente) confirmando que éstas
inhiben el hinchamiento y refuerzan la estructura granular, disminuyendo la viscosidad
durante la etapa de rompimiento. Se obtuvo una correlación contraria a lo que se esperaría
entre la Vro y la ΔH de gelatinización (r= 0.80), ya que al haber un mayor orden
estructural en un almidón se esperaría que tuviera una estructura más rígida y por lo tanto
menos susceptible al cizallamiento, como lo han reportado otros autores (Han y Hamaker,
2001). Se confirmó que la Vre y Vf dependen del contenido de amilosa (r= 0.73 y r= 0.76,
Resultados y Discusión
86
respectivamente), ya que esta molécula se reorganiza rápidamente e incrementa la
viscosidad de la pasta. Se puede sustentar que el tiempo de cocción de las variedades
analizadas en este trabajo depende del ancho del grano de arroz (r= 0.95); la dureza del
arroz incrementó conforme lo hizo el grosor (r= 0.88) y la pegajosidad está dada por el
largo del grano (r= 0.93). Para los geles de almidón almacenados por 1 día la dureza y la
pegajosidad está influenciada por la amilosa (r= 0.82 y r= 0.74, respectivamente), pero no
se descarta que para la pegajosidad hayan influido otros factores, ya que el coeficiente de
correlación es menor que para la dureza. El ADR en estado crudo disminuyó al aumentar
el AR crudo (r=-0.93), pero no se encontró alguna correlación con el ADL. Para el caso
del arroz cocido, al incrementar el ADL disminuyó el ADR, y aquí no se observó alguna
relación con el AR.
6.8 Estudios estructurales en el almidón de arroz
6.8.1 Difracción de rayos X
El difractograma de los almidones aislados de las variedades de arroz se presenta
en la Figura 16 y el porcentaje de cristalinidad el Cuadro 13. Todos los almidones de arroz
mostraron un patrón de difracción tipo A, que es característico de los cereales con picos de
mayor intensidad a 2θ= 15°, 16.8°, 17.8° y 22.75°, también se observa la presencia de un
pico a 2θ= 20°, el cual indica la presencia del complejo amilosa-lípidos. Con respecto a la
cristalinidad, esta varió de 32.7 a 36.3%. De acuerdo a Guerra et al. (2010), los almidones
con menor contenido de amilosa tienden a presentar un porcentaje de cristalinidad mayor
ya que poseen más amilopectina, pero también se debe tomar en cuenta el tamaño del
Resultados y Discusión
87
Figura 16. Patrón de difracción de rayos X de los almidones de arroz.
Resultados y Discusión
88
Cuadro 13. Porcentaje de cristalinidad, amilosa aparente y distribución de las fracciones de almidón de arroz desramificado.
Almidón Cristalinidad
(%)
Amilosa
aparente¥,Ø
(%)
Fracciones de almidón desramificado¥,Ø (%)
Fr. I Fr. II Fr. III Fr. III/Fr. II
A06 33.5 20.6 ± 0.4d 21.0 ± 1.0b,c,d 17.6 ± 0.5a 61.4 ± 0.8a,b 3.5
A92 35.8 18.7 ± 0.2e,f 20.6 ± 0.8c,d 18.7 ± 0.3a 60.7 ± 1.0a,b,c 3.2
A98 36.3 19.3 ± 0.3e 22.2 ± 0.4a,b,c 18.2 ± 0.5a 59.6 ± 0.6b,c 3.3
Campechano 33.0 22.4 ± 0.4a,b 22.1 ± 0.5a,b,c 18.8 ± 0.7a 59.1 ± 0.3c 3.2
Champotón 35.2 18.4 ± 0.0f 19.3 ± 0.7d 18.4 ± 0.7a 62.3 ± 0.1a 3.4
Cotaxtla 32.7 22.9 ± 0.0a 23.0 ± 0.3a,b 17.9 ± 1.2a 59.1 ± 0.9b,c 3.3
Culiacán 35.4 21.3 ± 0.1c 22.8 ± 1.0a,b 17.4 ± 0.2a 59.8 ± 1.2b,c 3.4
Filipino 33.1 21.9 ± 0.1b,c 23.0 ±1.0a,b 17.4 ± 0.0a 59.6 ± 1.0b,c 3.4
Huimanguillo 34.6 22.2 ± 0.0a,b 24.0 ± 0.8a 17.1 ± 0.4a 58.9 ± 0.4c 3.4
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P<0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Resultados y Discusión
89
cristal, la cantidad de regiones cristalinas, la longitud de las cadenas de la amilopectina, la
orientación de las dobles hélices y el grado de interacción entre dobles hélices.
6.8.2 Amilosa y estructura fina del almidón
El contenido de amilosa aparente, determinado por afinidad al yodo, se encontró en
el intervalo de 18.4 a 22.9% (Cuadro 13). Las diferencias entre los porcentajes de amilosa
aparente reportados para las harinas en comparación con los almidones podrían deberse a
las diferencias entre los métodos usados. En el caso de las harinas, la amilosa se determinó
en base a la absorbancia del complejo amilosa-yodo, utilizando un estándar de amilosa de
papa y amilopectina de arroz. De acuerdo a Fitzgerald et al. (2009) la capacidad de la
amilosa de papa para enlazar yodo provoca que se sobreestime el valor de amilosa
aparente, probablemente esto influyó para que los valores de amilosa de las harinas hayan
sido mayores a los obtenidos en el almidón. Además, en el almidón el contenido de amilosa
aparente se determinó mediante una titulación amperométrica, donde la muestra fue
tratada para eliminar los lípidos presentes y no requiere de una curva de calibración donde
se usen los componentes del almidón de otras fuentes botánicas.
El cromatograma correspondiente a los almidones desramificados con isoamilasa,
obtenido por CLARET-IR se presenta en la Figura 17 y la distribución de las fracciones
que lo conforman se muestra en el Cuadro 13. La Fr. I contiene principalmente amilosa, la
Fr. II contiene a las cadenas largas B de la amilopectina y la Fr. III consiste de las cadenas
cortas A y B de la amilopectina. Cameron y Wang (2005) sugirieron que la amilosa
determinada por CLARET-IR puede ser más representativa del contenido verdadero de
Resultados y Discusión
90
Figura 17. Cromatogramas normalizados de los almidones de arroz desramificados con
isoamilasa.
Resultados y Discusión
91
amilosa en el almidón, en comparación con otros métodos. Los valores del porcentaje de
amilosa obtenidos mediante el método de titulación amperométrica y el cromatográfico
fueron similares, con excepción de los almidones A92 y A98.
No se encontraron diferencias estadísticas significativas (α= 0.05) para la Fr. II,
pero si para la Fr. III. La Fr. II fue menor que la Fr. III indicando que en los almidones
hay una mayor proporción de cadenas cortas e intermedias en comparación con las largas,
pero en cuanto a grupos de almidones no se observó ninguna tendencia. El cociente de la
relación Fr. III/Fr. II se puede usar como un índice del grado de ramificación de la
amilopectina, a mayor valor del cociente más ramificada será la amilopectina (Biliaderis et
al., 1981). Los cocientes de Fr. III/Fr. II variaron de 3.2 (A92 y Campechano) a 3.5 (A06),
pero en general estas muestras tuvieron un grado de ramificación similar, no obstante
estas variaciones son un indicio de las posibles diferencias estructurales en la amilopectina
de los arroces estudiados en este trabajo.
La distribución de la longitud de cadena de los almidones de arroz desramificados
se muestran en el Cuadro 14. Las cadenas que constituyen a la amilopectina se agruparon
de acuerdo a Hanashiro et al. (1996) en cuatro tipos: las cadenas A, B1, B2 y B3+, que
corresponden a GP 6-12, 13-24, 25-36 y ≥37, respectivamente. En general, las muestras
presentaron una mayor proporción de cadenas con GP 6-12 y 13-24, lo cual concuerda con
los resultados de otros autores para almidón de arroz normal (Wang et al., 2010; Chung et
al., 2011). Es evidente que los almidones aislados de las variedades A06, Campechano,
Cotaxtla y Filipino, que conforman el grupo A, tuvieron una longitud de cadena promedio
mayor y mayor proporción de cadenas A con GP 6-12 en comparación con los del grupo B
Resultados y Discusión
92
Cuadro 14. Distribución de la longitud de cadena de la amilopectina de diferentes almidones de arroz
desramificados¥, Ø.
Almidón
Longitud de cadena
promedio
(GP)§
Distribución de la longitud de las cadenas de la amilopectina (%)
A (GP 6-12) B1 (GP 13-24) B2 (GP 25-36) B3+(GP ≥ 37)
A06 19.1 ± 0.1b 29.5 ± 0.4a 48.9 ± 0.2d 12.8 ± 0.2a,b 8.8 ± 0.3a
A92 19.6 ± 0.1a 25.2 ± 0.3b 53.1 ± 0.2b,c 12.5 ± 0.1b 9.2 ± 0.3a
A98 19.6 ± 0.1a 25.3 ± 0.2b 52.9 ± 0.3c 12.5 ± 0.2b 9.3 ± 0.3a
Campechano 19.2 ± 0.1b 29.3 ± 0.4a 49.1 ± 0.2d 12.8 ± 0.1a,b 8.8 ± 0.2a
Champotón 19.7 ± 0.2a 24.5 ± 0.4b 53.5 ± 0.2a,b 12.8 ± 0.3a,b 9.2 ± 0.4a
Cotaxtla 19.2 ± 0.2b 28.8 ± 0.6a 49.3 ± 0.0d 13.1 ± 0.3a 8.8 ± 0.3a
Culiacán 19.6 ± 0.1a 24.6 ± 0.2b 53.8 ± 0.2a 12.6 ± 0.2a,b 9.0 ± 0.2a
Filipino 19.1 ± 0.2b 29.6 ± 0.4a 49.1 ± 0.1d 12.6 ± 0.2a,b 8.7 ± 0.3a
Huimanguillo 19.6 ± 0.2a 24.6 ± 0.5b 53.7 ± 0.2a 12.7 ± 0.3a,b 9.0 ± 0.4a
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P<0.05).
Ø Promedio de cuatro mediciones ± desviación estándar.
§ Grado de polimerización.
Resultados y Discusión
93
(A92, A98, Champotón, Culiacán y Huimanguillo), que tuvieron una mayor proporción de
cadenas largas B1 con GP 13-24. Los resultados anteriores concuerdan con los valores del
porcentaje de cristalinidad (Cuadro 13), corroborando que la estructura de la amilopectina
determina las características cristalinas de los almidones nativos. La distribución de las
cadenas con GP 26-36 mostró diferencias estadísticas (α= 0.05), pero esto no se observó
para las cadenas con GP ≥37.
Nakamura et al. (2002) estudiaron las amilopectinas de 129 variedades de arroz
cultivadas en Asia. Los autores clasificaron la amilopectina en tipo L o tipo S, en base al
valor del cociente obtenido de dividir el porcentaje de cadenas con GP ≤10 entre el
porcentaje de cadenas con GP ≤24. La amilopectina de tipo L, presentaba una estructura
cuyas ramificaciones estaban constituidas en su mayoría por cadenas largas, por su parte la
del tipo S, estaba conformada por una mayor proporción de cadenas cortas. La
amilopectina tipo S es típica de un arroz japónica y tiene una temperatura de
gelatinización baja (<65 °C); la del tipo L es típica de un arroz indica y su temperatura de
gelatinización varía de intermedia a alta (>65 °C). Estos autores también encontraron que
las cadenas más largas B2 y B3, se encontraban en la misma proporción en las
amilopectinas de todos los arroces estudiados, esta tendencia también se observó para los
almidones analizados en esta investigación. Por lo tanto, en este estudio, la amilopectina
del grupo A puede clasificarse dentro del tipo S y la del grupo B como tipo L.
Las diferencias entre las proporciones de cadenas A y B1 en los grupos de
almidones son dependientes de la biosíntesis de su almidón. De acuerdo con Nakamura et
al. (2002), durante la síntesis de amilopectina en el arroz, la isoforma BEIIb de la enzima
Resultados y Discusión
94
ramificante (del inglés “branching enzyme”, BE) une cadenas cortas a las cadenas B1,
después la enzima almidón sintasa (del inglés “soluble starch synthase”, SS) en su isoforma
SSIIa se encarga de elongar las cadenas. Por lo tanto, la longitud de las cadenas A y B1
están en función del balance en la actividad de la BE y SS. Posteriormente, Nakamura et al.
(2005) propusieron que la amilopectina del tipo S se produce cuando la actividad de la
enzima SS es inferior a la actividad de la BE, dado por un cambio en el gen SSIIa, el cual
codifica una enzima con 4 aminoácidos diferentes, que en consecuencia disminuyen la
actividad de la enzima SSIIa.
6.9 Características térmicas de gelatinización y retrogradación del almidón aislado
Las propiedades de gelatinización de los almidones de arroz se muestran en el
Cuadro 15. Las temperaturas de transición (Ti, Tp y Tf) fueron ligeramente menores en
comparación con las obtenidas para la harina de arroz, pero la entalpía fue mayor para los
almidones. La disminución en las temperaturas de transición en los almidones fue causada
por la eliminación de las proteínas, lípidos y polisacáridos no amiláceos. El aumento de
entalpía también se debió a la remoción de los compuestos minoritarios, ya que en el
almidón aislado se tiene una composición más homogénea (Iturriaga et al., 2004).
Todos los parámetros térmicos de gelatinización evaluados en los almidones de
arroz, presentaron diferencias estadísticas significativas (α= 0.05). De acuerdo a estos, los
almidones del grupo B presentan una temperatura de gelatinización alta, en contraste los
del grupo A que son de temperatura de gelatinización baja. La distribución de la longitud
de las cadenas de la amilopectina y la cristalinidad del almidón, son características
Resultados y Discusión
95
Cuadro 15.Temperaturas, entalpía e intervalo de gelatinización de diferentes almidones
de arroz¥,Ø.
Almidón Ti (°C) Tp (°C) Tf (°C) ΔH (J/g) IG
A06 59.7 ± 0.0e 64.2 ± 0.1e 69.6 ± 0.2c,d 11.8 ± 0.1b 9.9
A92 69.9 ± 0.0b 74.3 ± 0.0b 79.1 ± 0.1a 14.1 ± 0.5a 9.2
A98 69.5 ± 0.1b 74.2 ± 0.1b 79.4 ± 0.4a 14.3 ± 0.1a 9.9
Campechano 60.4 ± 0.2d 64.6 ± 0.2e 69.3 ± 0.4d 12.0 ± 0.1b 8.8
Champotón 71.2 ± 0.1a 75.1 ± 0.1a 79.5 ± 0.2a 14.5 ± 0.2a 8.3
Cotaxtla 60.1 ± 0.2d,e 65.2 ± 0.1d 70.2 ± 0.2c 11.5 ± 0.3b 10.1
Culiacán 69.7 ± 0.1b 73.5 ± 0.1c 77.8 ± 0.1b 14.3 ± 0.5a 8.1
Filipino 60.2 ± 0.1d 64.6 ± 0.1e 69.4 ± 0.1d 11.5 ± 0.4b 9.2
Huimanguillo 68.9 ± 0.3c 73.2 ± 0.1c 77.8 ± 0.5b 14.3 ± 0.1a 8.9
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P<0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Ti= Temperatura de inicio; Tp= Temperatura de pico; Tf= Temperatura final; ΔH= Entalpía;
IG=Intervalo de gelatinización.
Resultados y Discusión
96
relacionadas con los cambios que ocurren durante la gelatinización (hinchamiento del
gránulo y perdida del orden molecular) (Vandeputte et al., 2003a). Noda et al. (2003)
reportaron que la cantidad de cadenas cortas de amilopectina con GP 6-12, tuvieron una
correlación negativa con Ti y Tp de gelatinización. La presencia de cadenas cortas (GP
<10) puede disminuir la estabilidad de las dobles hélices, y por lo tanto disminuir la
temperatura de gelatinización, como ocurrió en los almidones del grupo A. Además,
cadenas largas forman dobles hélices largas que requieren más temperatura y energía para
disociarse completamente en comparación con cadenas cortas. En este estudio, los
almidones del grupo A tuvieron temperaturas de transición y una ΔH de gelatinización
menores, menor porcentaje de cristalinidad, mayor proporción de cadenas A, menor
proporción de cadenas B1 y una longitud de cadena promedio menor, mientras que los del
grupo B presentaron las mismas características de manera opuesta, esto muestra el
impacto que tiene la estructura de la amilopectina sobre las propiedades térmicas del
arroz.
Cuando las muestras se almacenaron siete días a 4 °C para promover la
retrogradación (Cuadro 16), la Ti de retrogradación disminuyó considerablemente con
respecto a la de Ti de gelatinización (18.9 °C y 27.9 °C de disminución en promedio, para
los almidones del grupo A y B, respectivamente), la Tp, Tf y ΔH también disminuyeron en
diferente grado. La entalpía de retrogradación (ΔHR), se utiliza como un indicativo de la
capacidad de la amilopectina a reorganizarse. Los almidones del grupo A tuvieron
menores ΔH y porcentajes de retrogradación que los del grupo B, estos dos valores
también se relacionan con las cadenas cortas e intermedias de la amilopectina (A y B1) y
Resultados y Discusión
97
Cuadro 16. Temperaturas, entalpía y porcentaje de retrogradación de diferentes
almidones de arroz¥,Ø.
Almidón Ti (°C) Tp (°C) Tf (°C) ΔH (J/g) %R
A06 40.3 ± 0.7d 51.0 ± 0.6e 60.4 ± 0.7c 3.9 ± 0.1d 32.8
A92 43.8 ± 0.0a 54.4 ± 0.0a 63.8 ± 0.0a 8.0 ± 0.1b 56.8
A98 41.9 ± 0.1b,c 53.9 ± 0.0a,b 64.7 ± 0.4a 10.4 ± 0.4a 72.7
Campechano 41.7 ± 0.6b,c 51.2 ± 0.2e 62.0 ± 0.5b 5.4 ± 0.5c,d 44.9
Champotón 39.7 ± 0.4d 52.1 ± 0.3c,d,e 64.2 ± 0.3a 9.4 ± 0.4a,b 64.9
Cotaxtla 43.1 ± 0.3a,b 52.9 ± 0.5b,c 62.3 ± 0.7b 5.6 ± 0.5c 48.8
Culiacán 40.9 ± 0.7c,d 52.4 ± 0.4c,d 64.7 ± 0.5a 9.3 ± 0.8a,b 64.8
Filipino 39.5 ± 0.3d 51.4 ± 0.8d,e 61.8 ± 0.5b,c 4.8 ± 0.2c,d 41.8
Huimanguillo 43.4 ± 0.6a 53.8 ± 0.1a,b 64.5 ± 0.5a 8.5 ± 1.1b 59.4
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P<0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Ti= Temperatura de inicio; Tp= Temperatura de pico; Tf= Temperatura final; ΔH= Entalpía; %R=
Porcentaje de retrogradación, (ΔHR/ΔHG) 100.
Resultados y Discusión
98
con la longitud de cadena promedio, pero no se observó alguna tendencia en relación al
contenido de amilosa (Cuadro 13).
6.10 Características de formación de pasta del almidón aislado
Los parámetros de formación de pastas de los almidones se muestran en el Cuadro
17 y los perfiles de viscosidad en la Figura 18. En general, las propiedades de formación de
pastas fueron menores en los almidones en comparación con las harinas (Cuadro 8),
además las variedades que presentaron los parámetros de formación de pastas más altos en
harina, también lo fueron en los almidones. La Tfp de todos los almidones fue mayor que
las Ti y Tp de gelatinización, además los almidones del grupo A tuvieron una Tfp menor
que los del grupo B, lo cual es igual a lo encontrado cuando se evaluaron las propiedades
térmicas, pero en cuanto a los parámetros de viscosidad no se observó alguna tendencia
por grupos. El valor de Vp fue mayor para el almidón Cotaxtla y menor para A06. El
incremento de la viscosidad para alcanzar la Vp se debe al hinchamiento de los gránulos,
siendo que la amilopectina contribuye al hinchamiento, mientras que la amilosa lo inhibe
(Jane et al., 1999). Sin embargo, este comportamiento no se siguió completamente ya que
algunos almidones (Campechano, Cotaxtla, Culiacán y Filipino) tuvieron una Vp mayor y
al mismo tiempo más amilosa que el resto de los almidones estudiados (el mismo
comportamiento se observó para la harina de arroz).
Anteriormente, se tenía la idea generalizada de que las propiedades de formación
de pastas del almidón era dependientes del contenido de amilosa, a mayor contenido de
esta menor era la Vp y mayor la Vre (Ramesh et al., 2000). Sin embargo, en el presente
Resultados y Discusión
99
Cuadro 17. Propiedades de formación de pastas¥,Ø y textura de diferentes almidones de arroz¥,§.
Almidón Tfp (°C) Viscosidad (cP) Gel de almidón (gf)
Vp Vro Vre Vf CG Dureza Pegajosidad
A06 67.8 ± 0.0e 2426 ± 9f 756 ± 33d 2189 ± 24b 3859 ± 21f 2189 ± 24b 7.7 ± 0.3c,d 4.3 ± 0.3c
A92 75.8 ± 0.2a 2806 ± 24e 1270 ± 37b 1689 ± 57d 3224 ± 14g,h 1689 ± 57d 6.6 ± 0.3d,e 3.6 ± 0.3c,d
A98 75.0 ± 0.2b 3068 ± 4c 1552 ± 1a 1588 ± 5d 3104 ± 1h 1587 ± 5d 5.1 ± 0.4f 3.2 ± 0.5d
Campechano 67.5 ± 0.3e 3456 ± 5a 1260 ± 43b 2762 ± 40a 4957 ± 7b 2762 ± 40a 10.0 ± 0.4a,b 5.0 ± 0.5a,b
Champotón 75.4 ± 0.3a,b 2919 ± 16d 1543 ± 51a 1887 ± 72c 3263 ± 36g 1887 ± 72c 5.8 ± 0.6e,f 3.9 ± 0.3c,d
Cotaxtla 68.6 ± 0.2d 3519 ± 29a 865 ± 48c 1901 ± 36c 4554 ± 41c 1901 ± 36c 9.1 ± 0.8b,c 4.3 ± 0.2b,c
Culiacán 74.8 ± 0.0b,c 3362 ± 60b 1237 ± 28b 2193 ± 46b 4319 ± 102d 2193 ± 46b 7.1 ± 1.1d,e 3.9 ± 0.4c,d
Filipino 67.5 ± 0.2e 3357 ± 22b 892 ± 7c 2743 ± 27a 5208 ± 21a 2743 ± 27a 9.6 ± 1.1b 5.5 ± 0.5a
Huimanguillo 74.4 ± 0.0c 3089 ± 5c 1314 ± 7b 2258 ± 68b 4038 ± 65e 2263 ± 68b 11.1 ± 0.6a 5.3 ± 0.2a
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P<0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
§ Promedio de cinco mediciones ± desviación estándar.
Tfp= Temperatura de formación de la pasta; Vp= Viscosidad pico; Vro= Viscosidad de rompimiento; Vre= Viscosidad de recuperación; Vf= Viscosidad final, CG=
Consistencia del gel.
Resultados y Discusión
100
Figura 18. Perfiles de formación de pastas de diferentes almidones de arroz.
Resultados y Discusión
101
estudio no se observa que la Vp este influenciada por el contenido de amilosa de las
muestras, indicando que hay otros factores que afectan esta propiedad. Patindol et al.
(2007) analizaron las harinas y almidones de 4 variedades de arroz con alto contenido de
amilosa (de 27 a 30%), y encontraron que las propiedades de formación de pastas eran muy
similares tanto en harina como en almidón, lo cual es comparable con los resultados
obtenidos en este trabajo. También, observaron para dos de los cuatro almidones
estudiados, que conforme la amilosa incrementa en masa molar y radio de giro, la Vp es
menor; de manera inversa, al aumentar la masa molar de la amilopectina la Vp era más alta
para los cuatro almidones que estudiaron. En base a lo anterior postularon que la Vp está
determinada por la masa molar y el radio de giro de la amilosa y la amilopectina, por lo
tanto las diferencias en la Vp de los almidones de arroz analizados en este estudio se deban
a las diferencias estructurales de los componentes del almidón.
La Vro es causada por la desintegración granular debida al cizallamiento. De
acuerdo a Vandeputte et al. (2003b) la amilosa total (amilosa libre más amilosa
acomplejada con lípidos) provoca una disminución en la Vro. En el presente trabajo, esto
solo se aprecia para la variedad Cotaxtla (Vro= 865 cP y %amilosa aparente= 22.9),
indicando que la amilosa para el almidón de arroz de las variedades utilizadas no fue el
factor que determinó su Vro.
Han y Hamaker (2001) estudiaron 10 almidones de arroz con contenido de amilosa
similar y encontraron que la Vro se correlacionó negativamente con las cadenas de la
amilopectina con un GP ≈100, y positivamente con las cadenas cortas con GP ≤17, por lo
que ellos especularon que las cadenas largas pueden ayudar a mantener la estructura del
gránulo gelatinizado. Además mencionan que si una molécula de amilopectina tiene más
Resultados y Discusión
102
cadenas largas que atraviesan más de un racimo, es de suponer que esas estructuras
extendidas tengan menos tendencia a desorganizarse durante la gelatinización, porque
están entrelazadas con otras moléculas de amilopectina. Por lo anterior, se esperaría que
los almidones con mayor proporción de cadenas cortas tuvieran una Vro mayor, pero si se
observan los Cuadros 14 y 17, los almidones A06, Cotaxtla y Filipino, que presentaron
una mayor proporción de cadenas A (29.5, 28.8 y 29.6%, respectivamente) también
tuvieron las menores Vro, contrario a los resultados obtenidos por Han y Hamaker (2001).
Vandeputte et al. (2003b) también analizaron la relación entre la distribución de cadenas
de la amilopectina y la formación de pastas, las cadenas con GP 6-9 y 12-22 disminuyeron
e incrementaron la Tfp pero no se correlacionaron con ningún parámetro de viscosidad.
Las diferencias en los resultados entre las investigaciones mencionadas y los aquí
obtenidos indican que probablemente como en el caso de la Vp, nuevamente sean las masas
molares y radios de giro de los componentes del almidón, los que pudieran explicar la
disparidad de resultados.
Los almidones de las variedades Campechano y Filipino presentaron los valores de
Vre (viscosidad de recuperación) más altos en comparación con el resto de las muestras,
valor que de acuerdo a Iturriaga et al. (2006) está influenciado por la cantidad de amilosa
que fue lixiviada durante la gelatinización y que tiende a reasociarse durante el
enfriamiento. Lo anterior se vio reflejado en la Vf (viscosidad final), ya que este valor
mostró una tendencia a incrementar conforme lo hace la amilosa (Cuadro 13). La CG
(consistencia del gel) sirve para evaluar la tendencia de un almidón de arroz a endurecer
cuando es enfriado; los almidones Filipino y Campechano tendieron a formar una
estructura más rígida que el resto de los almidones.
Resultados y Discusión
103
En el Cuadro 17 se muestran los resultados de la dureza y pegajosidad de los geles
de almidón obtenidos del análisis de ARV y almacenados por 1 día. Huimanguillo,
Campechano y Filipino que son los almidones con más amilosa (Cuadro 13) formaron los
geles más duros y este resultado es similar al obtenido en la CG, salvo por la variedad
Huimanguillo. Vandeputte et al. (2003c) encontraron que la dureza de un gel de almidón
recién preparado, incrementaba conforme lo hacia el contenido de amilosa, por su parte
Singh y Singh (2003) reportaron que almidones de arroz con mayor contenido de amilosa
tenían un G’ (módulo de almacenamiento) mayor durante el enfriamiento y formaban geles
más rígidos en comparación con los de menor contenido de amilosa. Wang et al. (2010) no
encontraron la misma tendencia, pero observaron que la G’ durante el enfriamiento se
correlacionaba positivamente con el porcentaje de cadenas cortas y de manera contraria
con el porcentaje de cadenas con GP 18-23, a lo cual ellos sugieren que las cadenas cortas
de la amilopectina no son flexibles y contribuyen a formar una estructura rígida al
interactuar con la matriz de amilosa que recristaliza, conforme el sistema se enfría. En
base a lo anterior, los resultados de CG y dureza de los almidones usados en este trabajo
probablemente estuvieron influenciados por la amilosa y por las cadenas A de la
amilopectina, siendo más notorio en los almidones Campechano y Filipino.
En el Cuadro 17 también se aprecia que los almidones que formaron un gel más
duro, también fueron los más pegajosos (Campechano, Filipino y Huimanguillo).
Normalmente, la característica de que un almidón sea pegajoso se le atribuye a la
amilopectina. Ayabe et al. (2009) encontraron que este factor incrementa conforme lo
hacen la cantidad de sólidos disueltos y la amilopectina que pueda salir del gránulo
(cadenas cortas) durante la gelatinización. Esta teoría concuerda en parte para los
Resultados y Discusión
104
almidones del grupo A (aunque la variedad Huimanguillo también fue más pegajosa), ya
que estos presentan un mayor porcentaje de cadenas cortas, pero en este estudio no se
evaluó la cantidad de amilosa o amilopectina que lixiviaron durante la gelatinización.
6.11 Capacidad de hinchamiento y porcentaje de sólidos solubles
La capacidad de hinchamiento (CH) incrementó conforme lo hizo la temperatura
(Cuadro 18); a 60 °C los almidones del grupo A tuvieron una CH mayor que los almidones
del grupo B, la misma tendencia se observó para la Ti de gelatinización y Tfp. La
disociación térmica de las dobles hélices de la amilopectina, facilita que se hinchen los
gránulos de almidón; para los almidones del grupo B, el hinchamiento fue más lento y
requirió de mayor temperatura. Según lo reportado por Debet y Gidley (2006), los
almidones que comienzan a hincharse a mayores temperaturas, desarrollan una Vp menor
en comparación con aquellos que se hinchan rápido y a menor temperatura, esto se
cumplió para siete de los nueve almidones, las excepciones fueron A06 y Huimanguillo.
Entre los 80 y 90 °C se produjo un aumento pronunciado en la CH de todas las muestras,
y a 90 °C, las diferencias en la CH no fueron tan evidentes como a los 60 °C. De acuerdo a
Wang et al. (2002) una mayor CH, indica que la fuerza de enlace entre las moléculas de
almidón es débil. Lo anterior indica que a 60 °C, posiblemente la fuerza intermolecular de
los enlaces en los almidones del grupo A es menor en comparación con los del grupo B.
A 90 °C, contrario a lo que se esperaría, los almidones con la menor CH fueron
Cotaxtla, Filipino y Campechano (16.07, 16.60 y 17.42%, respectivamente) esto podría
Resultados y Discusión
105
Cuadro 18. Capacidad de hinchamiento y porcentaje de sólidos solubles del almidón de arroz a diferentes temperaturas¥,Ø.
Almidón Capacidad de hinchamiento
(g de agua/g de materia seca) Sólidos solubles (%)
Temperatura (°C)
60 70 80 90 60 70 80 90
A06 6.5 ± 0.2a 7.8 ± 0.1c 10.2 ± 0.1f 18.2 ± 0.5c,d 0.3 ± 0.0a 2.7 ± 0.5a,b,c 4.5 ± 0.1b,c 11.5 ± 0.6a
A92 2.7 ± 0.0b 9.9 ± 0.1b 11.0 ± 0.3d,e 19.7 ± 0.4a,b 0.3 ±0.0a 3.8 ± 0.4a 5.8 ± 0.0a,b,c 8.9 ± 0.4c,d
A98 2.7 ± 0.2b 10.9 ± 0.2a 12.2 ± 0.1a,b 20.5 ± 0.5a 0.3 ± 0.0a 3.2 ± 0.7a,b,c 5.9 ± 0.8a,b 10.9 ± 0.5a,b
Campechano 7.0 ± 0.6a 10.0 ± 0.5a,b 12.3 ± 0.1a,b 17.4 ± 0.1d,e 0.3 ± 0.0a 3.0 ± 0.8a,b,c 4.2 ± 0.0b,c 7.5 ± 0.0e,f
Champotón 2.5 ± 0.1b 9.4 ± 0.5b 11.8 ± 0.2b,c 19.7 ± 0.3a,b 0.3 ± 0.0a 2.5 ± 0.0a,b,c 5.0 ± 0.3b,c 10.1 ± 0.4b,c
Cotaxtla 6.3 ± 0.5a 8.3 ± 0.2c 11.0 ± 0.2d,e 16.1 ± 0.1f 0.3 ± 0.0a 2.2 ± 0.4c 5.1 ± 1.0b,c 8.7 ± 0.2d,e,f
Culiacán 2.6 ± 0.2b 9.8 ± 0.6b 11.4 ± 0.0c,d 18.5 ± 0.4c,d 0.3 ± 0.0a 2.9 ± 0.2a,b,c 5.2 ± 1.1b,c 8.8 ± 0.3c,d,e
Filipino 6.7 ± 0.1a 8.0 ± 0.0c 10.6 ± 0.1e,f 16.6 ± 0.6e,f 0.3 ± 0.0a 2.5 ± 0.0a,b,c 3.9 ± 0.4c 7.4 ± 0.8f
Huimanguillo 2.5 ± 0.0b 10.1 ± 0.1a,b 12.4 ± 0.3a 18.9 ± 0.2b,c 0.3 ± 0.0a 3.8 ± 0.5a,b 7.1 ± 0.8a 10.1 ± 0.4b,c
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P<0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Resultados y Discusión
106
deberse a que a esta temperatura tuvieron menor %SS en comparación con el resto de los
almidones y por lo tanto un menor hinchamiento. En base a lo reportado por Wang et al.
(2002), fuerzas de enlaces débiles provocan que al calentar el almidón las moléculas no se
mantengan juntas, permitiendo que haya más moléculas disueltas y aumente el %SS, esto
se aprecia conforme aumenta la temperatura para todas las muestras. Sin embargo, a 90 °C
no se observa que la fuerza intermolecular de los enlaces de los almidones del grupo A sea
menor a los del grupo B, indicando que a 90 °C hay otros factores influencian la CH y el
%SS, como podrían ser los complejos amilosa-lípidos.
6.12 Análisis de las fracciones de almidón de importancia nutricional en el almidón
de arroz
El almidón aislado del arroz es una materia prima utilizada para elaborar
productos de confitería, alimentos infantiles, alimentos para animales, pudines, salsas,
carnes procesadas, entre otras. Dada su importancia en la industria de alimentos, también
se analizó la digestibilidad del almidón de arroz sin gelatinizar y gelatinizado. Los
resultados de este análisis se pueden ver en el Cuadro 19. En el almidón sin gelatinizar el
ADL, ADR y AR variaron de 33.8 a 56.4%, 39.7 a 49.9% y de 0 a 22.5%, respectivamente.
Los almidones del grupo A (A06, Campechano, Cotaxtla y Filipino) presentaron valores
significativamente mayores (α= 0.05) de ADR en comparación con los del grupo B (A92,
A98, Champotón, Culiacán y Huimanguillo). En cuanto al ADL, no hubo diferencias por
grupos, pero si para el AR, ya que los almidones del grupo B tuvieron un porcentaje
mayor (en promedio 19.2%) que los del grupo A (en promedio 1.7%).
Resultados y Discusión
107
Cuadro 19. Fracciones de almidón de importancia nutricional de diferentes almidones de arroz¥,Ø.
Almidón
Fracciones de almidón nutricionalmente importantes (%)
Sin gelatinizar Gelatinizado
ADR ADL AR ADR ADL AR
A06 51.4 ± 1.0b 48.5 ± 1.4a 0.1 ± 0.7d 74.8 ± 1.2b,c,d 4.5 ± 2.1b,c 20.7 ± 1.6a
A92 35.7 ± 0.6c,d 45.2 ± 3.9a,b,c 19.1 ± 3.4a,b 76.4 ± 1.1b,c 6.3 ± 2.4b,c 17.3 ± 1.8b,c
A98 35.6 ± 0.8c,d 41.9 ± 1.5b,c 22.5 ± 1.9a 73.2 ± 2.3c,d 9.0 ± 3.3a,b 17.8 ± 2.0a,b
Campechano 54.5 ± 3.8a,b 42.6 ± 3.9b,c 2.9 ± 1.3c,d 76.5 ± 2.5b,c 9.7 ± 3.6a,b 13.8 ± 2.1c
Champotón 33.8 ± 1.0d 49.9 ± 1.5a 16.3 ± 0.8b 81.1 ± 1.9a 1.4 ± 2.9c 17.5 ± 2.0a,b
Cotaxtla 56.4 ± 1.1a 39.7 ± 1.9c 3.9 ± 2.6c 72.9 ± 3.0d 7.8 ± 5.5a,b 19.3 ± 3.4a,b
Culiacán 37.9 ± 2.6c 42.8 ± 3.9b,c 19.3 ± 1.9a,b 74.8 ± 1.6b,c,d 6.6 ± 3.3b,c 18.6 ± 2.0a,b
Filipino 54.2 ± 2.9a,b 45.8 ± 3.9a,b 0.0 ± 1.1d 76.1 ± 0.7b 5.4 ± 1.6b,c 18.5 ± 1.4a,b
Huimanguillo 35.9 ± 0.6c,d 45.3 ± 0.5a,b 18.8 ± 0.4b 68.6 ± 3.5e 13.3 ± 6.9a 18.1 ± 3.5a,b
¥ Valores en la misma columna que no comparten la misma letra, son estadísticamente diferentes (P < 0.05).
Ø Promedio de tres mediciones ± desviación estándar.
Resultados y Discusión
108
Si se comparan los resultados obtenidos del análisis de digestibilidad del arroz
crudo en comparación con los del almidón sin gelatinizar (Cuadros 11 y 19,
respectivamente), se observa que en almidón los valores del ADR y ADL son mayores,
pero el AR es menor. La pancreatina porcina que se utiliza en el análisis contiene amilasa,
proteasa y lipasa, sin embargo, es la amilasa la que tiene la mayor actividad enzimática,
por esto se puede inferir que cuando se analizó el arroz crudo en forma de harina la
presencia de proteínas, lípidos y polisacáridos no amiláceos, pudieron haber influido en la
velocidad de digestión del almidón, actuando como barrera entre la enzima y el sustrato.
En contraste, el almidón posee una cantidad mínima de lípidos y proteínas, por lo tanto la
enzima hidroliza el sustrato con facilidad.
Zhang et al. (2006a) analizaron la digestibilidad de almidón de maíz, maíz waxy,
trigo y arroz, usando el método de Englyst y sin ser gelatinizados. Los autores
encontraron diferencias dependiendo de la fuente botánica para el ADR y AR, mas no para
el ADL, concluyendo que los almidones de cereales sin gelatinizar, son una buena fuente
de ADL. Los resultados anteriores concuerdan con los encontrados en este trabajo para
los almidones sin gelatinizar ya que el ADL fue el parámetro de menor variación.
Una posible explicación a los resultados encontrados, se basa en la distribución de
la longitud de las cadenas de la amilopectina. De acuerdo con Jane (2007), en la superficie
del gránulo de almidón, las cadenas ramificadas de la amilopectina, son más cortas en
comparación con el resto del gránulo. Si hacia el centro del gránulo se encontraran
cadenas de mayor longitud, estas formarían una estructura más densa; en un inicio las
cadenas cortas, por ser un sustrato menor, serian hidrolizadas a mayor velocidad y en
menos tiempo, pero al toparse con cadenas más largas, estas requerirían de más tiempo
Resultados y Discusión
109
para ser hidrolizadas, esto probablemente sea una razón por la cual los almidones del
grupo A con mayor porcentaje de cadenas con GP de 6-12 tuvo más ADR que los del
grupo B. Chung et al. (2011) reportaron que almidones de arroz con más amilosa, menos
cadenas con GP 6-12 y más cadenas con GP ≥37, contribuyen a un mayor porcentaje de
ADL, pero esta tendencia no se observó en este trabajo.
Cuando los almidones fueron gelatinizados, los valores de la fracción de ADR
fueron mayores y los del ADL menores, el valor de AR fue mayor en cinco muestras (A06,
Campechano, Champotón, Cotaxtla y Filipino), en tres fue menor (A92, A98 y Culiacán) y
en un almidón permaneció igual (Huimanguillo), en comparación con las muestras sin
gelatinizar. Para las tres fracciones no se observó ninguna tendencia entre los grupos de
almidones (A y B). Se esperaría que al gelatinizar el almidón este tuviera más ADR y
menos AR que el arroz cocido, pero al comprar los resultados del almidón gelatinizado
con los del arroz cocido (Cuadro 11), se observa que para el almidón el ADR fue menor, el
ADL no mostró ninguna tendencia y el AR fue mayor. Es importante mencionar que para
analizarlo, el arroz se coció en exceso de agua bajo una relación 1:5 (arroz:agua), mientras
que el almidón se gelatinizó bajo una relación 1:1.25, por lo que el agua pudo haber sido
una limitante para la gelatinización completa del almidón y en consecuencia esto haya
causado las diferencias entre el arroz cocido y el almidón gelatinizado.
Al gelatinizar las muestras, la propiedad de digestión lenta, presente en los
almidones crudos se perdieron dado el incremento en el ADR. De acuerdo a Zhang et al.
(2006b) el proceso de cocción destruye la estructura semicristalina de los gránulos nativos,
por lo tanto, la disminución en el ADL y el aumento del ADR, indica que la estructura
cristalina de los almidones de cereal con un patrón de difracción de tipo A, es crítica para
Resultados y Discusión
110
mantener su propiedad de digestión lenta. El porcentaje de AR encontrado para las
muestras gelatinizadas fue mayor al reportado por otros autores (Zhang et al., 2006b;
Benmoussa et al., 2007). Se esperaría que el AR hubiera disminuido como ocurrió con el
arroz cocido, sin embargo, el valor de esta fracción depende de cuánto almidón se haya
hidrolizado durante los primeros 120 minutos del análisis. En estas muestras se observa
que a los 20 minutos se hidrolizó en promedio un 74.9% ± 3.2, entre los 20 y 100 minutos
restantes solamente se hidrolizó en promedio 7.1% ± 3.2, este último valor es 6.3 veces
menor al obtenido para el ADL en el almidón sin gelatinizar (44.66% ± 3.1). Por lo
anterior, las diferencias en el AR en almidón crudo y cocido, se deben únicamente a la
velocidad de hidrolisis del almidón, ocurrido en el periodo de los 20 a los 120 min, que
corresponde al ADL. Zhang et al. (2008a) encontraron una relación parabólica entre la
estructura de la amilopectina y la propiedad de digestión lenta del almidón de maíz
gelatinizado, en la cual el almidón, ya sea con una mayor proporción de cadenas cortas
(GP <13) o una mayor cantidad de cadenas largas (GP ≥ 13), tiene más ADL. La α-
amilasa necesita al menos cinco unidades de glucosa para hidrolizar un enlace α-1,4 y la
velocidad a la que la amiloglucosidasa hidroliza un enlace α-1,6, es menor que para un
enlace α-1,4, por lo tanto al haber más cadenas cortas, se habla de una amilopectina más
ramificada y más densa que será hidrolizada más lentamente, sin embargo, esto no se
encontró para las muestras estudiadas en el presente trabajo. Por otro lado, en una
amilopectina con mayor número de cadenas largas, la hidrolisis será más lenta después de
que el almidón haya pasado por un periodo de almacenamiento lo suficientemente amplio
para que las cadenas largas (GP 31-69) recristalicen y se retarde la hidrolisis (Zhang et al.,
2008b). Cabe mencionar que a diferencia de los autores anteriores, el análisis se llevó a
Resultados y Discusión
111
cabo 45-60 min después de haber gelatinizado las muestras, a diferencia de ellos que
almacenaron los almidones a 4 °C por 24 horas, lo que permitió que se amplificaran las
diferencias entre las muestras. Por lo anterior, en este trabajo no se observaron diferencias
en relación a la estructura de la amilopectina y la digestibilidad del almidón de arroz
gelatinizado.
6.13 Análisis de correlación de las variables evaluadas en el almidón de arroz
Los resultados del análisis de correlación que se consideraron de mayor relevancia
se muestran en el Cuadro 20. Se encontró una correlación positiva entre la TiG y la ΔHR
(r= 0.93, P < 0.001); las variables anteriores tuvieron una correlación negativa con las
cadenas A (GP 6-12) (r= -0.98, P < 0.001 y r= -0.91, P < 0.001, respectivamente) y
positiva (bajo los mismos coeficientes) con las cadenas B1 (GP 13-24), esto indica que la
temperatura de gelatinización y de retrogradación dependen de la proporción que se tenga
de cadenas A o B1 de la amilopectina. La Ti de gelatinización y la ΔH de retrogradación
tuvieron una correlación positiva con el porcentaje de cristalinidad (r= 0.93, P < 0.001 y
r= 0.88, P < 0.001, respectivamente); Wang et al. (2010) encontraron una tendencia
similar a la obtenida en este trabajo para diez variedades de arroz Chino. El contenido de
amilosa tuvo una correlación negativa con la Ti de gelatinización (r= -0.65, P < 0.001)
pero el coeficiente de correlación fue menor que el obtenido para las variables anteriores.
Chung et al. (2011) postularon que las regiones cristalinas del almidón, restringen la
hidratación de las regiones amorfas, retrasando el inicio del hinchamiento y en
consecuencia la gelatinización.
Resultados y Discusión
112
Cuadro 20. Matriz de correlación entre algunas de las variables analizadas en el almidón de arroza.
TiG ΔHR Vro Vf CG A B1 B2 B3+ Am %C DG
ΔHR 0.93*** 1
Vro 0.83*** 0.86*** 1
Vf -0.73*** -0.64*** -0.58** 1
CG -0.59** -0.58** -0.39* 0.87*** 1
A -0.98*** -0.91*** -0.78*** 0.68*** 0.57* 1
B1 0.98*** 0.91*** 0.78*** -0.65*** -0.54* -0.98*** 1
B2 -0.43* -0.40* -0.35 0.28 0.16 0.28 -0.45* 1
B3+ 0.52** 0.49** 0.49* -0.56*** -0.49** -0.59** 0.43* 0.29 1
Am -0.65*** -0.52** -0.55* 0.85*** 0.65*** 0.55** -0.52* 0.32 -0.53** 1
%C 0.93*** 0.88*** 0.77** -0.82*** -0.68*** -0.88*** 0.89*** -0.52** 0.58** -0.76*** 1
DG -0.56** -0.53** -0.50** 0.83*** 0.74*** 0.47* -0.45* 0.28 -0.50** 0.87*** -0.74*** 1
PG -0.46* -0.45* -0.27 0.71*** 0.81*** 0.45* -0.42* 0.12 -0.43* 0.59** -0.61*** 0.83***
a Coeficientes de correlación seguidos de *,** y *** son significativos a P < 0.05, 0.01 y 0.001, respectivamente.
TiG= Temperatura de inicio de gelatinización, ΔHR= Entalpía de retrogradación, Vro= Viscosidad de rompimiento, Vf= Viscosidad final, CG= Consistencia
del gel, A= Cadenas A (GP 6-12), B1= Cadenas B1 (GP 13-24), B2= Cadenas B2 (GP 25-36), B3+= Cadenas B3+ (GP ≥ 37), Am= Amilosa, %C= Porcentaje de cristalinidad, DG= Dureza del gel de almidón, PG=Pegajosidad del gel de almidón.
Resultados y Discusión
113
La Vro mostró una correlación positiva con la Ti de gelatinización y las cadenas
B1 (GP 13-24) (r= 0.83, P < 0.001 y r= 0.78, P < 0.001, respectivamente) y negativa con
las cadenas A (GP 6-12) (r= 0.78, P < 0.001), indicando que los gránulos de almidón que
poseen más cadenas B1 fueron más susceptibles al cizallamiento; sin embargo, Benmoussa
et al. (2007) encontraron un comportamiento opuesto y argumentaron las cadenas de
amilopectina con un GP de 13 a 33 contribuyen a que la estructura del gránulo de almidón
sea más fuerte y se fracture menos. La correlación entre la amilosa y la Vro fue negativa
(r= -0.55, P < 0.01), pero da un indicio de que también la amilosa podría tener un efecto
sobre la integridad de los gránulos de almidón, pero esto no ocurrió para todas las
muestras dado el coeficiente de correlación obtenido. Se encontró una correlación positiva
entre la amilosa y las variables Vf, CG y DG (r= 0.85, P < 0.001; r= 0.65, P < 0.001 y r=
0.87, P < 0.001, respectivamente), reflejando que durante el enfriamiento y
almacenamiento la reorganización de la amilosa produce una estructura más rígida. Para
la pegajosidad del gel el mayor coeficiente de correlación se obtuvo con la dureza del gel
(r= 0.83, P < 0.001), indicando que geles duros son a la vez pegajosos; si un gránulo de
almidón es frágil tendera a desintegrarse más durante la cocción y a ser más suave,
húmedo y pegajoso, pero si al mismo tiempo posee más amilosa y esta se solubiliza
durante el calentamiento, al enfriar el almidón resultará una muestra que probablemente
tienda a ser más rígida al exterior, pero al interior conserve su estructura pegajosa. La
correlación entre la Vro y DG fue negativa (r= -0.50, P < 0.01) y la relación entre la PG y
la amilosa es positiva (r= 0.59, P < 0.001), por lo cual la explicación anterior no aplica
para todas las muestras estudiadas, pero si es un indicio de que la matriz de amilosa afecta
la pegajosidad.
Resultados y Discusión
114
Con respecto a las fracciones de almidón nutricionalmente importantes del almidón
sin gelatinizar, la matriz de correlación se muestra en el Cuadro 21. El ADR se
correlacionó negativamente con Ti de gelatinización y las cadenas B1 (GP 6-12) (r= -0.97,
P < 0.001 y r= -0.95, P < 0.001, respectivamente) y negativamente con las cadenas A (GP
6-12), por lo cual almidones de arroz con mayor proporción de cadenas largas tuvieron
menos ADR y viceversa, la misma tendencia fue encontrada por Benmoussa et al. (2007).
La Vro tuvo una correlación negativa con el ADR (r= -0.79, P < 0.001), sugiriendo que un
mayor rompimiento de la estructura granular durante la gelatinización, probablemente
resulte un una muestra más susceptible al ataque enzimático. La Vf, variable que depende
del contenido de amilosa, tuvo una correlación positiva con el ADR (r= 0.78, P < 0.001),
este resultado es lo opuesto al reportado por Chung et al. (2011) donde al incrementar el
contenido de amilosa y la Vf, el ADR disminuyó, esto pudo deberse al porcentaje de
amilosa en las muestras estudiadas por Chung et al. (2011).
Cai y Shi (2010) sugirieron que la longitud de una doble hélice formada por las
cadenas largas de la amilopectina, es fuerte y resistente a la hidrolisis enzimática. Lo
anterior se puede confirmar por la correlación negativa obtenida entre el ADR y el %C (r=
-0.93, P < 0.001). El ADL únicamente mostró una correlación negativa con la Vp (r= -
0.63, P < 0.001) (el dato no se muestra en la tabla). El AR tuvo una correlación positiva
con la TiG, ΔHG y ΔHR (r= 0.95, P < 0.001; r= 0.94, P < 0.001 y r= 0.94, P < 0.001,
respectivamente). De acuerdo a Lu et al. (2011), las propiedades térmicas de los gránulos
de almidón estudiadas usando CBD están basadas principalmente en la cristalinidad de la
amilopectina, y estos resultados muestran la influencia de la amilopectina en la formación
de AR. La correlación entre el AR y las variables Vro y Vf mostraron una tendencia
Resultados y Discusión
115
Cuadro 21. Matriz de correlación entre las fracciones de
almidón nutricionalmente importantes y las variables
térmicas, de viscosidad y estructurales de los almidones de
arroza.
ADR ADL AR
TiG -0.97*** 0.16 0.95***
ΔHG -0.95*** 0.11 0.94***
ΔHR -0.89*** -0.04 0.94***
Vro -0.79*** 0.05 0.81***
Vf 0.78*** -0.27 -0.71***
A 0.95*** -0.12 -0.94***
B1 -0.95*** 0.10 0.96***
B2 0.44* 0.05 -0.48*
B3+ -0.52** 0.14 0.49**
Lcp -0.85*** 0.14 0.84***
%C -0.93*** 0.11 0.93***
a Coeficientes de correlación seguidos de *,** y *** son significativos a
P < 0.05, 0.01 y 0.001, respectivamente. ADR= Almidón de digestión rápida, ADL= Almidón de digestión lenta,
AR=Almidón resistente, TiG= Temperatura de inicio de gelatinización,
ΔHR= Entalpía de gelatinización, ΔHR= Entalpía de retrogradación, Vro= Viscosidad de rompimiento, Vf= Viscosidad final, A= Cadenas A (GP 6-12), B1= Cadenas B1 (GP 13-24), B2= Cadenas B2 (GP 25-36), B3+= Cadenas B3+ (GP ≥ 37), Lcp= Longitud de cadena promedio, %C= Porcentaje de cristalinidad
Resultados y Discusión
116
opuesta a la encontrada con el ADR. Lo mismo ocurrió entre el AR y las cadenas A (GP 6-
12) y B1 (GP 13-24) (r= 0.96, P < 0.001), esto podría deberse a que las cadenas cortas con
un GP <10, no pueden formar dobles hélices estables, y por esa razón son más propensas a
ser hidrolizadas. A diferencia de otras investigaciones (Chung et al., 2011; Zhu et al., 2011)
no se obtuvo una correlación significativa entre el AR y el contenido de amilosa,
probablemente porque el porcentaje de amilosa en las muestras utilizadas fue muy cercano
y no permitió observar diferencias.
Cuando los almidones fueron gelatinizados no se encontró ninguna correlación
significativa entre las variables fisicoquímicas, estructurales y las fracciones de almidón de
importancia nutricional. Sin embargo, se realizó una prueba de correlación entre los
resultados de digestibilidad del arroz crudo y cocido, y la distribución de la longitud de
cadena de la amilopectina. Para el arroz crudo este presentó las mismas correlaciones que
el almidón sin gelatinizar. Para el arroz cocido el ADR tuvo una correlación positiva con
las cadenas A (GP 6-12) (r= -0.45, P < 0.05) y negativa con las cadenas B1 (GP 13-24), y
la longitud de cadena promedio (r= -0.47 P < 0.05 y r= -0.39 P < 0.05, respectivamente).
El ADL se correlacionó negativamente con el ADR (r= -0.88, P < 0.001). Para el AR no
se encontró ninguna correlación significativa. Los correlaciones entre la estructura de la
amilopectina y el arroz cocido existen y son significativas, sin embargo los coeficientes de
correlación fueron bajos, probablemente si las muestras se hubieran almacenado por un
periodo de tiempo más largo, para promover la retrogradación, el análisis estadístico
hubiera arrojado coeficientes de correlación mayores, que permitieran que el modelo de
correlación explicara la interacción entre la estructura de la amilopectina y la
digestibilidad del almidón de arroz cocido.
Conclusiones
117
VII. CONCLUSIONES
Las diferentes variedades de arroz estudiadas fueron de tamaño mediano, la
composición proximal fue similar para todas las muestras a excepción de la variedad
A06 que presentó valores mayores, por último el contenido de amilosa fue de
intermedio a alto.
En base a las diferencias encontradas en sus parámetros térmicos, las diferentes
variedades de arroz y sus respectivos almidones se clasificaron en dos grupos: el A
(A06, Campechano, Cotaxtla y Filipino), con Tp<65 °C y el B (A92, A98, Champotón,
Culiacán y Huimanguillo), con Tp>74 °C, además las variedades de arroz del grupo A
retrogradaron menos que las del grupo B.
En base al análisis estadístico de correlación, la Vp dependió del contenido de amilosa,
la Vro estuvo influenciada por el contenido de proteína y del porcentaje de cadenas A y
B1, por su parte la Vre y la Vf fueron afectadas por el contenido de amilosa.
El tiempo de cocción, y la dureza y pegajosidad del arroz cocido dependieron del
ancho, grueso y largo del grano de arroz, respectivamente.
Los almidones aislados de las variedades de arroz del grupo A, tuvieron mayor
proporción de cadenas A (GP 6-12) y menor proporción de cadenas B1 (GP 13-24) y a
su vez menor longitud de cadena promedio, los almidones de los arroces del grupo B
tuvieron un resultado contrario; el porcentaje de cristalinidad confirmó las diferencias
Conclusiones
118
estructurales donde mayor proporción de cadenas B1 resultó en almidones más
cristalinos.
Debido a sus diferencias estructurales, los arroces que tienen más cadenas B1 (GP 13-
24) gelatinizan a temperaturas mayores y retrogradan en mayor proporción, ya que las
cadenas largas necesitan de más temperatura y energía para ser disociadas, y al ser
almacenadas facilitan su reorganización debido a su longitud.
Las fracciones de almidón de importancia nutricional en el arroz y almidón sin
gelatinizar, presentaron velocidades de hidrolisis distintas causadas por las diferencias
estructurales de la amilopectina. Cuando el mismo análisis se realizó en el grano de
arroz cocido, la digestibilidad del almidón se correlacionó con las cadenas A y B1 de la
amilopectina, pero el coeficiente de correlación fue bajo.
Con el conocimiento generado del estudio de algunas variedades de arroz cultivadas en
México, se sugiere que los arroces de las variedades A06, Cotaxtla, Filipino y
Campechano se utilicen para elaborar productos como comidas congeladas, ya que
estas variedades tendieron a retrogradar menos. Por su parte, las variedades A92, A98,
Champotón, Culiacán y Huimanguillo se pueden utilizar para elaborar cereales para el
desayuno y arroz precocido o sancochado ya que estas variedades retrogradaron más y
probablemente tiendan a generar más almidón de digestión lenta y resistente cuando
se almacenen por largos periodos de tiempo.
Perspectivas
119
VIII. P E R S P E C T I V A S
Las variedades de arroz estudiadas en este trabajo presentaron diferencias
estructurales en cuanto a la distribución de la longitud de cadena de la amilopectina, por lo
que resultaría interesante analizar si también hay diferencias entre la masa molar y el
radio de giro de estos almidones, y si estas características estructurales tienen alguna
influencia sobre la viscosidad del almidón de arroz. Dada la rapidez con la que se lleva a
cabo el análisis de formación de pasta en el equipo RVA, se recomendaría realizar los
análisis de viscosidad en un reómetro para observar de un modo más fino como cambia la
viscosidad dependiendo de la estructura de la amilopectina.
Por otro lado, la digestibilidad del almidón de arroz se evaluó en muestras recién
cocidas o gelatinizadas y no se observó una correlación alta entre las cadenas A y B1 de la
amilopectina, por esta razón, en investigaciones futuras se podría evaluar el efecto del
almacenamiento sobre la digestibilidad del almidón de arroz, tomando en cuenta la
proporción arroz:agua a utilizar y el método de cocción, lo cual generara información
importante respecto a la calidad nutricional del arroz, ya que es un alimento consumido en
muchos hogares mexicanos.
Literatura citada
120
IX. L I T E R A T U R A C I T A D A
AACC International. 2000. Approved Methods of Analysis (10th edition). Methods 46-13 Crude Protein—Micro-Kjeldahl Method and 44-19 Moisture—Air-Oven Method, Drying at 135°. St. Paul, Minnesota, USA: AACC Intl. Press.
Ahmed, N., Maekawa, M., y Tetlow, I. J. 2008. Effects of low temperature on grain filling,
amylose content, and activity of starch biosynthesis enzymes in endosperm of basmati rice. Australian Journal of Agricultural Research, 59: 599-604.
Ayabe, S., Kasai, M., Ohishi, K., y Hatae, K. 2009. Textural properties and structures of
starches from indica and japonica rice with similar amylose content. Food Science and Technology Research, 15(3): 299-306.
Bao, J., y Bergman, C. J. 2004. The functionality of rice starch. En: A.-C. Eliasson (Ed.),
Starch in food: Structure, function and applications (pp. 258-288). Boca Raton, Florida, USA: CRC Press.
Bao, J., Kong, X., Xie, J., y Xu, L. 2004. Analysis of genotypic and environmental effects
on rice starch. 1. Apparent amylose content, pasting viscosity, and gel texture. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52(19): 6010-6016.
Bao, J., Shen, Y., y Jin, L. 2007. Determination of thermal and retrogradation properties of
rice starch using near-infrared spectroscopy. Journal of Cereal Science, 46(1): 75-81. Baxter, G., Blanchard, C., y Zhao, J. 2004. Effects of prolamin on the textural and pasting
properties of rice flour and starch. Journal of Cereal Science, 40(3): 205-211. Benmoussa, M., Moldenhauer, K. A. K., y Hamaker, B. R. 2007. Rice amylopectin fine
structure variability affects starch digestion properties. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(4):1475-1479.
Bergman, C. J., Bhattacharya, K. R., y Ohtsubo, K. 2004. Rice end-use quality analysis. En:
E. T. Champagne (Ed.), Rice: Chemistry and Technology (3rd edition, pp. 415-461). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists, Inc.
Bhattacharya, K. R. 2009. Physicochemical basis of eating quality of rice. Cereal Food
World, 54(1): 18-28. Bhattacharya, K. R., Sowbhagya, C. M., y Indudhara, S. Y. M. 1978. Importance of
insoluble amylose as a determinant of rice quality. Journal of the Science of Food and Agriculture, 29(4): 359-364.
Bhattacharya, M., Zee, S. Y., y Corke, H. 1999. Physicochemical properties related to
quality of rice noodles. Cereal Chemistry, 76(6): 861-867.
Literatura citada
121
Biliaderis, C. G., Grant, D. R., y Vose, J. R. 1981. Structural characterization of legume starches. I. Studies on amylose, amylopectin, and beta-limit dextrins. Cereal Chemistry, 58(6): 496-502.
Boltz, W. K., y Thompson, B. D. 1999. Initial heating temperature and native lipid effects
ordering of amylose during cooling of high-amylose starches. Cereal Chemistry, 76(2): 204-212.
Bourne, M. C. 2002. Food texture and viscosity: Concept and measurement (2nd edition, pp. 4-8).
San Diego, California, USA: Academic Press. Cai, L., y Shi, Y.-C. 2010. Structure and digestibility of crystalline short-chain amylose
from debranched waxy wheat, waxy maize, and waxy potato starches. Carbohydrate Polymers, 79(4): 1117-1123.
Cameron, D. K., y Wang, Y.-J. 2005. A better understanding of factors that affect the
hardness and stickiness of long-grain rice. Cereal Chemistry, 82(2): 113-119. Champagne, E. T., Bett-Garber, K. L., Thomson, J. L., y Fitzgerald, M. A. 2009.
Unraveling the impact of nitrogen nutrition on cooked rice flavor and texture. Cereal Chemistry, 86(3): 274-280.
Champagne, E. T., Bett, K. L., Vinyard, B. T., McClung, A. M., Barton II, F. E.,
Moldenhauer, K., Linscombe, S., y McKenzie, K. 1999. Correlation between cooked rice texture and rapid visco analyser measurements. Cereal Chemistry, 76(5): 764-771.
Champagne E. T., Wood D. F., Juliano B. O., y Donald B. B. 2004. The rice grain and its
gross composition. En: E. T. Champagne (Ed.), Rice: Chemistry and Technology (3rd edition, pp. 77-100). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists, Inc.
Chung, H.-J., Liu, Q., Huang, R., Yin, Y., y Li, A. 2010. Physicochemical properties and in
vitro starch digestibility of cooked rice from comercially available cultivars in Canada. Cereal Chemistry, 87(4): 297-304.
Chung, H.-J., Liu, Q., Lee, L., y Wei, D. 2011. Relationship between the structure,
physicochemical properties and in vitro digestibility of rice starches with different amylose contents. Food Hydrocolloids, 25(5): 968-975.
Cooke, D., y Gidley, M. J. 1992. Loss of crystalline and molecular order during starch
gelatinisation: origin of the enthalpic transition. Carbohydrate Research, 227: 103-112.
Debet, R. M., y Gidley, M. J. 2006. Three classes of starch granule swelling: Influence of
surface proteins and lipids. Carbohydrate Polymers, 64(3): 452-465.
Literatura citada
122
Derycke, V., Veraverbeke, W. S., Vandeputte, G. E., De Man, W., Hoseney, R. C., y Delcour, J. A. 2005. Impact of proteins on pasting and cooking properties of nonparaboiled and paraboiled rice. Cereal Chemistry, 82(4): 468-474.
Díaz, H. P. A. 2011. Politica economica tiene en jaque al sistema alimentario. [En linea]
http://www.oem.com.mx/laprensa/notas/n2140559.htm Englyst, H. N., Kingman, S. M. y Cummings, J. H. 1992. Classification and measurement
of nutritionally important starch fractions. European Journal of Clinical Nutrition, 46: S33-S50.
FAO. 2004. El arroz y la nutricion humana. [En linea]
http://www.fao.org/rice2004/es/f-sheet/hoja3.pdf FAO. 2011. Rice market monitor. [En linea]
http://www.fao.org/economic/est/publications/rice-publications/rice-market-monitor-rmm/en/
Fitzgerald, M. 2004. Starch. En: E. T. Champagne (Ed.), Rice: Chemistry and Technology (3rd
edition, pp. 109-133). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists, Inc.
Fitzgerald, M. A., McCouch, S. R., y Hall, R. D. 2009. Not just a grain of rice: the quest
for quality. Trends in Plant Science, 14(3): 133-139. Franquet, B. J. M., y Borràs, P. C. 2004. Variedades y mejora del arroz (Oryza sativa L.).
Colección tecnica de la Universidad Internacional de Cataluña. French, D. 1972. Fine structure of starch and its relation to the organization of starch
granule. Denpun Kagaku (Journal of the Japanese Society of Starch Science), 19: 8-25.
Garret, R. H., y Grisham, C. M. 2010. Biochemistry (4th edition, p. 228). Boston,
Massachusetts, USA: Brooks/Cole Cengage Learning. Garris, A. J., Tai, T. H., Coburn, J., Kresovich, S., y McCouch, S. 2005. Genetic structure
and diversity in Oryza sativa L. Genetics, 169(3): 1631-1638. Guerra, D. A. R., Zavareze, E. da R., Spier, F., Suita de C., L. A., y Gutkoski, L. C. 2010.
Effects of annealing on the physicochemical properties and enzymatic susceptibility of rice starches with different amylose contents. Food Chemistry, 123(3): 711-719.
Han, X.-Z., y Hamaker, B. R. 2001. Amylopectin fine structure and rice starch paste
breakdown. Journal of Cereal Science, 34(3): 279-284.
Literatura citada
123
Hanashiro, I., Abe, J-I., y Hizukuri, S. 1996. A periodic distribution of the chain length of amylopectin as revealed by high-performance anion-exchange chromatography. Carbohydrate Research, 283: 151-159.
Hernández, A. L., y Tavitas, F. L. 2005. Plan Nacional de Investigación y Apoyos a la
Transferencia de Tecnología: Cadena Agroalimentaria Arroz. INIFAP, Centro de Investigación Regional del Centro Campo Experimental “Zacatepec”. Zacatepec, Morelos, México, No. 42.
Hernández, A. L., Tavitas, F. L., y Osuna, G. J. 1994. Centros de origen de los arroces
cultivados. En: El arroz y su evolución en México (publicación especial No. 10, pp. 13-16). Secretaria de Agricultura y Recursos Hidráulicos, Instituto Nacional de Investigaciones Forestales y Agropecuarias (Centro de Investigación Regional del Centro).
Hizukuri, S. 1986. Polymodal distribution of the chain lengths of amylopectins, and its
significance. Carbohydrate Research, 147: 342-347. Hizukuri, S., Takeda, Y., Maruta, N., y Juliano, B. O. 1989. Molecular structures of rice
starch. Carbohydrate Research, 189: 227-235. Imberty, A., Chanzy, H., Pérez, S., Buléon, A., y Tran, V. 1988. The double-helical nature
of the crystalline part of A-starch. Journal of Molecular Biology, 201(2): 365-378. InfoASERCA. 2011. Reporte semanal de precios de arroz pulido al mayoreo en centrales
de abasto. [En línea] http://www.infoaserca.gob.mx/arroz/arz_pmca.asp IRRI. 2011. Rice facts. [En linea] http://irri.org/about-rice/rice-facts Iturriaga, L., López, B., y Añon, M. 2004. Thermal and physicochemical characterization
of seven argentine rice flours and starches. Food Research International, 37(5): 439-447.
Iturriaga, L., López, B., y Añon, M. 2006. Effect of amylose on starch pastes viscoelasticity
and cooked grains stickiness in rice from seven argentine genotypes. Food Research International, 39(6): 660-666.
Jane, J.-L. 2007. Structure of starch granules. Journal of Applied Glycoscience, 54(1): 31-36. Jane, J.-L. 2009. Structural features of starch granules II. En: J., BeMiller, y R.,Whistler
(Eds.), Starch: Chemistry and Technology (3rd edition, pp. 193-225). San Diego, California, USA: Academic Press.
Jane, J., Chen, Y. Y., Lee, L. F., McPherson, A. E., Wong, K. S., Rodosavljevic, M., y
Kasemsuwan, T. 1999. Effects of amylopectin branch chain length and amylose
Literatura citada
124
content on the gelatinization and pasting properties of starch. Cereal Chemistry, 76(5): 629-637.
Jiang, H., Dian, W., y Wu, P. 2003. Effect of high temperature on fine structure of
amylopectin in rice endosperm by reducing the activity of the starch branching enzyme. Phytochemistry, 63(1): 53-59.
Ju, Z. Y., Hettiarachchy, N. S., y Rath, N. 2001. Extraction, denaturation and hydrophobic
properties of rice flour proteins. Journal of Food Science, 66(2): 229-232. Juliano, B. O. 1994. El arroz en la nutrición humana (Colección FAO: Alimentación y
nutrición, No. 26, pp. 39-54). Roma, Italia: FAO. Juliano, B. O., Perez, C. M., Barber, S., Blakeney, A. B., Iwasaki, T. A., Shibuya, N.,
Keneaster, K. K., Chung, S., Laignelet, B., Launay, B., Del Mundo, A. M., Suzuki, H., Inchi Shiki, J., Tsuji, S., Tokoyama, J., Tatsumi, K., y Webb, B. D. 1981a. International cooperative comparison of instruments methods for cooked rice texture. Journal of Texture Studies, 12(1): 17-38.
Juliano, B. O., Perez, C. M., Blakeney, A. B., Castillo, D. T., Kongseree, N., Laignelet, B.,
Lapis, E. T., Murty, V. V. S., Paule, C. M., y Webb B. D. 1981b. International cooperative testing on the amylose content of milled rice. Starch-Stärke, 3(5S): 157-162.
Kasemsuwan, T., Jane, J.-L., Schnable, P., Stinard, P., y Robertson, D. 1995.
Characterization of the dominant mutant amylose-extender (ae1-5180) maize starch. Cereal Chemistry, 72(5): 457-464.
Khush, G. S. 2000. Taxonomy and origin of rice. En: R. K., Singh, U. S., Singh, y G. S.,
Khush (Eds.). Aromatic Rices (pp. 5-12). Janpath, New Delhi, India: Oxford & IBH Publishing.
Konik-Rose, C. M., Moss, R., Rahman, S., Appels, R., Stoddard, F., y McMaster, G. 2001.
Evaluation of the 40 mg swelling test for measuring starch functionality. Starch-Stärke, 53(1): 14-20.
Kovach, M. J., Sweeney, M. T., y McCouch, S. R. 2007. New insights into the history of
rice domestication. Trends in Genetics, 23(11): 578-587. Lam, H. M., y Proctor, A. 2001. Rapid method for milled rice surface total lipids and free
fatty acid determination. Cereal Chemistry, 78(4): 498-499. Lamberts, L., Gomand, S. V., Derycke, V., y Delcour, J. A. 2009. Presence of amylose
crystallites in parboiled rice. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57(8): 3210-3216.
Literatura citada
125
Li, S.-C., Chou, T.-C., y Shih, C.-K. 2011. Effects of brown rice, rice bran, and polished rice on color carcinogenesis in rats. Food Research International, 44(1): 209-216.
Lii, C.-Y., Lai, V. M. -F., Lu, S., y Tsai, M.-L. 1998. Correlation between the physical
property, eating quality and the molecular structure of rice-starchy systems. Zywnosc Technologia Jakosc (Polaco), 4(17): 72-86.
Limpisut, P., y Jindal, V. K. 2002. Back extrusion testing of cooked rice texture. American
Society of Agricultural and Biological Engineers. Proccedings of the Annual Meeting, Chicago, Illinois, July 28-31. Paper number 026068.
Liu, Q. 2005. Understanding starches and their role in foods. En: S. W. Cui (Ed.), Food
carbohydrates: chemistry, physical properties, and applications (pp. 310-349). Boca Raton, Florida, USA: Taylor & Francis Group.
Livore, A. 2004. Calidad industrial y culinaria del arroz. Revista IDIA XXI: Cereales, 6:
190-194. Londo, J. P., Chiang, Y.-C., Hung, K.-H., Chiang, T.-Y., y Schaal, B. A. 2006.
Phylogeography of Asian wild rice, Oryza rufipogon, reveals multiple independent domestications of cultivated rice, Oryza sativa. PNAS (Proceedings of the National Academy of Science), 103(25): 9578-9583.
Lu, Z.-H., Yada, R. Y., Liu, Q., Bizimungu, B., Murphy, A., De Koeyer, D., Li, X.-Q., y
Pinhero, R. G. 2011. Correlation of physicochemical and nutritional properties of dry matter and starch in potatoes grown in different locations. Food Chemistry, 126(3): 1246-1253.
Lucisano, M., Mariotti, M., Pagani, M. A., Bottega, G., y Fongaro, L. 2009. Cooking and
textural properties of some traditional and aromatic rice cultivars. Cereal Chemistry, 86(5): 542-548.
Maldonado, A. U., y Ventura, Z. E. 2007. Arroz japónica alternativa sustentable de
producción consumo y comercialización. 2da Reunión Nacional de Innovación Agrícola y Forestal (RNIAF). Guadalajara, Jalisco, México. Septiembre 19 al 21. [En linea] http://reunionesnacionales.org.mx/rniaf.org.mx/2007/memoria/resumenes/trigo/trigoyarroz.pdf
Martin, M., y Fitzgerald, M. A. 2002. Proteins in rice grains influence cooking properties.
Journal of Cereal Science, 36: 285-294. Martínez, A. L., Ventura, E., Maldonado, U., Sánchez, M. M., Bazaldúa, C., y del Villar, A.
A. 2005. Caracterización de las proteínas de reserva y cultivo de anteras para el desarrollo de genotipos de arroz de alta calidad nutricional. Biotecnología Aplicada, 22(1):37-40.
Literatura citada
126
Matsushima, R., Maekawa, M., Fujita, N., y Sakamoto, W. 2010. A rapid, direct observation method to isolate mutants with defects in starch grain morphology in rice. Plant Cell Physiology, 51(5): 728-741.
McGuire, M., y Beerman, K. A. 2011. Nutritional Sciences: From fundamentals to food (2nd
edition pp. 123-140). Belmont, California, USA: Wadsworth Cengage Learning. Mendez-Montealvo, G., Wang, Y.-J., y Campbell, M. 2011. Thermal and rheological
properties of granular waxy maize mutant starches after β-amylase modification. Carbohydrate Polymers, 83(3): 1106-1111.
Morales, M. L. E. 2011. Morfometría de los grano de arroz (Oryza sativa L.) y
caracterización fisicoquímica, estructural y reológica de las harinas integrales de las variedades Morelos A-92 y Koshihikari y de seis líneas provenientes de estas. Tesis de Maestría, Centro de Desarrollo de Productos Bióticos, Yautepec, Morelos, México.
Nakamura, Y., Francisco Jr., P. B., Hosaka, Y., Sato, A., Sawada, T., Kubo, A., y Fujita, N.
2005. Essential aminoacids of starch synthase IIa differentiate amylopectin structure and starch quality between japonica and indica rice varieties. Plant Molecular Biology, 58(2): 213-227.
Nakamura, Y., Sakurai, A., Inaba, Y., Kimura, K., Iwasawa, N., y Nagamine, T. 2002. The
fine structure of amylopectin in endosperm from Asian cultivated rice can be largely classified into two classes. Starch-Stärke, 54(3-4): 117-131.
NMX-FF-035-SCFI-2005. 2005. Productos alimenticios no industrializados para consumo
humano-Cereales-Arroz pulido- (Oryza sativa L.)- Especificaciones y métodos de prueba. [En línea] Disponible: http://www.sagarpa.gob.mx/agricultura/info/comp/it/normas/nmx/NMX_ARROZ_PULIDO.pdf
Noda, T., Nishiba, Y., Sato, T., y Suda, I. 2003. Properties of starches from several low-
amylose rice cultivars. Cereal Chemistry, 80(2): 193-197. Noda, T., Takahata, Y., Sato, T., Ikoma, T., y Mochinda, H. 1996. Physicochemical
properties of starches from purple and orange fleshed sweet potato roots at two levels of fertilizer. Starch/Stärke, 48(11-12): 395-399.
Paine, J. A., Shipton, C. A., Chaggar, S., Howells, R. M., Kennedy, M. J., Vernon, G.,
Wright, S. Y., Hinchliffe, E., Adams, J. L., Silverstone, A. L., y Drake, R. 2005. Improving the nutritional value of Golden Rice through increased pro-vitamin A content. Nature Biotechnology, 23: 482-487.
Panlasigui, L. N., Thompson, L. U., Juliano, B. O., Perez, C. M., Yiu, S. H., y Greenberg,
G. R. 1991. Rice varieties with similar amylose content differ in starch digestibility
Literatura citada
127
and glycemic response in humans. American Journal of Clinical Nutritrion, 54(5): 871-877.
Patindol, J., Flowers, A., Kuo, M.-I., Wang, Y.-J., y Gealy, D. 2006. Comparison of
physicochemical properties and starch structure of red rice and cultivated rice. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54(7): 2712-2718.
Patindol, J., Guraya, H., Champagne, E., Chen, M.-H., y McClung, A. 2010a. Relationship
of cooked-rice nutritionally important starch fractions with other physicochemical properties. Starch-Stärke, 62(5): 246-256.
Patindol, J., Guraya, H. S., Champagne, E. T., y McClung, A. M. 2010b. Nutritionally
important starch fractions of rice cultivars grown in southern United States. Journal of Food Science, 75(5): H137-H144.
Patindol, J., y Wang, Y.-J. 2002. Fine structures of starches from long-grain rice cultivars
with different functionality. Cereal Chemistry, 79(3):465-469. Peat, S., Whelan, W. J., y Thomas, G. J. 1952. Evidence of multiple branching in waxy
maize starch. Journal of the Chemical Society, 4546-4548. Pérez, S., Baldwin, P. M., y Gallant, D. J. 2009. Structural features of starch granules I.
En: J., BeMiller, y R., Whistler (Eds.), Starch: Chemistry and Technology (3rd edition, pp. 149-186 ). San Diego, California, USA: Academic Press.
Philpot, K., Martin, M., Butardo, V. Jr., Willoughby, D., y Fitzgerald, M. 2006.
Enviromental factors that affect the ability of amylose to contribute to retrogradation in gels made from rice flour. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54(14): 5182-5190.
Putseys, J. A., Lamberts, L., y Delcour, J. A. 2010. Amylose-inclusion complexes:
Formation, identity and physico-chemical properties. Journal of Cereal Science, 51(3): 238-247.
Radhika, R. K., Subramanian, R., Zakiuddin, S. A., y Bhattacharya, K. R. 1994. Viscoelastic
properties of rice-flour pastes and their relationship to amylose content and rice quality. Cereal Chemistry, 71(6): 548-552.
Radhika-Reddy, K., Zakiuddin-Ali, S., y Bhattacharya, K. R. 1993. The fine structure of
rice-starch amylopectin and its relation to the texture of cooked rice. Carbohydrate Polymers, 22(4): 267-275.
Ramesh, M., Bhattacharya, K. R., y Mitchell, J. R. 2000. Developments in understanding
the basis of cooked-rice texture. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 40(6): 449-460.
Literatura citada
128
Ramesh, M., Zakiuddin-Ali, S., y Bhattacharya, K. R. 1999. Structure of rice starch and its relation to cooked-rice texture. Carbohydrate Polymers, 38(4):337-347.
Ranghino, F. 1966. Valutazione della resistenza del riso alla cottura, in base al tempo di
gelatinizzazione del granello. Riso (Italiano), 15: 117-126. Rao, P. S. 1971. Studies on the nature of carbohydrate moiety in high yielding varieties of
rice. Journal of Nutrition, 101: 879-884. Rashmi, S., y Urooj, A. 2003. Effect of processing on nutritionally important starch
fractions in rice varieties. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 54(1): 27-36.
Rice Knowledge Bank. 2011. Grain quality elearning course. [En linea]
http://www.knowledgebank.irri.org/grainQuality/default.htm Robin, J. P., Mercier, C., Charbonniere, R., y Guilbot, A. 1974. Lintnerized starches. Gel
filtration and enzymatic studies of insoluble residues from prolonged acid treatment of potato starch. Cereal Chemistry, 51: 389-406.
Rodríguez A. J. H. y Lara del R. M. 2003. Cadena agroalimentaria e industrial de arroz:
Caracterización de los eslabones de la cadena e identificación de los problemas y demandas tecnológicas.[En linea] http://www.snitt.org.mx/pdfs/demanda/arroz.pdf
Sagum, R., y Arcot, J. 2000. Effect of domestic processing methods on the starch, non-
starch polysaccharides and in vitro starch and protein digestibility of three varieties of rice with varying levels of amylose. Food Chemistry, 70(1): 107-111.
Salcedo, A. J., y Barrios, G. E. J. 2010. Problemas y desafios del arroz en Morelos. Hypatia,
33: 18-19. Saleh, M. 2006. On the role of rice constituents toward cooked rice texture and rice flour
pasting properties. Tesis de Doctorado, University of Arkansas, Fayeteville, Arkansas, USA.
Saleh, M. I., y Meullenet, J.-F. 2007. Effect of moisture content at harvest and degree of
milling (based on surface lipid content) on the texture properties of cooked long-grain rice. Cereal Chemistry, 84(2): 119-124.
Sasaki, T., Yasui, T., y Matsuki, J. 2000. Effect of amylose content on gelatinization,
retrogradation, and pasting properties of starches from waxy and nonwaxy wheat and their F1 seeds. Cereal Chemistry, 77(1): 58-63.
Literatura citada
129
Savitha, Y. S., y Singh, V. 2011. Status of dietary fiber contents in pigmented and non-pigmented rice varieties before and after parboiling. LWT Food Science and Technology, 44(10): 2180-2184.
Schoch, T. J. 1964. Starch fractions: Iodimetric determination of amylose (Potentiometric
titration: Standard Method). En: R. L., Whistler (Ed.), Methods in Carbohydrate Chemistry (Vol. IV, pp. 157-160). Orlando, Florida, USA: Academic Press.
Sesmat, A., y Meullenet, J.-F. 2001. Prediction of rice sensory texture attributes from a
single compression test, multivariate regression, and a stepwise model optimization method. Journal of Food Science: Food Engineering and Physical Properties, 66(1): 124-131.
Shih, F. F. 2004. Rice Proteins. En: E. T. Champagne (Ed.), Rice: Chemistry and Technology
(3rd edition, pp. 143-157). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists, Inc.
SIAP. Avance de siembras y cosechas. 2011. [En línea]
http://www.siap.gob.mx/index.php?option=com_wrapper&view=wrapper&Itemid=117
Singh, N., Sodhi, S. N., Kaur, M., y Saxena, S. K. 2003. Physico-chemical, morphological,
thermal, cooking and textural properties of chalky and translucent rice kernels. Food Chemistry, 82(3): 433-439.
Singh, S. N., y Singh, N. 2003. Morphological, thermal and rheological properties of
starches separated from rice cultivars grown in India. Food Chemistry, 80(1): 99-108. Singh, S. N., Sasaki, T., Lu, Z.-H., y Kohyama, K. 2010. Phenomenological viscoelasticity
of some rice starch gels. Food Hydrocolloids, 24(5): 512-517. Srichuwong, S., Sunarti, T. C., Mishima, T., Isono, N., y Hisamatsu, M. 2005. Starches
from different botanical sources I: Contribution of amylopectin fine structure to thermal properties and enzyme digestibility. Carbohydrate Polymers, 60(4): 529-538.
Suárez, L. M. M., Kizlansky, A., y López, L. B. 2006. Evaluacion de la calidad de las
proteinas en los alimentos calculando el escore de aminoacidos corregido por la digestibilidad. Nutricion Hospitalaria, 21(1): 47-51.
Sun, H., y Siebenmorgen, T. J. 1993. Milling characteristics of various rough rice kernel
thickness fractions. Cereal Chemistry, 70(6): 727-733. Takeda, Y., Hizukuri, S., y Juliano, B. O. 1986. Purification and structure of amylose from
rice starch. Carbohydrate Research, 148: 299-308.
Literatura citada
130
Tan, Y., y Corke, H. 2002. Factor analysis of physicochemical properties of 63 rice varieties. Journal of the Science of Food and Agriculture, 82(7): 745-752.
Tavitas, F. L., y Hernández, A. L. 2004. Los recursos geneticos de arroz y su utilizacion en
México. INIFAP, Centro de Investigación Regional del Centro Campo Experimental “Zacatepec”. Zacatepec, Morelos, México, No. 40.
Tester, R. F. 1997. Starch: The polysaccharide fractions. En: R. J., Frazier, P., Richmond,
y Donald, A. M. (Eds.). Starch structure and functionality (pp. 163-171). Cambridge: Royal Society of Chemistry.
Tester, R. F., Karkalas, J., y Qi, X. 2004. Starch-composition, fine structure and
architecture. Journal of Cereal Science, 39(2):151-165. Thirathumthavorn, D., y Charoenrein, S. 2005. Thermal and pasting properties of acid-
treated rice starches. Starch-Stärke, 57(5): 217-222.
Tian, Y., Yang, N., Li, Y., Xu, X., Zhan, J., y Jin, Z. 2010. Potential interaction between β-cyclodextrin and amylose-lipid complex in retrograded rice starch. Carbohydrate Polymers, 80(2): 582-585.
Vandeputte, G. E., Vermeylen, R., Geeroms, J., y Delcour, J. A. 2003a. Rice starches. I.
Structural aspects provide insight into crystallinity characteristics and gelatinization behavior of granular starch. Journal of Cereal Science, 38(1): 43-52.
Vandeputte, G. E., Vermeylen, R., Geeroms, J., y Delcour, J. A. 2003b. Rice starches. II.
Structural aspects provide insight into swelling and pasting properties. Journal of Cereal Science, 38(1): 53-59.
Vandeputte, G. E., Vermeylen, R., Geeroms, J., y Delcour, J. A. 2003c. Rice starches. III.
Structural aspects provide insight in amylopectin retrogradation properties and gel texture. Journal of Cereal Science, 38(1): 61-68.
Varavinit, S., Shobsngob, S., Varanyanond, W., Chinachoti, P., y Naivikul, O. 2003. Effect
of amylose content on gelatinization, retrogradation and pasting properties of flours from different cultivars of Thai rice. Starch-Stärke, 55(9): 410-415.
Vasconcelos, M., Datta, K., Oliva, N., Khalekuzzaman, M., Torrizo, L., Krishnan, S.,
Oliveira, M., Goto, F., y Datta, S. K. 2003. Enhanced iron and zinc accumulation in transgenic rice with the ferritin gene. Plant Science, 164(3):371: 378.
Vidal, V., Pons, B., Brunnschweiler, J., Handschin, S., Rouau, X., y Mestres, C. 2007.
Cooking behavior of rice in relation to kernel physicochemical and structural properties. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(2): 336-346.
Literatura citada
131
Wang, L., Wang, Y.-J., y Porter, R. 2002. Structures and physicochemical properties of six wild rice starches. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50(9): 2695-2699.
Wang, L., Xie, B., Shi, J., Xue, S., Deng, Q., Wei, Y., y Tian, B. 2010. Physicochemical
properties and structure of starches from Chinese rice cultivars. Food Hydrocolloids, 24(2-3): 208-216.
Wilkinson, H. C., y Champagne, E. T. 2004. Value-added rice products. En: E. T.,
Champagne (Ed.), Rice: Chemistry and Technology (3rd edition, pp. 473-490). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists, Inc.
Wright, D. H. 2004. Enrichment and fortification of rice. En: E. T., Champagne (Ed.),
Rice: Chemistry and Technology (3rd edition, pp. 405-408). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists, Inc.
Xie, L., Chen, N., Duan, B., Zhu, Z., y Liao, X. 2008. Impact of proteins on pasting and
cooking properties of waxy and non-waxy rice. Journal of Cereal Science, 47(2): 372-379.
Yang, C. C., Lai, H. M., y Lii, C. Y. 1984. The modified alkaline steeping method for
isolation of rice starch. Food Science (China), 11: 158-162. Yokoyama, W. 2004. Nutritional properties of rice and rice bran. En: E. T., Champagne
(Ed.), Rice: Chemistry and Technology (3rd edition, pp. 595-600). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists, Inc.
Yoshizawa, K., y Ogawa, Y. 2004. Rice in brewing. En: E. T., Champagne (Ed.), Rice:
Chemistry and Technology (3rd edition, pp. 541-550). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists, Inc.
Yu, S., Ma, Y., y Sun, D.-W. 2009. Impact of amylose content on starch retrogradation
and texture of cooked milled rice during storage. Journal of Cereal Science, 50(2): 139-144.
Zeeman, C. S., Kossmann J., y Smith, M. A. 2010. Starch: Its metabolism, evolution, and
biotechnological modification in plants. Annual Reviews in Plant Biology, 61: 209-234.
Zhang, G., Ao, Z., y Hamaker, B. R. 2006a. Slow digestion property of native cereal
starches. Biomacromolecules, 7(11): 3252-3258. Zhang, G., Ao, Z., y Hamaker, B. 2008a. Nutritional property of endosperm starches from
maize mutants: A parabolic relationship between slowly digestible starch and amylopectin fine structure. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56(12): 4686-4694.
Literatura citada
132
Zhang, G., Sofyan, M., y Hamaker, B. 2008b. Slowly digestible state of starch: Mechanism of slow digestion property of gelatinized maize starch. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56(12): 4686-4694.
Zhang, G., Venkatachalam, M., y Hamaker, B. R. 2006b. Structural basis of the slow
digestion property of native cereal starches. Biomacromolecules, 7(11): 3259-3266. Zhu, L.-J., Liu, Q.-Q., Wilson, J. D., Gu, M.-H., y Shi, Y.-C. 2011. Digestibility and
physicochemical properties of rice (Oryza sativa L.) flours and starches differing in amylose content. Carbohydrate Polymers, 86(4): 1751-1759.
Anexo
133
X. A N E X O
Anexo
134
Anexo
135
Anexo
136
Anexo
137
Anexo
138
Anexo
139
Anexo
140
Abreviaturas
141
A B R E V I A T U R A S
°C Grados centígrados
ADL Almidón de digestión lenta
ADR Almidón de digestión rápida
AR Almidón resistente
ARV Analizador rápido de viscosidad
b. h Base húmeda
b.s. (p.s.) Base seca o peso seco
CBD Calorimetría de barrido diferencial
CLARET Cromatografía de líquidos de alta resolución de exclusión por tamaño
CLARIA Cromatografía de líquidos de alta resolución de intercambio aniónico
cP Centipoise
D.F. Distrito Federal
DMSO Dimetilsulfóxido
DOM Grado de pulido
DPA Detector de pulsos amperométricos
FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations
g/mol Gramo/mol
gf Gramo fuerza
GP Grado de polimerización
h hora
ha Hectárea
HCl Ácido clorhídrico
INIFAP Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias
IR Índice de refracción
IRRI International Rice Research Institute
kg Kilogramos
KI Yoduro de potasio
KOH Hidróxido de potasio
Abreviaturas
142
kV Kilovoltios
L Litro
l/a Largo/ancho
LC Longitud de cadena
M Molar
mg Miligramos
min Minuto
mL Mililitros
mm Milimetros
mM Milimolar
mV Milivoltio
N Newtons
N Normal
N/s Newtons/segundo
NaCl Cloruro de sodio
NaN3 Azida de sodio
NaNO3 Nitrato de sodio
NaOH Hidróxido de sodio
nm Nanómetros
p/p Peso/peso
p/v Peso/volumen
pH Potencial de hidrógeno
rpm Revoluciones por minuto
s segundo
SAGARPA Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación
SIAP Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera
t Tonelada
Tf Temperatura final
Tfp Temperatura de formación de la pasta
Ti Temperatura de inicio
Abreviaturas
143
Tp Temperatura de pico
v/p Volumen/peso
v/v Volumen/volumen
Vf Viscosidad final
Vp Viscosidad de pico
Vre Viscosidad de recuperación
Vro Viscosidad de rompimiento
ΔH Entalpía
μg Microgramos
μL Microlitros