ensayo comparativo de dos metodologías de extracción de
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Ensayo Comparativo de Dos Metodologías de Extracción de Almidón de Papa usando Muestras
de Diez Variedades Nativas de Chiloé y dos Variedades Comerciales.
Tesis presentada como parte de los requisitos para optar al grado de Licenciado en Ciencia de los Alimentos
Daniela Elizabeth Melian Subiabre Valdivia – Chile
2010
PROFESOR PATROCINANTE:
____________________________________
Sr. Fernando Figuerola Rivas
Ingeniero Agrónomo, M.S. Food Science
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos
PROFESORES INFORMANTES:
____________________________________
Sra. Marcia Costa Lobo
Ingeniero Civil Bioquímico
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos
___________________________________
Sr. Kong Shun Ah- Hen
Ingeniero en Alimentos, Doctor en Ingeniería
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Esta tesis forma parte del proyecto FIA PIT-2007-0210 titulado
“Programa territorial de consolidación productiva, comercial y agroindustrial de la papa nativa de Chiloé”
Que dirige el profesor Andrés Contreras M.
Gracias por estar siempre a mi lado,
gracias a ti soy lo que soy.
AGRADECIMIENTOS
Quiero dar gracias en primer lugar a Dios por acompañarme en esta hermosa etapa en
mi vida y por colocar a cada una de las personas que son parte de ella en el momento
apropiado.
A mi familia ya que sin su apoyo incondicional no habría sido posible el término de este
largo camino recorrido.
A mi profesor patrocinante Fernando Figuerola por su apoyo y además por entregarme
su confianza en el desarrollo de este trabajo.
A mi profesor informante Kong Shun Ah-Hen por toda su ayuda y colaboración.
A mi profesora informante Marcia Costa Lobo por su colaboración en el transcurso de
la parte experimental y además por su apoyo incondicional en los momentos difíciles.
A la profesora Marcia Rojas por todos sus conocimientos y el apoyo brindado para
hacer de alguna forma más fácil el trabajo asignado.
Al profesor Fernando Asenjo por su colaboración, cariño y comprensión.
Al profesor Haroldo Magariños por todo su apoyo y colaboración en la etapa final de
revisión de este trabajo.
A todos quienes forman parte del personal del ICYTAL, María José, Martita, Sra. Iris,
Otto, don José, don Tito y Gastón, por su buena disposición y colaboración durante el
transcurso de mi carrera y además por su gran apoyo hasta el final.
A mis amigas con las que pude establecer hermosos lazos de amistad a Jenny,
Alexandra, Loreto, Sandy, Abigail y Susana, gracias por todo su cariño, amor y
comprensión y por enseñarme el gran valor que tiene la amistad.
A mi querida amiga Areli, gracias por estar conmigo durante el transcurso de la etapa
final de este trabajo por todo tu cariño y comprensión.
A la familia Olivera Meliñan por acogerme en su hogar y hacerme sentir como si nunca
me hubiese alejado de mi familia.
A todos muchas gracias por su apoyo ya que por fin cumplí mi meta.
i
INDICE DE MATERIAS
Capítulo Página
RESUMEN 1
SUMMARY 2
1 INTRODUCCIÓN 3
1.1 Objetivo general 4
1.2 Objetivos específicos 4
2 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 5
2.1 Situación actual del mercado de la papa 5
2.2 Composición química de la papa 6
2.2.1 Sólidos totales 6
2.2.1.1 Relación entre peso especifico y contenido de materia seca 9
2.2.1.2 Determinación de peso específico 10
2.2.1.3 Determinación de materia seca 10
2.2.2 Proteínas 11
2.2.3 Materia grasa 11
2.2.4 Carbohidratos totales 11
2.2.4.1 Almidón 11
2.2.4.1.1 Amilosa 12
2.2.4.1.2 Amilopectina 13
2.2.4.2 Estructura granular 13
2.2.5 Azúcares reductores 15
2.2.6 Fibra 16
ii
2.2.7 Ceniza 16
2.3 Variedades de papa 17
2.3.1 Variedades de papa en Chile 19
2.3.2 Características de las variedades de papa para la producción de almidón 20
2.4 Extracción de almidón 22
2.5 Situación del mercado del almidón de papa en Chile 26
3 MATERIAL Y MÉTODO 31
3.1 Lugar de la investigación 31
3.2 Materia prima 31
3.3 Equipos 31
3.4 Metodología 32
3.4.1 Extracción mediante método de decantación 33
3.4.2 Extracción mediante método de centrifugación 35
3.4.3 Determinación del peso específico 36
3.4.4 Análisis químicos 36
3.4.4.1 Humedad y materia seca 36
3.4.4.2 Determinación de pureza 36
3.5 Análisis estadístico 36
4 PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 38
4.1 Características de los almidones obtenidos 38
4.1.1 Peso especifico 38
4.1.2 Rendimiento 41
4.1.3 Determinación de pureza 47
5 CONCLUSIONES 54
iii
6 BIBLIOGRAFÍA 55
7 ANEXOS 62
iv
INDICE DE CUADROS
Cuadro Página
1 Contenido promedio de los principales constituyentes del tubérculo papa
7
2 Componentes de la materia seca de los tubérculos de papa 7
3 Cálculo del contenido de materia seca (%) en relación al peso especifico de los tubérculos, de acuerdo a diferentes autores
9
4 Contenido de amilosa y amilopectina de algunos almidones usados en la industria alimentaria
12
5 Características del diámetro y forma de almidones según su fuente de origen
14
6 Muestra de algunos elementos que constituyen el contenido de cenizas en el tubérculo de papa
16
7 Situación de la industria de almidón de papa en Chile 26
8 Uso industrial del almidón 27
9 Principales empresas en Chile 28
10 Reporte entregado por la balanza Weltech PW-2050 para peso específico y materia seca
39
11 Rendimiento promedio en la extracción de almidón 41
12 Humedad en almidones obtenidos 52
v
INDICE DE FIGURAS
Figura Página
1 Producción de cultivos anuales temporada 2007-2008 6
2 Distribución de los principales componentes de la papa 8
3 Estructura molecular del almidón 13
4 Micrografías electrónicas de gránulos de almidón 15
5 Variedades de papa a través del mundo 17-18
6 Proceso esquemático de fabricación de almidón 24
7 Línea de flujo de extracción de almidón de papa por decantación 25
8 Exportación de almidón de papa periodo 1990-2008 28
9 Importación de almidón de papa y maíz periodo 1990-2008 29
10 Línea de flujo para el proceso de extracción 34
11 Muestra de la utilización de la balanza Weltech PW-2050 para la determinación de peso específico de las 12 variedades utilizadas
38
12 Muestra de las doce variedades con sus respectivos almidones obtenidos
42
13 Parte de las etapas del proceso de extracción para ambas metodologías desarrolladas
43
14 Muestra del retenido que queda después del segundo tamizado 45
15 Representación gráfica del rendimiento promedio obtenido para ambas metodologías expresadas en porcentaje de base seca
46
16 Contenido de proteínas presente en las muestras de almidón por variedad y método, expresado en g/100g base seca
48
17 Contenido de lípidos presente en las muestras de almidón por variedad y método, expresado en g/100g base seca
49
18 Contenido de cenizas presente en las muestras de almidón por variedad y método, expresado en g/100g base seca
50
vi
19 Representación gráfica de la pureza en las muestras de almidón por variedad y método, expresado en g/100g base seca
51
vii
INDICE DE ANEXOS
Anexo Página
1 Variedades de papa utilizadas 51
2 Registro de peso de los almidones (g), obtenidos por método 52
3 Valores obtenidos de humedad y materia seca en materia prima 53
4 Rendimientos 54
4.1 Rendimiento en base húmeda (%) 54
4.2 Rendimiento en base seca (%) 55
5 Contenidos de almidón en base seca (%) obtenido por NIRS 56
6 Análisis estadístico para rendimiento, considerando método de extracción y variedad.
57
6.1 Resultado análisis multifactorial para rendimiento (ANDEVA) 57
6.2 Prueba de rangos múltiples para rendimiento considerando los métodos de extracción , método Tukey HSD 95% de confianza
57
6.3 Prueba de rangos múltiples para rendimiento considerando las 12 variedades de papa, método Tukey HSD 95% de confianza
58
7 Resultados obtenidos de la composición proximal de los almidones (laboratorio externo)
59
8 Resultados obtenidos de la determinación de humedad de los almidones obtenidos de forma experimental
60
1
RESUMEN
El presente estudio tuvo como finalidad seleccionar una metodología a nivel de
laboratorio que permita obtener almidón de papa de forma rápida y con alta pureza. La
hipótesis de este estudio plantea que al extraer almidón utilizando dos métodos de
extracción se obtendrían diferencias en su rendimiento y grado de pureza. El objetivo
general fue ensayar dos metodologías a nivel de laboratorio para posteriormente
seleccionar la mejor. El estudio contempló los procesos de centrifugación y
decantación natural como métodos de extracción de almidón. Para determinar
diferencias entre ambas metodologías, se realizó un análisis multifactorial con respecto
al rendimiento, evaluando el método de extracción y la variedad de papa. Además, se
determinó el peso específico como índice de calidad de la materia prima y la
composición del producto final (almidón) para determinar la pureza de cada variedad.
Palabras claves: Centrifugación, Decantación, Rendimiento, pureza.
2
SUMMARY
The main goal of present study was to select a laboratory methodology that allowed
producing starch potato faster and with a higher purity level. The hypothesis of this
study was that when starch is extracted using two extracting methods, differences in its
yield and purity level degrees will be produced. The main objective was to test two
laboratory methods to select the best. This study considered two processes;
centrifugation and natural decantation as extracting methods for starch. To determine
differences between these two methodologies, multifactorial analysis were performed to
assess performance, evaluating the extracting method and the potato variety. In
addition, specific gravity was determined as a quality factor of the raw material and the
composition of the final product (starch) the purity of each variety, was carried out.
Keywords: Centrifugation, decantation, yield, purity.
3
1 INTRODUCCION
La zona sur de Chile es considerada como subcentro del origen de la papa, estudios
recientes del ADN indican que las variedades que hoy se cultivan en distintas partes
del mundo proceden principalmente de cultivares chilenos. La papa que predominaba
en Europa en el siglo XVIII era andina, pero a partir del siglo XIX, prevaleció el
germoplasma chileno. De Cañete al Sur y concentrándose en la Isla de Chiloé en las
huertas de los pequeños y grandes agricultores, se cultivan papas de variadas formas
y colores que conservan de tiempos inmemoriales su agradable gusto.
La papa por su elevado contenido de almidón es considerado como un alimento
energético y de alto valor biológico. Además, la papa presenta un alto contenido de
vitamina C, tiamina, riboflavina, niacina y un interesante contenido de proteína de alto
valor biológico.
Por otra parte, los almidones tienen un papel importarte en la tecnología de los
alimentos debido a sus propiedades físico - químicas y funcionales. Se utilizan como
agentes espesantes también para aumentar la viscosidad de salsas, agentes
estabilizantes de geles o emulsiones, así como elementos ligantes y agentes de
relleno, como por ejemplo en las salchichas, donde favorecen la retención de agua.
El presente estudio tiene como finalidad seleccionar una metodología a nivel de
laboratorio que permita obtener almidón de papa de forma rápida y con alta pureza,
utilizando variedades de papa nativa y variedades de tipo comercial, para
posteriormente caracterizarlo física y químicamente. Esto reviste gran interés debido a
que actualmente existen más de 200 variedades de papa nativa y de las cuales no se
tiene información sobre dichas características.
4
HIPOTESIS.
Al extraer almidón de diez variedades de papa nativa y dos variedades comerciales
utilizando dos métodos diferentes de extracción, se obtendrán resultados distintos en
cuanto a rendimiento y grado de pureza.
1.1 Objetivo general.
Ensayar dos metodologías de extracción de almidón de papa a nivel de laboratorio y
seleccionar la mejor.
1.2 Objetivos específicos.
Determinar peso específico como factor de calidad de materia prima.
Determinar el contenido de almidón de cada una de las variedades nativas y
comerciales.
Identificar aquellas variedades que presenten un mayor rendimiento
considerando el método de extracción.
Determinar la pureza del producto final para establecer la composición que
tiene cada uno de los almidones obtenidos.
5
2 REVISION BIBLIOGRAFICA
2.1 Situación actual del mercado de la papa.
La papa se cultiva en más de 100 países, bajo condiciones climáticas diferentes, clima
templado, subtropical y tropical aunque es esencialmente un “cultivo de clima
templado”. Asia y Europa son las principales regiones productoras de papa en el
mundo, en el año 2007 suministraron el 80 por ciento de la producción mundial. El país
que produce la mayor cantidad de papas a nivel mundial es China, para el año antes
señalado produjo 72 millones de toneladas de este tubérculo (FAO, 2009).
Aunque la cuna de la papa está en América del Sur, esta región presentó el nivel más
bajo de producción de papa de menos de 16 millones de toneladas para el 2007. Chile
es el sexto productor de papa de América Latina, con una cosecha extraordinaria en
2006 de casi 1,5 millones de toneladas, a la par con la producción de maíz y trigo del
país. Si bien la papa se puede cultivar en todo Chile, su producción se concentra en las
provincias que están entre Coquimbo al norte, y Chiloé al sur (FAO, 2009). La Décima
Región de los Lagos posee, en general, condiciones de clima y suelos muy favorables
para el cultivo de la papa, por las características climáticas es un cultivo que se
desarrolla en primavera- verano (INIA, 2003).
Dentro de la producción de cultivos anuales en nuestro país de acuerdo a los
antecedentes entregados por ODEPA (2008), la producción de papa en la temporada
2007/2008 fue de 965.940 toneladas. En la FIGURA 1 se puede observar el aporte de
cada cultivo, en el caso de la papa este representa un 17,52%, ubicándose en cuarto
lugar.
6
FIGURA 1 Producción de cultivos anuales temporada 2007-2008.
FUENTE: ODEPA, 2008.
2.2 Composición química de la papa.
La papa posee un alto contenido de agua que varía entre un 63,20 % y 86,80%
(CUADRO 1), está constituida principalmente por almidón y en menor proporción por
proteínas, azúcares, celulosa, minerales, ácidos orgánicos, vitaminas y otros
compuestos. Cada componente depende del genotipo y de su interacción con el medio
ambiente, dándole al tubérculo características que determinan su calidad, valor
tecnológico y nutritivo (LISINSKA Y LESZCZYNSKI, 1989).
2.2.1 Sólidos totales. Los sólidos totales o contenido de materia seca en el tubérculo
de papa, están presentes en rangos de 13,10% – 36,80 % y esta constituida
principalmente por almidón, proteínas, cenizas, fibra y lípidos, siendo el almidón su
principal componente y comprende 3/4 partes de la materia seca.
7
CUADRO 1 Contenido promedio de los principales constituyentes del tubérculo
de papa.
Componente Promedio (%) Rango (%)
Agua 77,5 63,2 – 86,9
Sólidos totales 22,5 13,1 – 36,8
Proteínas (N total *6.25) 2,0 0,7 – 4,6
Materia grasa 0,1 0,02 – 0,96
Carbohidratos totales 19,4 13,3 – 30,53
Almidón 17,5 8,0 – 29,4
Azúcares reductores 0,3 0,05 – 8,0
Fibra cruda 0,6 0,17 – 3,48
Ceniza 1,0 0,44 – 1,9
FUENTE: LISINSKA Y LESZCZYNSKI ,1989; MITCH, 1984.
En el CUADRO 2 se puede observar la composición de los principales componentes de
la materia seca de los tubérculos de papa.
CUADRO 2 Componentes de la materia seca de los tubérculos de papa.
Componente Porcentaje (%)
Almidón 75,30
Azúcares totales 2,10
Fibra cruda 2,32
Proteína cruda 7,94
Lípidos 0,50
Cenizas 4,41
FUENTE: LISINSKA y LESZCZYNSKI (1989).
8
BEUKEMA y VAN DEER ZAAG (1979), agregan que uno de los factores que afecta el
contenido de materia seca es la variedad, principalmente por las diferencias en la
maduración del tubérculo, en el crecimiento y tipo de minerales en el agua y la
absorción. Además, entre variedades pueden darse diferencias en la distribución de
materia seca en la planta o tubérculo (FIGURA 2) que pueden afectar el porcentaje de
materia seca. Es por esto que las diferentes variedades responden de manera
diferente a las circunstancias externas y por lo tanto, presentarán diferencias en el
contenido de materia seca entre otros constituyentes.
Son muchos los factores que influyen al final en el contenido de materia seca y la
variación en el tipo de fertilizantes nitrogenados ha demostrado a menudo efectos
significativos (JENKINS y NELSON, 1992).
Otro aspecto importante a considerar es que el porcentaje de materia seca es un
importante componente de su calidad y es un parámetro muy usado para determinar su
procesamiento (LISINSKA y LESZCZYNSKI ,1989; WESTERMANN et al., 1994).
FIGURA 2 Distribución de los principales componentes de la papa
FUENTE: CONTRERAS, 2006
9
Un estudio realizado por CACACE et al., 1994, a diversos cultivares de papa en
argentina, pudo establecer que dependiendo del contenido de materia seca los
cultivares podían ser agrupados en tres categorías diferentes, las cuales son:
- Alto contenido de materia seca (más de 20,0%)
- Contenido de materia seca intermedio (de 18,0 a 19,9%)
- Bajo contenido de materia seca (menos de 17,9%)
2.2.1.1 Relación entre peso específico y contenido de materia seca. Muchos
autores han demostrado que el peso específico está positivamente correlacionado con
el contenido de materia seca de los tubérculos. Por esto se han establecido fórmulas y
tablas para poder realizar la conversión de peso específico a porcentajes de materia
seca y de almidón (SCHIPPERS, 1979; Berhend et al., Sheele et al., y otros, citados
por LISINSKA y LESZCZYNSKI ,1989). En el CUADRO 3, se puede apreciar la gran
discrepancia presentada por diversos autores en el cálculo de la materia seca a partir
de un mismo peso específico.
CUADRO 3 Cálculo del contenido de materia seca (%) en relación al peso
específico de los tubérculos, de acuerdo a diferentes autores.
Autor Peso específico (g/cm3)
1,0753 1,0989
Scheele et al. 19,20 24,14
Lunden 20,05 25,05
Carlin 18,81 23,74
Saini 19,46 25,02
Nissen 19,00 24,00
Handbuch voor Landbonwvoorlichter 19,50 24,50
FUENTE: Putz (1983), citado por LISINSKA y LESZCZYNSKI ,1989.
10
En lo señalado anteriormente se fundamenta la sugerencia de que la ecuación de
regresión que sirve para relacionar peso específico con contenido de materia seca, se
calcule separadamente para cada situación de cultivo y para cada cultivar
(SCHIPPERS, 1976).
2.2.1.2 Determinación de peso específico. Es importante señalar que el peso
específico corresponde al peso relativo de un sólido o un líquido comparado con el
peso de igual volumen de agua desplazado. Todos los métodos conocidos se basan en
este principio, con algunas modificaciones al método original (BARRIENTOS, 1992;
MONTALDO, 1984).
Mediante la siguiente formula utilizada por SHIPPERS (1976) y CACACE et al., 1994,
se puede calcular el peso específico también denominado gravedad específica de los
tubérculos de papa.
(2.1)
2.2.1.3 Determinación de materia seca. Según Hernández (1989), citado por DURÁN
(2007), la materia seca se puede determinar mediante métodos de tipo directo e
indirecto. El primero se realiza por medio del secado de una muestra en una estufa de
aire caliente a 100° C hasta alcanzar un peso constante. En forma indirecta, se realiza
midiendo la gravedad específica (peso específico), que está estrechamente ligada con
el contenido de materia seca.
La fórmula propuesta por SIMMONDS (1977), para calcular el porcentaje de materia
seca en los tubérculos de papa, es la siguiente:
MS % = 24,182 + (211,04 * (PE – 1,0988)) (2.2)
donde:
MS % = porcentaje de materia seca
PE = peso específico
Gravedad específica = Peso en aire
Peso en aire – Peso en agua
11
2.2.2 Proteínas. El contenido de proteína en el tubérculo fresco se encuentra
comprendido entre un 2,1% y 10,3 % calculado sobre la materia seca. El nitrógeno en
la papa está presente, en la proteína y en una variada gama de combinaciones entre
las cuales encontramos, ácidos nucleicos, aminoácidos libres y amidas (ARTACHO,
1975). La papa tiene un alto contenido de lisina, valina y fenilalanina; bajo contenido de
isoleucina y es muy deficiente en metionina (MONTALDO, 1984).
2.2.3 Materia grasa. Está compuesta principalmente por ácidos grasos libres, lípidos y
fosfolípidos (LISINSKA Y LESZCZYNSKI, 1989). Su contenido en el tubérculo es muy
bajo y llega a 0,1% del peso fresco (MONTALDO, 1984).
2.2.4 Carbohidratos totales. Excluyendo el agua, los carbohidratos son los
constituyentes de más alta concentración en la papa; incluyen almidón, celulosa,
glucosa, sacarosa y pectinas (MONTALDO, 1984). Su principal componente es el
almidón que representa entre el 60%– 80 % de la composición total y por ello hace
que la papa sea considerada como un alimento de alto valor energético (KlEE et al.
,1987).
2.2.4.1 Almidón. Este carbohidrato ha sido parte fundamental de la dieta del hombre,
es el polisacárido digerible más importante y abundante. Se forma como polisacárido
de reserva en las hojas, tallo, raíces (tubérculos), semillas, fruta y polen de muchas
plantas superiores (FAO, 1980).
El almidón se encuentra en todas las partes de una planta de papas, en tubérculos,
estolones, hojas y frutos. Sin embargo, el almidón proveniente del tubérculo es el de
principal interés por su naturaleza y propiedades para el uso en la industria
(BARRIENTOS, 1992). Además, es el principal componente del tubérculo, con las 3/4
partes de la materia seca. Durante la estación de crecimiento, el almidón se acumula
en las células del tubérculo formando gránulos simples y/o complejos (LISINSKA y
LESZCZYNSKI (1989).
12
Químicamente el almidón es una mezcla de dos polisacáridos, uno lineal (amilosa) y
otro ramificado (amilopectina) y se encuentran agrupados en la forma de gránulos
parcialmente cristalinos. El contenido de amilosa y amilopectina dependerá de la fuente
de origen de la cual procedan como se observa en el CUADRO 4 y representan
siempre el 97%- 99% del peso seco de un buen almidón (GALLIARD, 1987).
CUADRO 4 Contenido de amilosa y amilopectina de algunos almidones usados
en la industria alimentaria.
Tipo Amilopectina Amilosa
(%) (%)
Maíz 73 27
Maíz rico en amilosa 20-45 55-80
Papa 78 22
Arroz 83 17
Tapioca 82 18
Maíz céreo 99-100 0-1
Sorgo céreo 99-100 0-1
Trigo 76 24
FUENTE: BADUI, 1999.
2.2.4.1.1 Amilosa. Es básicamente un polímero lineal, constituido por moléculas de
D- glucopiranosa unidas casi en su totalidad por enlaces α-1,4 aunque existen
también moléculas que poseen unas pocas ramificaciones en posición α-1,6,
alrededor de una cada 180-320 unidades (FENNEMA, 2000; Thomas y Atwell
(2004), citado por LEHNEBACH, 2006 ). Tiene la facilidad de adquirir una
conformación tridimensional helicoidal (FIGURA 3), en la que cada vuelta de la
hélice consta de seis moléculas de glucosa, su peso molecular es de hasta un
millón de Dalton (BADUI, 1999).
13
2.2.4.1.2 Amilopectina. Se diferencia de la amilosa por su constitución en cadenas
ramificadas compuestas por enlaces α-1,6 sobre cadenas α-1,4 (LINDEN y LORIENT,
1996). Estos enlaces están localizados cada 15 – 25 unidades lineales de D-glucosa
(FIGURA 3), su peso molecular es muy alto ya que algunas fracciones llegan a
alcanzar hasta 200 millones de Dalton (BADUI, 1999).
La amilopectina esta presente en todos los almidones, constituyendo alrededor del
75,0% de los almidones más comunes. Algunos almidones están formados
exclusivamente por amilopectina, y se les conoce como almidones céreos (FENNEMA,
2000).
FIGURA 3 Estructura molecular del almidón. (a) Enrollamiento de la amilosa
(b) Estructura química de la amilopectina.
FUENTE: BADUI, 1999.
2.2.4.2 Estructura granular. Los gránulos de almidón están formados por moléculas
de amilosa y amilopectina ordenadas en forma radial. Contienen regiones cristalinas y
no cristalinas en capas alternadas (FENNEMA, 2000). A medida que la planta produce
moléculas de almidón, éste se deposita en capas sucesivas en forma radial alrededor
de un hilo central para formar un grano compacto que se logra mediante la
combinación de moléculas de amilosa y amilopectina, mediante enlaces de
hidrógeno , obteniéndose, al parecer una distribución homogénea (Linden y Lorient
(2000), citado por LENHEBACH, 2006).
14
Los gránulos de almidón de maíz, incluso los de un mismo origen, tienen formas
diferentes. Unas son casi esféricas, otras angulares y otras en forma de diente. Los de
trigo son de forma lenticular y los de arroz, en promedio, son los mas pequeños de los
almidones comerciales (FENNEMA, 2000).
En el caso del tubérculo de papa, estos gránulos tienen un tamaño de 5 μm a 110 μm
de diámetro (LISINSKA y LESZCZYNSKI (1989). En el CUADRO 5 se muestran
algunas características de los gránulos de almidón según su fuente de origen, que se
corrobora al observar la FIGURA 4.
CUADRO 5 Características del diámetro y forma de almidones según su fuente
de origen.
Fuente del Almidón Diámetro
Forma del gránulo (μm)
Amilo-maíz 3 - 24 Redondo, deforme
Arroz 3 - 8 Poligonal, angular
Arrurruz 15 - 70 Oval, truncado
Arveja 5 – 40 Redondo, oval, esférico
Avena 3 - 10 Poliédrico
Maíz 3 – 26 Redondo, poliédrico
Maíz céreo 3 - 26 Redondo, poliédrico
Papa 5 - 100 Oval, esférico
Tapioca 4 – 35 Oval, truncado
Trigo 2 - 38 Lenticular, redondo
Sagú 5 – 65 Oval, truncado
Sorgo 15 Redondo (gránulo compuesto)
FUENTE: Ratnayake y Jackson (2003), citado por LENHEBACH, 2006.
15
2.2.5 Azúcares reductores. El contenido de azúcares reductores, glucosa y fructosa
puede variar desde cantidades muy pequeñas (trazas) hasta un 10,0 % del peso seco
total del tubérculo (MORENO, 2003). Un alto contenido de azúcares reductores en los
tubérculos disminuye el color, sabor y olor en los productos elaborados; más aún, los
azúcares reductores no deben sobrepasar 0,25% a 0,5% (LISINSKA y LESZCZYNSKI,
1989).
Cabe destacar que el almacenamiento de tubérculos a bajas temperaturas (por debajo
de los 4° C) induce a aumentar los azúcares. Probablemente es el problema más
importante que enfrentan los procesadores de papa (MORENO, 2003).
FIGURA 4 Micrografías electrónicas de gránulos de almidón: maíz (a), avena
(b), papa (c), arroz (d), tapioca (e) y trigo (f)
Escala 1: 1000
FUENTE: Jackson (2003), Citado por LENHEBACH, 2006.
16
2.2.6 Fibra. Bajo la denominación de fibra se incluye la fibra cruda, celulosa,
hemicelulosa y sustancias pécticas. El contenido de fibra de las variedades de papa
tiene valores entre 1% - 10% que fluctúa entre un 2% a 4% de materia seca
(MONTALDO, 1984).
2.2.7 Ceniza. En minerales, la papa aporta cantidades variables de potasio, magnesio,
fierro, fósforo y calcio. Es deficiente en fósforo y calcio pero muy abundante en potasio
(KlEE et al. ,1987).Por su parte MONTALDO (1984), menciona que otros minerales que
contiene el tubérculo son el sodio, hierro, azufre, silicio, aluminio, manganeso, cloro,
que se encuentran presentes en muy pequeñas cantidades. En cuanto al contenido
de estos elementos LISINSKA y LESZCZYNSKI (1989), mencionan que fluctúan entre
0 – 2500 mg/ 100g de materia seca, lo cual se puede observar en el CUADRO 6.
CUADRO 6 Muestra de algunos elementos que constituyen el contenido de
cenizas en el tubérculo de papa.
Elemento Contenido
mg/100g de materia seca
Potasio 1400 – 2500
Fósforo 120 – 600
Cloro 45 – 800
Azufre 40 – 400
Magnesio 45 – 220
Sodio 0 – 330
Calcio 10 – 130
Silicio 5 – 89
Fierro 2,5 – 72
Aluminio 0,2 – 35
Manganeso 0,5 – 8
FUENTE: LISINSKA y LESZCZYNSKI, 1989.
17
2.3 Variedades de papa.
Si bien la papa cultivada internacionalmente pertenece a una única especie Solanum
tuberosum, existen miles de variedades con grandes diferencias de tamaño, forma,
color, textura, cualidades y sabor.
Estas diferencias se presentan a continuación en la FIGURA 5, donde se muestran
diversas variedades de papas que existen hoy a nivel mundial.
1. Atahualpa.
Producida en el Perú, de gran rendimiento, óptima para el horno y sartén.
2. Nicola.
Variedad holandesa muy
popular , de las mejores
para hervir y en ensaladas.
3. Russet Burbank.
La clásica papa de
los Estados Unidos, excelente al horno y frita a la francesa.
4. Lapin puikula.
Centenaria en Finlandia, crece en campos bañados de luz de medianoche.
5. Yukon Gold.
Tubérculo canadiense de pulpa amarilla, inmejorable frita, al horno, en puré.
6. Tubira.
Variedad producida por el CIP, se da en África occidental; es de pulpa blanca, piel rosada, muy productiva.
18
7. Vitelotte.
Especialidad francesa muy apreciada por su piel azul oscura y su pulpa violeta.
8. Royal Jersey.
De la Isla de Jersey, única hortaliza del reino unido con denominación de origen emitida por la UE.
9. Kipfler.
Variedad alemana alargada de pulpa color crema, frecuente en la ensalada.
10. Papa colorada.
Llega a las Canarias en los barcos españoles, en 1567.
11. Maris Bard.
Variedad británica blanca de textura suave como la cera, apta para hervirse.
12. Desirée.
De piel roja, pulpa amarilla y sabor característico.
13. Spunta.
Otra variedad de gran éxito comercial, buena para hervir o asar.
14. Mondial.
Papa holandesa de atractivo y aspecto suave.
Buena para hervir y para puré.
15. Desconocida.
Una entre más de 5000 variedades que se siguen produciendo en los Andes.
FIGURA 5 Variedades de papa a través del mundo.
FUENTE: FAO, 2009.
19
2.3.1 Variedades de papa en Chile. En Chile hasta el año 1950, con la aparición del
tizón tardío (Phythophthora infestans), la mayoría de los cultivadores de papa solo
conocían el cultivar criollo Corahila, el cual era muy apetecido en el país. Esta
variedad produce tubérculos de piel rosada, pulpa amarilla, alargados y de buena
calidad culinaria. Debido a su gran susceptibilidad al tizón tardío debió ser
reemplazada por cultivares resistentes a esta enfermedad. Es por esto, que el Instituto
Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIA), introdujo variedades europeas más
resistentes y menos susceptibles al tizón tardío de la papa (KALAZICH, 1980;
HORTON, 1987).
En 1972 fue creado el centro experimental INIA LA PAMPA el cual se ha convertido en
una fuente permanente de mantención, multiplicación y provisión de materiales de alta
calidad genética y sanitaria de las variedades de papa más importantes en los
mercados interno y externo. En 1968 introdujo las variedades Desirée, Ultimus, Arka y
Spartaan. La variedad Desirée aún cubre más del 50,0 % de la superficie cultivada con
papa de Chile, en tanto Ultimus fue hasta fines de la década del „70 la más importante
en la producción de papa temprana. En 1977 se introdujo la variedad Cardinal, la cual
reemplazó a Ultimus en su objetivo hasta fines de la década del „90. Además, el INIA
ha introducido las variedades Bintje, Kennebec, Sebago, Atlantic, Shepody y Ranger
Russet, entre otras, a pedido de la agroindustria (ROJAS y KALAZICH, 2008).
De acuerdo a los antecedentes entregados por ODEPA, la papa más sembrada y
vendida en Chile es Desireé , sin embargo, esta situación ha ido evolucionando con la
aparición de nuevas variedades en el mercado, algunas de éstas son: Asterix,
Cardinal, Rosara, Karú, Pukará, Yagana, Blanca, entre otras. Desireé, es una variedad
de origen holandés, es de piel rosada y pulpa amarilla clara, como la mayor parte de
las variedades presentes en el mercado chileno. Es muy usada, especialmente en los
cultivos de papa de guarda, y posee buenas características para variados usos (cocido,
en puré o frito) y una buena adaptabilidad a diversos suelos y condiciones
agroecológicas (ODEPA, 2008).
20
Existen 286 variedades de papa nativa de Chiloé, muchas de ellas desconocidas en
nuestro país. Andrés Contreras académico de la Universidad Austral de Chile, desde
1967 se ha dedicado a su investigación, clasificándolas y actualmente, se encuentran
en el banco genético de la Universidad Austral. Algunas de estás son: Michuñe (para
ensaladas), Bruja y Murta (puré y platos gourmet), Clavela (tipo cazuela), Cielo (cóctel)
y Chilca. (1)
2.3.2 Características de las variedades de papa para producción de almidón. Las
variedades de papas destinadas al procesamiento industrial difieren sustancialmente
de aquellas para consumo fresco, fundamentalmente en sus características físico
químicas y organolépticas. Las características que definen su calidad son forma,
profundidad de los ojos, textura y color de la piel y color de la pulpa. Por ejemplo, una
forma redonda presenta ciertas ventajas en algunos aspectos del manejo mecánico y
puede ser que variedades con tubérculos redondos permitan una mecanización más
rápida, siempre que tales variedades no sufran otros defectos.
La presencia de áreas planas, ojos profundos u otras depresiones, y pieles gruesas y
ásperas se consideran como desventajas tanto en el pelado mecánico, que se usa
mucho, perdiéndose mucha papa o en el pelado manual por el trabajo que demanda
(CULLEN y WILSON, 1971).
En relación a la producción de almidón, la principal característica de las variedades es
el alto contenido de materia seca, el cual está correlacionado con el contenido de
almidón (KALAZICH et al., 1992). Por su parte, LISINSKA y LESZCZYNSKI (1989),
mencionan que papas que presenten un contenido de almidón menor a un 15,0 %, no
deben ser aceptadas para su posterior transformación a almidón.
___________________________
(1) www.chilepotenciaalimentaria.cl)
21
En nuestro país entre los cultivares mas usados en la extracción de almidón se
encuentran: Desireé, Ultimus, Yagana, Kennebec y Pimpernel entre otros. Los
cultivares Desireé, Yagana y Kennebeck tienen bajo contenido de almidón, que fluctúa
entre el 15,56% y 17,76 % (Heimlich (1991), citado por BARRIENTOS ,1992).
De acuerdo a lo antes señalado, se requiere de algún método de control de la materia
prima que sea rápido y confiable. BARRIENTOS (1992), indica que existe una relación
positiva entre peso específico y contenido de almidón, recomendando el uso del peso
específico como un método rápido para determinar el contenido de almidón en
variedades que se utilicen en la industria para su posterior transformación a almidón.
En la actualidad existen algunos estudios que muestran resultados acerca de
calibraciones NIRS para evaluar ciertas características en papas. NIRS, es un método
espectroscópico de variadas posibilidades de aplicación en amplios campos, uno de
los cuales es el análisis químico de alimentos. Permite efectuar mediciones
cuantitativas sin que los componentes o fracciones de interés sean previamente
aislados, por lo tanto, esta tecnología permite efectuar diferentes mediciones de
manera rápida, que supera ampliamente el tiempo que se emplea en los análisis
químicos tradicionales, con un considerable ahorro de personal (Anrique et al., (1996),
citado por ACUÑA, 2005). En los últimos años se han desarrollado numerosas
aplicaciones para evaluar composición, monitorear procesamiento y certificar calidad
de alimentos (Givens et al., (1997), citado por ALOMAR y FUCHSLOCHER, 1997).
Un estudio realizado por Scanlon et al., (1999), citado por DELGADO (2009), establece
que dos de los parámetros más importantes utilizados para evaluar la calidad de los
productos hortícolas son la materia seca (o contenido de sólidos) y el contenido de
azúcares reductores. SCHIPPERS (1976) y DELGADO (2009), señalan que un mayor
contenido de materia seca en el tubérculo, se relaciona con una mejor calidad en la
textura de los tubérculos.
22
Otro criterio en la elección de la variedad es el costo de la papa por kg de almidón
obtenido, papas muy pequeñas o dañadas (también denominadas como papa
desecho) o de baja calidad, generalmente son disponibles a muy bajo precio y son
satisfactorias para la producción de almidón. En Europa, se cultivan variedades que
presentan un alto contenido de almidón, las cuales son destinadas específicamente
para la producción de almidón (SHAWN, sf).
SCOTT et al., 2000, señalan que el porcentaje de almidón obtenido en peso fresco lo
que equivale al rendimiento en base húmeda, corresponde a valores que fluctúan
entre un 13,0% y 16,0 %.
2.4 Extracción de almidón.
El almidón se puede obtener utilizando diferentes metodologías de acuerdo a las
materias primas de las que se extraiga y según del tipo de compuestos que lo estén
acompañando (Swinkels (1985), citado por DÍAZ ,1997).
La obtención de almidón se lleva a cabo sobre todo a partir de maíz, papa, trigo y
mandioca. En algunos casos, por ejemplo en la papa, los gránulos de almidón se
encuentran libres en el interior de las células, de tal modo que su aislamiento es un
proceso sencillo; en otros casos como ocurre en los cereales, el almidón se encuentra
en el endospermo contenido en una matriz proteica y por ello su extracción es algo
más difícil (BELITZ y GROSCH, 1997).
Debe considerarse que al extraer almidón se obtienen además otros componentes
menores en variadas concentraciones como proteínas, lípidos, minerales y fibra. Estas
impurezas pueden alterar el comportamiento del almidón. Por ello se hace necesario
cuantificar el contenido de impurezas (Bravo (1980), citado por GARIN ,1998).
23
La obtención de almidón de papa es simple de acuerdo a lo descrito por MITCH (1984).
Las papas se lavan y desintegran en una maquina raspadora donde se obtienen varias
fracciones que pasan por cedazos rotatorios. Las fibras son retenidas y se obtiene una
pulpa de papa. El almidón remanente contiene compuestos solubles (azucares,
proteínas, ácidos, sales) y fibras finas, que son aislados a través de separadores
centrífugos continuos o hidrociclones y cedazos finos. La lechada purificada de almidón
es usada para la producción de derivados del almidón de papa o simplemente es
deshidratado y secado. Con respecto a la velocidad de centrifugación, esta se
encuentra entre 2000 r.p.m y 4000 r.p.m (ARAUJO et al., 2004; LISINSKA y
LESZCZYNSKI, 1989.
MONTALDO (1984), agrega que en el proceso de secado el contenido de agua
disminuye desde un 80 % a 30%, proceso que se lleva a cabo por deshumidificación
centrifuga (FIGURA 6). Posteriormente viene una deshidratación que baja nuevamente
la humedad desde 30% a 10% - 12% y la desagregación de los grumos se realiza por
medio de martillos en circuito cerrado con cribas.
El producto final contiene entre un 10% - 12% de humedad se guarda en bolsas de
polietileno por ser un producto higroscópico. Según CHILE, MINISTERIO DE SALUD
(2003), se exige que el producto final no supere el 18% de humedad.
Existe además otra forma de obtener almidón utilizando el método de decantación
natural .Las etapas iniciales de este proceso son similares a las descritas por MITCH
(1984).
El proceso descrito por OJEDA (2008), presenta dos etapas de decantación. Cada una
de ellas con un tiempo de decantación de 6 horas: Además se adiciona una solución
de NaOH 0,02% p/v, con el objetivo de solubilizar las proteínas.
24
Posteriormente se ajusta el pH de la solución hasta llegar a 7,0. Después de filtrar la
muestra, el almidón obtenido es secado en estufa a una temperatura de 45 ± 2 ºC
durante 24 horas. Luego de transcurrido este tiempo, la muestra de almidón pasa por
un molino y se envasa.
FIGURA 6 Proceso esquemático de fabricación de almidón.
FUENTE: Adaptado de MONTALDO, 1984.
A continuación, en la FIGURA 7 se presenta la línea de flujo para el método de
decantación natural descrito por OJEDA (2008).
Recepción, pesaje y almacenamiento
Lavado y descascarado
Tamizado
Suspensión de Almidón
Centrifugación
Deshumidificación 80-30%
Deshidratación 10-12%
Desagregado de partículas
Decantación
Almidón 10-12%
Ensacado
25
FIGURA 7 Línea de flujo de extracción de almidón de papa por decantación.
FUENTE: OJEDA, 2008.
26
2.5 Situación del mercado del almidón de papa en Chile. Chile es un importador de productos derivados de la papa, como es el caso del
almidón, aunque también de otros productos como los bastones prefritos congelados el
cual es el principal producto importado, proveniente principalmente de Argentina.
Otros productos que también se importan son: copos (puré), Sémola (maicena), papa
consumo fresca, papa semilla y congeladas (ODEPA, 2008).
De acuerdo a los antecedentes recopilados por BARRIENTOS (1992), la producción de
almidón se concentraba en la Décima región de Los Lagos, existiendo cuatro empresas
en la provincia de Llanquihue como se muestra en el CUADRO 7.
CUADRO 7 Situación de la industria de almidón de papa en Chile. Industria Capacidad Instalada (ton)
Prosecor (Quilanto) 700 – 1000
Weil (Frutillar) 200
Daetz (Totoral) 300
Agricollán (Llanquihue) 1000 - 1500
FUENTE: Urzua (1990), citado por BARRIENTOS, 1992.
Los almidones se usan ampliamente en la industria alimentaria principalmente en
alimentos semisólidos (tales como salsas, flanes, relleno de pastelería, postres)
actuando como agentes gelificantes, estabilizadores, emulsificantes, humectantes
entre otros (BADUI, 1999; GALLIARD, 1987). En el CUADRO 8 se muestran los
diferentes usos del almidón de acuerdo al tipo de industria.
27
Industria Uso de almidón/ almidón modificado
Adhesivos Producción de adhesivos
Agroquímica Plaguicidas , recubrimiento de semillas
Cosmética Talcos y productos para el rostro.
Detergentes Agentes tensoactivos y activadores del blanqueado
Alimentos Modificación de viscosidad
Medica Extensores de plasma, preservación de órganos para trasplante, como absorbente para productos sanitarios.
Petrolera Modificación de viscosidad
Papelera Recubrimiento
Farmacéutica Diluyentes, aglutinantes.
Plásticos Filtros biodegradables
Purificadoras Floculantes
Textil Acabado e impresiones, resistencia al fuego.
FUENTE: ELLIS et al., 1998.
El almidón de papa es preferido a los almidones de maíz u otros, debido principalmente
a las siguientes características: a) Alta consistencia de las pastas, acompañado por
una disminución en la viscosidad, más allá del calor y de la agitación; b) La excelente
flexibilidad en la formación de películas; c) Propiedades de la pasta; d) La baja
temperatura de gelatinización (WHISTLER et al., 1984; Sociedad Agroindustrial
Llanquihue (1991), citado por BARRIENTOS, 1992). En la actualidad existen algunas
empresas dedicadas tanto a la elaboración como a la distribución de almidón, de papa
entre otros, algunas de éstas se presentan en el CUADRO 9.
CUADRO 8 Uso industrial del almidón.
28
Nombre Características
COMERCIAL CORAY Importación y distribución de almidón de papa, maíz, trigo entre otros.
ELABAL LTDA. Elaboradora y envasadora de almidón de maíz.
CORN PRODUCTS CHILE
INDUCORN S.A. Producción de almidón de maíz.
PROSECOR LTDA. Producción y fabricación de almidón de papa.
FUENTE: www.chileindustrias.cl.
El comercio nacional e internacional del almidón, depende principalmente de la oferta y
la demanda de la industria. La evolución del comercio de este producto considerando
su exportación se puede observar a continuación en la FIGURA 8.
0
5
10
15
20
25
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Año
To
nela
das
FIGURA 8 Exportación de almidón de papa periodo 1990-2008.
FUENTE: ODEPA, 2008.
CUADRO 9 Principales empresas en Chile.
29
Se puede observar que el año 1995 se alcanzó el mayor nivel de exportación con
20,60 toneladas de las cuales 10,1 toneladas que corresponden al 49,03% fueron
destinadas a Paraguay. En el año 2002 que corresponde al último registro de
exportación de este producto, se destinaron 10 toneladas a Argentina que
corresponden al 64,52% de un total de 15,50 toneladas (ODEPA, 2008).
Debido a la gran demanda que presenta este producto han aumentado las
importaciones de almidón de papa al igual que el almidón de maíz para suplir los
requerimientos de las diferentes industrias en nuestro país, el cual se observa en la
FIGURA 9.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Año
To
nela
das
Papa
Maíz
FIGURA 9 Importación de almidón de papa y maíz periodo 1990-2008.
FUENTE: ODEPA, 2008.
En Chile, existe una mayor demanda de almidón de maíz siendo su principal
proveedor Argentina. En el año 2007 que corresponde al mayor volumen importado,
se importaron 14.610,3 toneladas desde Argentina que corresponden a un 94,49% de
un total de 15.462,8 toneladas. Con respecto al almidón de papa se aprecia que no
existe una mayor demanda de este producto. En el año 1995 alcanzó su mayor
30
volumen importado con 937,10 toneladas provenientes de Holanda que corresponde al
60,18% de un total de 1557,10 toneladas. De acuerdo a los antecedentes entregados
por WUSTMAN (2005), durante la década de 1990, en Holanda disminuyo el
suministro de materia prima, lo cual influye directamente en la producción de almidón
por parte de las empresas que se dedican a este rubro.
En el año 2008 el principal proveedor de almidón de papa es Alemania con 303,50
toneladas que corresponden al 39,74% de un total de 763,80 toneladas (ODEPA,
2008).
31
3 MATERIAL Y MÉTODO.
3.1 Lugar de la investigación
El desarrollo de la parte experimental de esta investigación fue realizada en el Instituto
de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) de la Universidad Austral de Chile,
ubicada en el campus Isla Teja de la ciudad de Valdivia.
3.2 Materia Prima.
Las fuentes de almidón corresponden a 10 variedades de papa nativa chilota y dos
variedades comerciales (Desireé y Shepody) proporcionadas por el Proyecto FIA PIT-
2007-0210 desde la Estación Experimental de la Universidad Austral de Chile ubicado
en el fundo Santa Rosa.
3.3 Equipos.
- Centrífuga
Marca: HITACHI
Modelo: HIMAC CR 21G II
- Estufa
Marca: MEMMERT
Modelo: UM500
- Estufa al vacío
Marca: JEIO TECH
Modelo: OV-11
32
- Balanza analítica
Marca: METTLER TOLEDO
Modelo: XS 205 Dual Range
- Balanza analítica
Marca: AND
Modelo: GR: 200
- Licuadora
Marca: PHILIPS
Modelo: HR-2034
-Pesadora
Marca: WELTECH
Modelo: PW-2050
3.4 Metodología
A cada variedad se le asignó su respectiva codificación tal como se puede apreciar en
el ANEXO 1, se estableció una línea de flujo para cada una de las metodologías con el
objetivo de establecer el procedimiento a seguir en las etapas de extracción de
almidón.
Se debe mencionar que ambos procesos parten de la misma forma, es decir, se pesan
2000g de materia prima, la que después de un proceso de lavado se procede a cortar
en cubos y luego se pesa nuevamente para dividir en dos partes iguales como se
observa en la FIGURA 10 y así comenzar cada proceso de extracción. Por cada
variedad se realizarán tres repeticiones, obteniendo en total 72 muestras de almidón.
33
3.4.1 Extracción mediante método de decantación.
El método de extracción del almidón por decantación natural se basa en los métodos
descritos por JAYAKODY et al., 2005 y OJEDA (2008), con algunas modificaciones. A
continuación se describe en detalle el proceso realizado.
Primera molienda húmeda: En una licuadora se mezclaron las papas y agua en
una relación de 1:1.
Filtrado1: La mezcla obtenida de la primera molienda se hizo pasar por una
muselina adicionando además 250 ml de agua destilada para arrastrar la mayor
cantidad de almidón presente.
Registro de peso: Se pesó lo que quedó en la muselina.
Segunda molienda: La muestra retenida en la muselina se mezcló con agua
(1:1) en una licuadora.
Filtrado 2: La masa que se obtiene de la segunda molienda se pasó
nuevamente por una muselina y se adicionó 250 ml de agua destilada .Posteriormente
se mezcló con lo obtenido en el primer filtrado.
Decantación 1: La muestra se dejó decantar por 4 horas a temperatura ambiente
hasta obtener una capa firme de almidón en el fondo.
Decantación 2: Finalizada la primera decantación, se retiró el sobrenadante y se
agregó un litro de agua hasta obtener un sobrenadante claro, esto ocurre en un tiempo
aproximado de 1,5h.
Decantación 3: Luego de retirar el sobrenadante se agregaron 2 litros de una
solución de NaOH al 0.02% p/v para solubilizar las proteínas y se dejó decantar por 3
horas.
Ajuste de pH: Luego de retirar el sobrenadante se agregó agua destilada y se
ajustó el pH con HCl 2 N hasta obtener un pH 7.0.
Filtración: La muestra fue filtrada al vacío en un embudo Büchner usando papel
Whatman Nº 4.
34
Secado: La muestra de almidón depositada en el papel filtro se dejó en el mismo
papel y se llevó a una estufa a 45 2 ºC por 14 horas.
Tamizado: La muestra ya seca fue retirada del papel Whatman y se hizo pasar
por un tamiz de 500 y 250 μm respectivamente, para luego envasarlas en bolsas
plásticas.
FIGURA 10. Línea de flujo para el proceso de extracción.
35
3.4.2 Extracción mediante método de centrifugación.
El método de centrifugación está basado en los métodos descritos por LISINSKA y
LESZCZYNSKI (1989), ARAUJO et al., 2004 y OJEDA (2008), considerando algunas
modificaciones. A continuación se describe en detalle el proceso realizado.
Primera molienda húmeda: En una licuadora se mezclaron las papas y agua en
una relación de 1:1.
Filtrado1: La mezcla obtenida de la primera molienda se hizo pasar por una
muselina adicionando además 250 ml de agua destilada para arrastrar la mayor
cantidad de almidón presente.
Registro de peso: Se pesó lo que queda sobre la muselina.
Segunda molienda: La muestra retenida en la muselina se mezcló con agua
(1:1) en una licuadora.
Filtrado 2: La masa obtenida de la segunda molienda se pasó nuevamente por
una muselina y se adicionó 250 ml de agua destilada .Posteriormente se mezcló con
lo obtenido en el primer filtrado.
Centrifugación 1: Los filtrados obtenidos fueron centrifugados a una velocidad
de 3000 rpm durante 15 minutos, descartándose el sobrenadante.
Centrifugación 2: A los filtrados obtenidos de la primera etapa de centrifugación
se les eliminó el sobrenadante y se adicionó agua. Posteriormente fueron
centrifugados a una velocidad de 3000 rpm durante 5 minutos.
Centrifugación 3: Luego de retirar el sobrenadante se adicionó una solución de
NaOH 0.02% p/v para solubilizar las proteínas, agitando la mezcla. Posteriormente se
centrifugó a una velocidad de 3000 rpm durante 10 minutos.
Ajuste de pH: Luego de retirar el sobrenadante se agregó agua destilada hasta
eliminar la mayor cantidad de almidón desde los tubos y se ajustó el pH con HCl 2 N
hasta obtener un pH 7.0.
Filtración: La muestra fue filtrada al vacío en un embudo Büchner usando papel
Whatman Nº 4.
36
Secado: La muestra de almidón depositada en el papel filtro fue dejada en el
mismo papel poniéndolas a secar en una estufa a 45 2 ºC por 14 horas.
Tamizado: La muestra ya seca fue retirada del papel Whatman y se hizo pasar
por un tamiz de 500 μm y 250 μm respectivamente, para luego envasarla en bolsas
plásticas.
3.4.3 Determinación del peso especifico. Para su determinación en la materia prima
se utilizó la balanza Weltech PW- 2050, la cual entrega el peso específico (gravedad
específica) y el porcentaje de materia seca.
3.4.4 Análisis químicos. A la materia prima, se le determinó contenido de humedad y
materia seca. Para los almidones obtenidos, humedad e impurezas.
3.4.4.1 Humedad y materia seca. Este parámetro fue controlado mediante método
gravimétrico según ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMIST (AOAC,
2000) modificado en temperatura a 70 °C y presión 65 - 70 cm Hg.
3.4.4.2 Determinación de pureza. Para su determinación se debe considerar la
presencia de otros constituyentes que se encuentran formando parte del producto final,
por lo cual fue necesario determinar la composición proximal de los almidones
obtenidos en cada método de extracción. Los análisis respectivos se llevaron a cabo
en un laboratorio externo perteneciente al Departamento de Agroindustrias y Enología
de la Facultad de Ciencias Agronómicas perteneciente a la Universidad de Chile.
3.5 Análisis estadístico
Para el análisis de los datos, se efectuó un análisis multifactorial considerando las
doce variedades y los dos métodos de extracción para la variable respuesta
rendimiento de almidón en base seca (%), usando el software Statgraphics. Mediante
37
un test ANDEVA se determinaron la significancia de las diferencias. En el caso de la
pureza, se realizará una representación mediante gráficos para determinar la diferencia
entre los métodos de extracción utilizados.
38
4 PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
4.1 Características de los almidones obtenidos.
Las características de calidad de la materia prima como el peso específico,
rendimiento y composición proximal de los almidones obtenidos, son de gran interés
para comprender el comportamiento y funcionalidad que éstos puedan tener
posteriormente en la industria de alimentos.
4.1.1 Peso específico. Considerando que la industria procesadora de papa utiliza
mediciones de peso específico de los tubérculos para juzgar la calidad de los mismos,
se realizó la medición de este parámetro mediante la ayuda de una balanza de papas
como se muestra en la FIGURA 11, la que además entrega el porcentaje de materia
seca. Los resultados obtenidos se pueden apreciar en el CUADRO 10.
a) b)
FIGURA 11. Muestra de la utilización de la balanza Weltech PW-2050 para la
determinación del peso específico de las 12 variedades utilizadas: a) peso en
aire y b) peso en agua.
Considerando que al obtener el peso específico, es posible calcular el almidón del
tubérculo, se utilizó la siguiente formula propuesta por SIMMONDS (1977), usando los
datos entregados por el equipo:
% Almidón = -1,39 + (0,196*(1000*(PE-1))) (2.3)
39
CUADRO 10 Reporte entregado por la balanza Weltech PW-2050 para peso
específico y materia seca.
Variedad Peso Específico %Materia seca %Almidón
173-UA-1155 1,151 35,19 28,21
512-UA-1079 1,145 33,99 27,03
476-UA-1537 1,112 26,97 20,56
428-CON-928 1,150 34,92 28,01
458-CON-963 1,156 36,16 29,19
202-UA-1634 1,139 32,57 25,85
461-CON-993 1,088 21,90 15,86
536-UA-1363 1,147 34,24 27,81
NG-109 1,151 35,19 28,21
NG-120 1,159 36,80 29,77
SHEPODY 1,141 33,06 26,25
DESIREÉ 1,143 33,50 26,64
Estos resultados muestran que a medida que aumenta el valor del peso específico,
también lo hacen de forma proporcional el contenido de materia seca y de almidón.
Con respecto a los valores obtenidos de peso específico, los cuales fluctúan entre
1,088 y 1,159, se compararon con los arrojados por otros trabajos realizados para
40
determinar peso específico en papas, tal como es el caso de SCHIPPERS (1976),
quien informa resultados de 1,049 y 1,087 y CACACE et al., 1994, quien obtiene
valores de 1,064 y 1,080, los cuales son menores a los valores encontrados en este
estudio. Sin embargo, WUSTMAN (2005) reporta valores que fluctúan entre 1,086 y
1,111 los cuales se asemejan a los valores obtenidos en este estudio.
Con relación al contenido de materia seca (%), los resultados de las variedades en
estudio fluctúan entre 21,90% y 36,80% lo cual es bastante satisfactorio. Estos valores
pueden ser comparados con los resultados obtenidos en la determinación de materia
seca en diversos cultivares de papa por los siguientes autores: SCHIPPERS (1976)
con 14,20% y 24,30%, CACACE et al., 1994, con 17,70% y 21,80%, WUSTMAN
(2005) con 21,00% y 25,90% y DELGADO (2009) con 24,97% y 29,58%.
Al considerar el porcentaje de almidón los valores obtenidos fluctúan entre 15,86% y
29,77% este ultimo valor es bastante alto considerando los obtenidos por otros autores
quienes arrojan los siguientes resultados: Barrientos (1983) ,citado por BARRIENTOS
(1992) con 12,66% y 21,15%, Heimlich (1991) ,citado por BARRIENTOS (1992) indica
que los cultivares Desireé, Yagana y Kennebec presentan contenidos de almidón que
fluctúan entre un 15,56% y 17,76%, BARRIENTOS (1992) con 14,73% y 21,34%,
CACACE et al., 1994, con 10,9% y 14,5%, WUSTMAN (2005) con 21,0% y 25,9% y
DELGADO (2009) con 18,81% y 21,51%.
Las dos variedades que presentan el mayor contenido de almidón y materia seca
corresponden a las que tienen un mayor peso específico. Estas son las variedades
nativas NG-120 y 458-CON-963, las cuales superan a ambas variedades comerciales
SHEPODY y DESIREÉ utilizadas como patrón de comparación.
Es importante destacar que el porcentaje de almidón obtenido para la variedad
DESIREÉ supera a los valores de referencia indicado por Heimlich (1991) ,citado por
BARRIENTOS (1992), esto puede estar relacionado directamente con la pérdida de
41
turgencia de los tubérculos debido a condiciones de almacenamiento no controladas en
el laboratorio, lo cual es corroborado por ALONSO (1996), quien indica que en un
ambiente seco las pérdidas por evaporación son grandes y los tubérculos se ablandan
o arrugan. Es por esto que aumenta el contenido de sólidos y es de esperar que se
obtengan valores altos de peso específico y porcentaje de materia seca.
4.1.2 Rendimiento. Una parte importante del desarrollo de esta investigación se
centró en la extracción de almidón utilizando dos procedimientos diferentes,
centrifugación y decantación. Los resultados obtenidos pueden apreciarse en el
ANEXO 4 donde se presenta el rendimiento para cada metodología utilizada
expresado en base húmeda (%) y en base seca (%). La FIGURA 12 muestra las
variedades de papa utilizadas y la FIGURA 13 muestra parte de las etapas del
proceso utilizando ambos métodos de extracción. Para la determinación del
rendimiento en base seca se consideraron los resultados obtenidos por DELGADO
(2009) para la predicción del contenido de almidón utilizando Espectroscopía de
Reflectancia en el Infrarrojo Cercano (NIRS), considerando el valor promedio de las
muestras analizadas (ANEXO 5).
En el CUADRO 11 se puede apreciar el rendimiento promedio obtenido para ambos
procesos de extracción.
CUADRO 11 Rendimiento promedio en la extracción de almidón.
Metodología Rendimiento en
Base Húmeda * (%)
Rendimiento en
Base Seca* (%)
Centrifugación 8,18 ± 0,64 42,02 ± 3,25
Decantación 8,64 ± 0,92 44,20 ± 4,71
*Valores corresponden a la media de tres repeticiones ± desviación estándar.
42
1) 173-UA-1155
2) 512-UA-1079
3) 476-UA-1537
4) 428-CON-928
5) 458-CON-963
6) 202-UA-1634
7) 461-CON-993
8) 536-UA-1363
9) NG-109
10) NG-120
11) SHEPODY
(variedad comercial)
12) DESIRÉE
(variedad comercial)
FIGURA 12 Muestra de las doce variedades con sus respectivos almidones
obtenidos.
43
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
n)
ñ)
o)
FIGURA 13 Parte de las etapas del proceso de extracción para ambas
metodologías desarrolladas: a) Lavado, b) Corte, c) Molienda, d) Retenido, e)
Muestra de la suspensión obtenida para cada extracción, f) Decantación 1, g)
Decantación 2, h) Decantación 3, i) Centrifuga HITACHI utilizada como parte del
proceso de centrifugación, j) Centrifugación 1, k) Centrifugación 2, l)
Centrifugación 3, m) Filtración, n) Secado, ñ) Tamizado , o) Almidón obtenido.
44
Al evaluar el rendimiento en base húmeda , se obtienen valores para centrifugación de
8,18% y en decantación de 8,64% los cuales están por debajo a los valores obtenidos
por los autores SCOTT et al., 2000, que señalan que el porcentaje de almidón
obtenido en peso fresco (que equivale al rendimiento en base húmeda), corresponde
a valores que fluctúan entre un 13,0% – 16,0 %, lo cual coincide con los trabajos
realizados por JAYAKODY et al., 2004, quien obtuvo un rendimiento de 16,0% en
tubérculos de Innala (Solenostemon rotundifolius) y OJEDA (2008) quien obtuvo un
rendimiento de 13,45 % al utilizar tubérculos de Solanum tuberosum L. ssp. tuberosum
Hawkes ,cultivar azul.
Con respecto al rendimiento en base seca los valores obtenidos para el proceso de
centrifugación corresponden a 42,02% y 44,20% para decantación. Estos valores se
pueden comparar con trabajos realizados por otros autores utilizando cada uno de los
procesos en estudio.
En el caso de la extracción de almidón por centrifugación, ARAUJO et al., 2004 al
utilizar Dioscorea bulbifera, conocida como ñame, que se caracteriza por desarrollar
tubérculos aéreos que crecen del tamaño de una papa y pueden llegar a pesar un kilo,
obtuvo un rendimiento de 28,48% en base seca, lo cual está por debajo del valor en
este estudio.
El proceso de extracción de almidón por decantación fue bastante similar al utilizado
por OJEDA (2008) quien obtiene un rendimiento promedio de 67,45 % en base seca,
lo cual es mucho mayor al obtenido en este estudio por el método de decantación y el
de centrifugación ya que con ambas metodologías utilizadas para la extracción de
almidón no se superó el 45,0% de rendimiento en base seca.
Los resultados obtenidos en ambos procesos de extracción dejan de manifiesto que
queda parte del almidón sin extraer. Esto puede observarse en la FIGURA 14 en el
segundo tamizado que corresponde a la etapa previa antes de comenzar los procesos
45
de separación de almidón, donde aun queda almidón presente en el retenido (lo que
queda sobre la muselina) ,lo cual indica que es posible seguir extrayendo parte de
este.
a)
b)
FIGURA 14. Muestra del retenido que queda después del segundo tamizado: a)
Se puede observar la presencia de almidón, el cual no fue
completamente extraído, b) No se observa la presencia de almidón.
Para establecer si los métodos utilizados presentaban diferencias entre si, se realizó un
análisis multifactorial, para determinar si existen diferencias significativas entre las
metodologías utilizadas en el proceso de extracción. Los resultados se presentan en el
ANEXO 6.
El resultado del análisis muestra que el p-valor es inferior a 0,05 (ANEXO 6.1), por lo
tanto, existen diferencias estadísticamente significativas a un nivel de confianza del
95,0 %. Para establecer estas diferencias se realizó un test de rango múltiple Tukey
HSD a un nivel de confianza de un 95,0%, los resultados obtenidos se presentan en el
ANEXO 6.2, donde el método de centrifugación presenta un mayor promedio en
comparación al de decantación, esto con respecto al rendimiento en base seca (%).
46
En cuanto al tipo de variedad utilizada, el mismo análisis aplicado anteriormente, se
realizó para establecer si existen diferencias significativas. Los resultados obtenidos se
presentan en el ANEXO 6. El análisis muestra que el p-valor es inferior a 0,05 (ANEXO
6.1), por lo tanto, existen diferencias estadísticamente significativas a un nivel de
confianza del 95,0% entre las doce variedades con respecto al rendimiento en
porcentaje de materia seca obtenido. Al aplicar el test de rango múltiple Tukey HSD a
un nivel de confianza de un 95,0% como muestra el ANEXO 6.3, se observa el
comportamiento que presentan las variedades, considerando en promedio ambos
métodos de extracción, las que presentan un mayor rendimiento corresponden a la 10,
5 y 6 que incluso superan a las variedades comerciales 11 y 12 respectivamente. Las
variedades de papa nativa que no superan en promedio un rendimiento del 40,0 %,
corresponden a las variedades 1, 2 ,7 y 8.
Para visualizar de mejor forma lo antes señalado, con los datos obtenidos (ANEXO
4.2), se representan gráficamente estas diferencias en la FIGURA 15. En ella se
presenta el rendimiento promedio de las tres repeticiones considerando el método de
extracción y su respectiva variedad.
45,34
41,28
52,58
44,76
35,9538,24
49,2550,39
42,25
39,62
31,932,65
44,2246,74
42,66
41,0838,7843,23
44,4846,02
39,4638,12
48,62
57,03
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Variedad
Po
rcen
taje
Centrifugación
Decantación
FIGURA 15 Rendimiento promedio obtenido para ambas metodologías
expresadas en porcentaje de base seca.
47
Al considerar cada variedad con su respectivo método de extracción, es posible ver
que existen variedades que superan el rendimiento promedio antes mencionado por
método, que en el caso de centrifugación es de 42,02 % y el de decantación de
44,20%. En el caso de la variedad 10 que corresponde a la variedad de papa nativa
NG-120, en ambos métodos de extracción presenta un rendimiento mayor a un 50,00
% en porcentaje base seca, sin embargo, utilizando el método de decantación se
obtiene un mayor rendimiento. Las otras variedades de las cuales se obtuvo un mayor
rendimiento, son 5 y 6 que también corresponden a variedades de papa nativa, en
ambos casos mediante el proceso de centrifugación se obtuvieron los mayores
rendimientos.
Si se considera la interacción método- variedad con respecto al rendimiento, el p- valor
obtenido es mayor a 0,05 (ANEXO 6.1), por lo tanto no existen diferencias significativas
a un nivel de confianza del 95,0%. Esto indica que la diferencia entre ambos métodos
de extracción es la misma para cualquier variedad con respecto al rendimiento.
4.1.3 Determinación de Pureza. Para poder enviar las muestras al laboratorio
externo fue necesario hacer una sola muestra por variedad y método obteniendo un
total de 24 muestras a analizar. El procedimiento a seguir para cada variedad y
método de extracción fue el siguiente, se tomaron muestras de cada una de sus
correspondientes repeticiones, formando así solo una muestra.
Desde la FIGURA 16 a la FIGURA 19, se presenta de forma gráfica los resultados
obtenidos del laboratorio externo (ANEXO 7) en cuanto a la composición proximal del
producto final, para determinar pureza.
Es importante determinar el contenido de proteínas, debido a que un alto contenido de
proteínas cambia las propiedades físicas de las pastas de almidón influyendo en su
viscosidad y otorgándole una tendencia a espumar junto con un aroma harinoso.
48
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Variedades
Po
rce
nta
je
Centrifugación
Decantación
FIGURA 16 Contenido de proteínas presente en las muestras de almidón por
variedad y método, expresado en g/100g base seca.
Los resultados obtenidos muestran que en el caso del método de centrifugación, los
valores fluctúan entre 0,20% y 0,65% y en decantación 0,12% y 0,59% los cuales se
pueden comparar con trabajos efectuados por otros autores utilizando los métodos en
estudio.
Considerando el método de centrifugación, ARAUJO et al., 2004 obtienen un valor de
0,31% en el contenido de proteínas de Dioscorea bulbifera. Por otra parte OJEDA
(2008) quien utiliza el método de decantación, obtiene un 0,77% en tubérculos de
Solanum tuberosum L. ssp. tuberosum Hawkes ,cultivar azul . Sin embargo, DIAZ (1997)
menciona que el chuño comercial contiene 0,04g/100g base seca, por lo que ambos
métodos de extracción superan el valor establecido al igual que el valor obtenido por
ARAUJO et al., 2004 y OJEDA (2008).
Estos resultados muestran las variedades que presentan un mayor contenido de
proteínas como es la 1, que en centrifugación se obtiene un 0,65% y en decantación
0,59%. La variedad que presenta el menor contenido de proteínas es la variedad 6 con
un 0,12% por el método de decantación.
49
Estos resultados muestran que la suspensión de hidróxido de sodio para solubilizar las
proteínas no asegura una buena separación de estas en ambos procesos, por lo que
los almidones podrían tener la tendencia a espumar y tener un aroma harinoso, sin
embargo esto no es posible verificarlo ya que no existe información sobre el
comportamiento que presentan los almidones de estas variedades.
Con respecto a la presencia de lípidos presentes en el almidón, debe considerarse su
determinación puesto que puede influir sobre el comportamiento reológico de los
almidones, disminuyendo la viscosidad de la pasta y la fuerza del gel. La FIGURA 17
muestra los resultados obtenidos.
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Variedades
Po
rce
nta
je
Centrifugación
Decantación
FIGURA 17 Contenido de lípidos presente en las muestras de almidón por
variedad y método, expresado en g/100g base seca.
Los resultados obtenidos son los siguientes: para el proceso de centrifugación varía
entre 0,0% y 0,16 % y decantación 0,01% y 0,11%. Por su parte ARAUJO et al., 2004
obtiene un 0,22 % en Dioscorea bulbifera al utilizar el método de centrifugación.
Naivikul y D`appolonia (1979), citado por GARIN (1998), encontraron en almidones de
trigo, contenidos de lípidos que variaban entre 0,5% y 0,8%, también indicaron valores
de 0,39% para el haba y 0,46% para la lenteja. Sin embargo, Díaz (1997) menciona
que en relación a almidones comerciales como el chuño y la maicena sus contenidos
son de 0,1 y 0,2 g por 100 g base seca respectivamente.
50
El contenido de lípidos presentes en los almidones de las 12 variedades, son inferiores
a los indicados en almidones procedentes de cultivos como el trigo, maíz entre otros
antes mencionados, lo cual es una gran ventaja sobre el comportamiento reológico de
los almidones y facilitaría su uso posterior en la industria de alimentos.
La cantidad de cenizas presentes en los almidones representa la cantidad de minerales
y sales remanentes que quedaron producto del método de extracción y del contenido
de minerales de la materia prima. Los resultados obtenidos se presentan en la
FIGURA 18 para ambos procesos de extracción.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Variedades
Po
rce
nta
je
Centrifugación
Decantación
FIGURA 18 Contenido de cenizas presente en las muestras de almidón por
variedad y método, expresado en g/100g base seca.
Los rangos en que se encuentran cada uno de ellos son los siguientes: en
centrifugación éste fluctúa entre 0,14% y 0,27% y en decantación entre 0,10% y
0,67%. Estos resultados se pueden comparar con otros estudios efectuados por
ARAUJO et al., 2004 quienes obtienen un 0,26 % de cenizas en almidón de Dioscorea
bulbifera y OJEDA (2008), un 0,12% de cenizas en almidón de papa (cultivar azul)
respectivamente. DÍAZ (1997), señala que el contenido de ceniza en almidones
comerciales como el chuño y la maicena, contienen entre 0,2 g y 0,3 g/100 g base
seca respectivamente.
51
De acuerdo a los resultados obtenidos, las variedades 4 y 5 mediante el método de
decantación están por sobre los valores comerciales, sin embargo, mediante el método
de centrifugación se obtienen valores dentro del rango establecido comercialmente, por
lo que seria ideal su utilización como método de extracción considerando una mejor
pureza en lo que a cenizas corresponde.
La pureza se refiere a la proporción de almidón puro en relación al almidón obtenido,
los resultados obtenidos para cada variedad por método de extracción, se muestran
en la FIGURA 19.
98
98,2
98,4
98,6
98,8
99
99,2
99,4
99,6
99,8
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Variedades
Po
rce
nta
je
Centrifugación
Decantación
FIGURA 19 Representación gráfica de la pureza en las muestras de almidón por
variedad y método, expresado en g/100g base seca.
Los valores obtenidos para cada método son los siguientes: centrifugación oscila entre
99,20% y 99,60% y en decantación 98,79% y 99,58% al igual que ARAUJO et al., 2004
quien informa un valor de 98,54%. Si se compara con los resultados obtenidos por
OJEDA (2008), quien obtiene una pureza de 89,52%, ambos procesos de extracción
son efectivos, pese al elevado contenido de proteínas en ambos procesos de
extracción. De todas formas los resultados muestran una buena separación de las
impurezas, demostrando la eficiencia de ambas metodologías propuestas en lo que a
pureza corresponde.
52
Con respecto a la humedad presente en el producto final el CUADRO 12 muestra los
resultados obtenidos de forma experimental (ANEXO 8) y los resultados entregados
por el laboratorio externo (ANEXO 7).
CUADRO 12. Humedad en almidones obtenidos.
Variedad Método Humedad 1* Humedad 2*
173-UA-1155 Centrifugación 9,06 8,70
Decantación 10,31 10,21
512-UA-1079 Centrifugación 9,67 10,12
Decantación 11,21 11,18
476-UA-1537 Centrifugación 10,57 10,86
Decantación 11,47 10,89
428-CON-928 Centrifugación 9,58 9,26
Decantación 9,67 9,11
458-CON-963 Centrifugación 7,41 8,74
Decantación 8,49 8,65
202-UA-1634 Centrifugación 10,49 10,37
Decantación 9,93 10,14
461-CON-993 Centrifugación 7,29 8,38
Decantación 8,10 8,48
536-UA-1363 Centrifugación 6,94 8,48
Decantación 7,12 8,18
NG-109 Centrifugación 7,96 9,62
Decantación 7,63 9,14
NG-120 Centrifugación 6,06 8,24
Decantación 7,51 9,39
SHEPODY Centrifugación 10,34 10,92
Decantación 10,51 11,36
DESIRÉE Centrifugación 9,24 10,25
Decantación 9,73 10,32
Humedad 1*: Obtenida de forma experimental, valor promedio de 3 repeticiones.
Humedad 2*: Obtenida por laboratorio externo.
53
El contenido de humedad resultante de cada proceso guarda relación con la
temperatura y tiempo empleado en el secado, junto con la capacidad de retención de
humedad de los almidones, que está determinada por su capacidad higroscópica y por
el contenido de minerales. Los valores obtenidos del contenido de humedad por cada
método de extracción son los siguientes: centrifugación varía entre 8,24% y 10,92% y
en decantación oscila entre un 8,18 %y 11,36%.
De acuerdo a lo señalado por MONTALDO (1984), el almidón debe contener una
humedad entre 10-12%, aunque CHILE, MINISTERIO DE SALUD (2003), permite
hasta un máximo de 18%.En ambos métodos de extracción se obtienen resultados
conforme a este parámetro de control para que el producto se mantenga estable y no
desarrolle hongos durante su almacenamiento.
54
5 CONCLUSIONES
Existieron diferencias de rendimiento entre los dos métodos de extracción de
almidón ensayados y entre las variedades estudiadas.
Se identificaron variedades que presentan mayores rendimientos, lo cual puede
contribuir a estimular el uso de estas variedades de papa nativa que aun no son
utilizadas de forma masiva, tanto para su consumo directo como para su
industrialización.
Se sugiere mejorar el rendimiento de almidón mediante la adición de una mayor
cantidad de agua en las etapas de molienda y tamizado de los procedimientos de
extracción ensayados.
Se puede implementar como metodología a nivel de laboratorio el proceso de
extracción por centrifugación, considerando la reducción del tiempo de proceso y la
obtención de almidones con alta pureza.
55
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62
ANEXOS
63
ANEXO 1. VARIEDADES DE PAPA UTILIZADAS.
Variedad
Descripción pulpa
(Color)
1 173-UA-1155 Amarillo
2 512-UA-1079 Amarillo pálido
3 476-UA-1537 Amarillo
4 428-CON-928 Morado con crema
5 458-CON-963 Amarillo
6 202-UA-1634 Morada con pigmentos amarillos
7 461-CON-993 Amarillo
8 536-UA-1363 Amarillo
9 NG-109 Amarillo pálido
10 NG-120 Amarillo
11 SHEPODY Amarillo pálido
12 DESIRÉE Amarillo
64
ANEXO 2. REGISTRO DE PESO DE LOS ALMIDONES (g), OBTENIDOS POR
MÉTODO.
Variedad Método R1 R2 R3 Promedio
173-UA-1155
Centrifugación 65,66 66,22 79,41 70,43 ± 7,78
Decantación 80,82 87,14 78,52 82,16 ± 4,46
512-UA-1079
Centrifugación 63,73 68,46 77,58 69,92 ± 7,04
Decantación 80,10 88,01 91,35 86,49 ± 5,78
476-UA-1537
Centrifugación 77,13 89,02 78,01 81,39 ± 6,63
Decantación 98,09 101,22 84,29 94,53 ± 9,01
428-CON-928
Centrifugación 81,43 90,44 105,49 92,45 ± 12,16
Decantación 93,11 87,69 111,29 97,36 ± 12,36
458-CON-963
Centrifugación 81,78 81,31 87,92 83,67 ± 3,69
Decantación 79,44 77,06 85,70 80,73 ± 4,46
202-UA-1634
Centrifugación 103,23 86,51 100,59 96,78 ± 8,99
Decantación 113,66 71,08 69,80 84,85 ± 24,96
461-CON-993
Centrifugación 90,65 80,24 79,34 83,41 ± 6,29
Decantación 92,70 74,73 86,40 84,61 ± 9,12
536-UA-1363
Centrifugación 66,37 60,56 71,01 65,98 ± 5,24
Decantación 75,27 63,12 87,76 75,38 ± 12,32
NG-109
Centrifugación 73,30 79,56 78,27 77,04 ± 3,31
Decantación 62,39 81,60 76,27 73,42 ± 9,92
NG-120
Centrifugación 78,80 80,62 93,36 84,26 ± 7,93
Decantación 84,16 91,06 98,95 91,39 ± 7,40
SHEPODY
Centrifugación 79,33 90,14 88,91 86,13 ± 5,92
Decantación 104,01 98,56 90,04 97,54 ± 7,04
DESIRÉE
Centrifugación 79,91 84,55 75,88 80,11 ± 4,34
Decantación 83,08 75,85 75,48 78,14 ± 4,29
65
ANEXO 3. VALORES OBTENIDOS DE HUMEDAD Y MATERIA SECA EN
MATERIA PRIMA.
Variedad Método R1 R2 Promedio
173-UA-1155
Humedad 69,61 70,59 70,1 ± 0,49
Materia seca 30,39 29,41 29,90 ± 0,49
512-UA-1079
Humedad 69,74 68,95 69,35 ± 0,39
Materia seca 30,26 31,05 30,66 ± 0,40
476-UA-1537
Humedad 72,25 71,18 71,72 ± 0,53
Materia seca 27,75 28,82 28,29 ± 0,53
428-CON-928
Humedad 69,22 70,22 69,72 ± 0,50
Materia seca 30,78 29,78 30,28 ± 0,50
458-CON-963
Humedad 76,02 77,64 76,83 ± 0,81
Materia seca 23,98 22,36 23,17 ± 0,81
202-UA-1634
Humedad 72,82 71,86 72,34 ± 0,48
Materia seca 27,18 28,14 27,66 ± 0,48
461-CON-993
Humedad 69,17 70,60 69,89 ± 0,72
Materia seca 30,83 29,40 30,12 ± 0,71
536-UA-1363
Humedad 74,80 74,76 74,78 ± 0,02
Materia seca 25,20 25,24 25,22 ± 0,02
NG-109
Humedad 76,59 75,99 76,29 ± 0,30
Materia seca 23,41 24,01 23,71 ± 0,30
NG-120
Humedad 77,03 78,54 77,79 ± 0,76
Materia seca 22,97 21,46 22,22 ± 0,75
SHEPODY
Humedad 70,83 71,90 71,37 ± 0,53
Materia seca 29,17 28,10 28,64 ± 0,54
DESIRÉE
Humedad 76,06 75,45 75,76 ± 0,31
Materia seca 23,94 24,55 24,25 ± 0,31
Promedio general contenido de humedad 72,99 ± 0,22
Promedio general contenido de materia seca 27,01 ± 0,22
66
ANEXO 4. RENDIMIENTOS
ANEXO 4.1 Rendimiento en base húmeda (%).
Variedad Método R1 R2 R3 Promedio
173-UA-1155
Centrifugación 6,61 6,78 7,99 7,13 ± 0,75
Decantación 8,14 8,92 7,90 8,32 ± 0,53
512-UA-1079
Centrifugación 6,71 6,87 7,83 7,14 ± 0,61
Decantación 8,43 8,83 9,22 8,83 ± 0,39
476-UA-1537
Centrifugación 7,74 8,98 7,82 8,18 ± 0,69
Decantación 9,84 10,21 8,44 9,50 ± 0,93
428-CON-928
Centrifugación 8,20 9,24 10,58 9,34 ± 1,19
Decantación 9,38 8,95 11,16 9,83 ± 1,17
458-CON-963
Centrifugación 8,20 8,24 9,12 8,52 ± 0,52
Decantación 7,97 7,81 8,89 8,22 ± 0,59
202-UA-1634
Centrifugación 10,59 9,15 10,08 9,94 ± 0,73
Decantación 11,66 7,52 7,00 8,73 ± 2,56
461-CON-993
Centrifugación 9,11 8,14 7,96 8,40 ± 0,62
Decantación 9,31 7,58 8,67 8,52 ± 0,88
536-UA-1363
Centrifugación 6,68 6,07 7,11 6,62 ± 0,52
Decantación 7,57 6,32 8,79 7,56 ± 1,23
NG-109
Centrifugación 7,36 8,04 7,84 7,75 ± 0,35
Decantación 6,26 8,24 7,64 7,38 ± 1,02
NG-120
Centrifugación 8,07 8,14 9,36 8,52 ± 0,73
Decantación 8,62 9,20 9,92 9,25 ± 0,65
SHEPODY
Centrifugación 7,94 9,02 8,91 8,62 ± 0,59
Decantación 10,42 9,86 9,02 9,77 ± 0,70
DESIRÉE
Centrifugación 8,01 8,46 7,60 8,02 ± 0,43
Decantación 8,32 7,59 7,56 7,82 ± 0,43
67
ANEXO 4.2 Rendimiento en base seca (%).
Variedad Método R1 R2 R3 Promedio
173-UA-1155 Centrifugación 30,31 31,05 36,60 32,65 ± 3,44
Decantación 37,31 40,86 36,19 38,12 ± 2,44
512-UA-1079 Centrifugación 29,99 30,71 35,00 31,90 ± 2,71
Decantación 37,69 39,48 41,22 39,46 ± 1,77
476-UA-1537 Centrifugación 37,49 43,50 37,87 39,62 ± 3,37
Decantación 47,68 49,46 40,91 46,02 ± 4,51
428-CON-928 Centrifugación 37,11 41,79 47,86 42,26 ± 5,39
Decantación 42,43 40,52 50,50 44,48 ± 5,29
458-CON-963 Centrifugación 48,50 48,71 53,96 50,39 ± 3,09
Decantación 47,11 46,16 52,59 48,62 ± 3,47
202-UA-1634 Centrifugación 52,47 45,33 49,96 49,25 ± 3,62
Decantación 57,77 37,25 34,67 43,23 ± 12,66
461-CON-993 Centrifugación 41,44 37,04 36,24 38,24 ± 2,80
Decantación 42,38 34,49 39,46 38,78 ± 3,99
536-UA-1363 Centrifugación 36,27 32,97 38,62 35,96 ± 2,84
Decantación 41,14 34,36 47,73 41,08 ± 6,69
NG-109 Centrifugación 42,51 46,44 45,33 44,76 ± 2,03
Decantación 36,18 47,63 44,17 42,66 ± 5,87
NG-120 Centrifugación 49,76 50,24 57,74 52,58 ± 4,48
Decantación 53,15 56,74 61,20 57,03 ± 4,03
SHEPODY Centrifugación 38,02 43,18 42,63 41,28 ± 2,83
Decantación 49,85 47,21 43,17 46,74 ± 3,37
DESIRÉE Centrifugación 45,25 47,80 42,97 45,34 ± 2,42
Decantación 47,05 42,88 42,75 44,22 ± 2,45
68
ANEXO 5. CONTENIDOS DE ALMIDÓN EN BASE SECA (%) OBTENIDO POR
NIRS.
Contenido de almidón en base seca g almidón /100g muestra (%)
Variedad R1 R2 R2 R4 R5 Promedio
1 72,20 78,51 73,96 71,77 73,26 73,94 ± 2,70
2 75,84 75,75 75,32 76,13 74,14 75,44 ± 0,78
3 74,03 72,04 70,77 73,56 72,45 72,57 ± 1,29
4 72,60 74,46 73,45 80,30 71,23 74,41 ± 3,50
5 74,19 72,99 72,94 72,68 73,78 73,23 ± 0,64
6 82,62 74,53 79,27 71,64 73,85 76,38 ± 4,46
7 74,37 73,39 73,06 73,14 76,37 74,07 ± 1,39
8 74,86 72,09 85,34 80,10 71,10 76,70 ± 5,96
9 73,04 72,16 71,87 72,12 71,33 72,10 ± 0,62
10 72,50 72,27 75,06 73,67 73,12 73,32 ± 1,11
11 76,38 77,44 74,24 72,81 68,97 73,97 ± 3,33
12 66,00 79,51 70,99 62,70 71,77 70,19 ± 6,40
13 71,19 73,81 72,83 67,13 64,56 69,90 ± 3,93
14 66,79 69,96 71,72 71,08 70,38 69,99 ± 1,91
15 74,05 74,26 75,44 74,16 69,58 73,50 ± 2,26
16 71,64 72,83 67,35 72,06 69,63 70,70 ± 2,22
17 69,79 73,16 74,08 76,49 69,94 72,69 ± 2,85
18 74,19 71,86 70,51 71,20 64,58 70,47 ± 3,57
Promedio general del contenido de almidón 72,98 ± 2,73
FUENTE: DELGADO, 2009.
69
ANEXO 6. ANALISIS ESTADÍSTICO PARA RENDIMIENTO, CONSIDERANDO
MÉTODO DE EXTRACCIÓN Y VARIEDAD.
ANEXO 6.1 Resultado análisis multifactorial para rendimiento (ANDEVA).
Fuente Suma de
Cuadrados Gl Media
Cuadratica
Coeficiente
F p- valor
Principales Efectos
A: Método 85,9798 1 85,9798 4,17 0,0466
B: Variedad 2092,31 11 190,21 9,23 0,0000
INTERACCIÓN
AB 295,418 11 26,8562 1,30 0,2517
Residual 989,036 48 20,6049
Total 3462,74 71
ANEXO 6.2 Prueba de rangos múltiples para rendimiento considerando los
métodos de extracción, método Tukey HSD 95% de confianza.
Método Promedio Grupos homogéneos
Centrifugación 42,0183 x
Decantación 44,2039 X
70
ANEXO 6.3 Prueba de rangos múltiples para rendimiento considerando las 12
variedades de papa, método Tukey HSD 95% de confianza.
Variedad Promedio Grupos homogéneos
1 35,3867 x
2 35,6817 x x
7 38,5083 x x
8 38,5150 x x
3 42,8183 x x x
4 43,3683 x x x
9 43,7100 x x x
11 44,0100 x x x
12 44,7833 x x
6 46,2417 x x
5 49,5050 x x
10 54,8050 x
71
ANEXO 7. RESULTADOS OBTENIDOS DE LA COMPOSICIÓN PROXIMAL DE LOS
ALMIDONES (laboratorio externo).
Variedad Método Proteínas Lípidos Cenizas Humedad Pureza
173-UA-1155 Centrifugación 0,65 0,00 0,16 8,70 99,20
Decantación 0,59 0,09 0,10 10,21 99,22
512-UA-1079 Centrifugación 0,22 0,16 0,16 10,12 99,46
Decantación 0,39 0,05 0,10 11,18 99,46
476-UA-1537 Centrifugación 0,35 0,00 0,18 10,86 99,47
Decantación 0,16 0,05 0,22 10,89 99,57
428-CON-928 Centrifugación 0,26 0,00 0,18 9,26 99,56
Decantación 0,19 0,06 0,67 9,11 99,09
458-CON-963 Centrifugación 0,24 0,06 0,24 8,74 99,46
Decantación 0,27 0,03 0,90 8,65 98,79
202-UA-1634 Centrifugación 0,25 0,01 0,14 10,37 99,60
Decantación 0,12 0,07 0,25 10,14 99,56
461-CON-993 Centrifugación 0,33 0,03 0,24 8,38 99,40
Decantación 0,22 0,11 0,29 8,48 99,37
536-UA-1363 Centrifugación 0,24 0,11 0,25 8,48 99,40
Decantación 0,39 0,05 0,30 8,18 99,27
NG-109 Centrifugación 0,37 0,03 0,20 9,62 99,39
Decantación 0,23 0,03 0,20 9,14 99,54
NG-120 Centrifugación 0,20 0,02 0,22 8,24 99,57
Decantación 0,20 0,02 0,20 9,39 99,58
SHEPODY Centrifugación 0,20 0,03 0,27 10,92 99,51
Decantación 0,13 0,01 0,27 11,36 99,58
DESIREÉ Centrifugación 0,25 0,02 0,16 10,25 99,57
Decantación 0,43 0,06 0,35 10,32 99,16
72
ANEXO 8. RESULTADOS OBTENIDOS EN LA DETERMINACIÓN DE HUMEDAD
DE LOS ALMIDONES OBTENIDOS DE FORMA EXPERIMENTAL.
Variedad Método R1 R2 R3 Promedio
173-UA-1155
Centrifugación 8,23 11,94 7,01 9,06 ± 2,57
Decantación 7,88 15,09 7,95 10,31 ± 4,14
512-UA-1079
Centrifugación 8,12 10,27 10,61 9,67 ± 1,35
Decantación 8,19 14,22 11,22 11,21 ± 3,02
476-UA-1537
Centrifugación 9,12 12,03 10,56 10,57 ± 1,46
Decantación 9,45 13,49 11,47 11,47 ± 2,02
428-CON-928
Centrifugación 8,94 11,11 8,68 9,58 ± 1,33
Decantación 8,01 11,60 9,39 9,67 ± 1,87
458-CON-963
Centrifugación 5,29 10,18 6,75 7,41 ± 2,51
Decantación 6,97 9,63 8,87 8,49 ± 1,37
202-UA-1634
Centrifugación 10,87 10,75 9,86 10,49 ± 0,55
Decantación 11,90 8,72 9,17 9,93 ± 1,72
461-CON-993
Centrifugación 6,14 7,40 8,34 7,29 ± 1,10
Decantación 6,48 8,71 9,10 8,10 ± 1,41
536-UA-1363
Centrifugación 5,83 6,25 8,75 6,94 ± 1,58
Decantación 5,22 6,34 9,80 7,12 ± 2,39
NG-109
Centrifugación 5,76 8,62 9,51 7,96 ± 1,96
Decantación 4,26 9,09 9,55 7,63 ± 2,93
NG-120
Centrifugación 5,00 5,85 7,34 6,06 ± 1,18
Decantación 5,92 7,23 9,38 7,51 ± 1,75
SHEPODY
Centrifugación 10,48 10,82 9,73 10,34 ± 0,56
Decantación 10,89 11,48 9,16 10,51 ± 1,21
DESIRÉE
Centrifugación 10,81 8,64 8,27 9,24 ± 1,37
Decantación 10,57 9,32 9,31 9,73 ± 0,72