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QU

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qu mica de los cereales 1. introducci n 2. anatom a del grano: composici n general 3. componentes principales de los cereales 4. almid n y almidones modificados – PowerPoint PPT presentation

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Title: QU


1
QUÍMICA DE LOS CEREALES
  • 1. INTRODUCCIÓN
  • 2. ANATOMÍA DEL GRANO COMPOSICIÓN GENERAL
  • 3. COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS CEREALES
  • 4. ALMIDÓN Y ALMIDONES MODIFICADOS
  • 5. QUÍMICA DE LA PANIFICACIÓN

2
1. INTRODUCCIÓN
  • Fuente principal de alimentos para el hombre
  • Se cultivan trigo, arroz, maíz, cebada, sorgo,
    avena, mijo, centeno y triticale (cruce de trigo
    y centeno)
  • Producción mundial aprox. 1 600 millones de Tm
    (arroz, trigo y maíz, 3/4 partes)
  • Consumo- Trigo pan y otros productos
    horneados- Arroz alimento básico en Oriente
    (88)- Maíz fundamentalmente América del Sur-
    Sorgo y mijo grandes áreas de Africa
  • Uso- consumo directo- piensos- Industrial
    almidón (maíz), cerveza (cebada), aceite
    comestible

3
2. ANATOMÍA DEL GRANO COMPOSICIÓN GENERAL
  • Además, los granos de arroz, avena y cebada
    presentan una cubierta lignocelulósica
    (cascarilla)

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COMPONENTES SEGÚN CAPAS DEL GRANO
  • Pericarpio rico en celulosa
  • Testa (o tegmen) sustancia grasa
    pigmentos (coloración típica del grano)
  • Capa de aleurona glóbulos de grasa y proteína
  • Endospermo rico en almidón. Poca proteína y
    grasa
  • Germen rico en lípidos y proteínas. Poco
    almidónEl endospermo forma el 70-83 del peso
    del grano, las capas más externas del salvado
    junto con la capa de aleurona hasta el 15 y el
    germen del 2-11

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3. COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS CEREALES3.1.
HIDRATOS DE CARBONO
  • Almidón
  • Hemicelulosas (pentosanas)
  • Celulosa
  • Mono y oligosacaridos- sacarosa (di)- rafinosa
    (tri)

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3.2. PROTEÍNAS
  • Concentración no uniforme alta concentración en
    las capas más externas del endospermo
    (subaleurónicas), en la capa de aleurona y en el
    germen OJO MOLIENDA
  • Fundamentalmente- prolaminas (solubles alcohol
    70)......GLIADINAS (trigo, 69)- glutelinas
    (insolubles alcohol 70 y disol.salinas)...GLUTENI
    NAS (trigo,16) (arroz,
    80) GLIADINAS GLUTENINAS GLUTEN
  • Además albúminas y globulinas (alta activ.
    enzimática)
  • Son proteínas de bajo VB, deficitarias en lisina

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3.3. LÍPIDOS
  • Contenido medio 1-4 del peso del grano (avena
    9-10)
  • Distribución testa y aleurona (80), germen.
  • Fundamentalmente triacilglicéridos y fosfolípidos
  • También mono y diglicéridos y A.G. libres
  • Existe una fracción que se encuentra químicamente
    combinada al almidón lípidos por hidrólisis
    (sólo se extraen con eter tras hidrólisis)

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3.4. VITAMINAS Y MINERALES
  • Vitaminas del grupo B niacina, ac. pantoténico,
    piridoxina, tiamina
  • Minerales P, K, Mg (fosfatos y sulfatos de K, Mg
    y Ca, 85)
  • Ácido fítico (hexafosfato de mioinositol)Fitina
    sal Ca 2 /Mg 2 del ácido fíticoImportancia en
    nutrición- el P fítico se asimila mal- además
    es quelante ----gt disminuye la asimilación de
    otros iones (Ca, Mg, Zn, Fe, Cu...) (existen
    fitasas termorresistentes que actuan durante la
    panificación, hidrolizando la fitina y liberando
    el grupo fosfato)

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4. ALMIDÓN Y ALMIDONES MODIFICADOS4.1. EL
ALMIDÓN
  • Se encuentra en el endospermo de cereales en
    forma de gránulos de distinto tamaño y forma
    según cereal
  • Birrefringentes cruz de Malta bajo luz
    polarizada----gt desaparece durante la
    gelatinización

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4.1.2. PROPIEDADES DE LOS CONSTITUYENTES DEL
ALMIDÓN
  • A) AMILOSA- Se dispersa en agua /Q- Al enfriar
    -----gt GELIFICA O RETROGRADAFundamento en
    agua/ Q las cadenas lineales de la amilosa están
    desordenadas, y al enfriarse se asocian por
    puentes de H en un retículo que solidifica en
    forma de gel GELIFICA si la disolución de
    amilosa es diluída o se enfría muy lentamente,
    las moléculas lineales se ordenan en haces
    cristalinos que precipitan RETROGRADA

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B) AMILOPECTINA
  • Poca tendencia a retrogradar
  • Agua/ Q ---gt disoluciones viscosas que no
    gelifican al enfriar ( por la estructura
    ramificada)

Los almidones normales tienen 20-25 de
amilosa, las variedades céreas es casi todo
amilopectina
Importante no confundir gelatinización con
gelificación
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GELATINIZACIÓN Proceso de hinchamiento y
ruptura de los gránulos de almidón. A la tª de
gelatinización (55- 75ºC, según cereales) el
gránulo pierde su estructura organizada y ya no
se observa la cruz de Malta La tª de
gelatinización marca el nivel energético por
encima del cual se pueden empezar a disociar los
puentes de H entre cadenas vecinasGELIFICACIÓN
Proceso de formación de un gel Al enfriarse
las soluciones calientes de almidón por unión
entrecruzada de cadenas de amilosa
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4.1.3. ALMIDONES MODIFICADOS
  • Almidón ingrediente usual en la preparación de
    distintos tipos de alimentos (sopas,
    precocinados, postres...)
  • En cada alimento ha de aportar diferentes
    características- consistencia al paladar-
    viscosidad- formación de geles
  • Ha de suministrar estabilidad en la fabricación y
    almacenamiento
  • Necesidad de preparar distintos almidones
    modificados con distintas características, por lo
    que se someten a - modificación física
    pregelatinización-modificación química
    oxidación, esterificación...

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ALMIDONES MODIFICADOS MÁS IMPORTANTES
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PROCESOS MÁS COMUNES PARA LA OBTENCIÓN DE
ALMIDONES MODIFICADOSA) PREGELATINIZACIÓN
  • Obtención a partir de almidón que ha sido cocido
    o gelatinizado (pasta agua- almidón entre
    rodillos calientes) y luego secado
  • Características hincha en frío
  • Aplicación- bebidas instantáneas de cacao-
    postres instantáneos

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B) FLUIDIFICACIÓN POR ÁCIDOS
  • Obtención calentar a tª suave (50ºC) una
    suspensión de almidón en HCl diluído filtrar
    lavar secar
  • Características se produce hidrólisis parcial de
    amilosa y amilopectina (desramificación)-
    producto que en caliente presenta baja
    viscosidad- al enfriar retrograda y gelifica
    mejor que el almidón natural
  • Aplicación- caramelos- confites de estructura
    gomosa

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C) INTRODUCCIÓN DE CADENAS LATERALES EN LOS
GRUPOS OH C1. Por enlace éter
  • Fórmula
  • Características - disminuye la ordenación
    cristalina por lo que disminuye la tª de
    gelatinización- hay más átomos de O que forman
    puentes de H con el agua --gt absorben y retienen
    más agua --gt mayor capacidad de hinchamiento- el
    impedimento de las cadenas laterales hace que
    gelifiquen mal y no retrograden --gt soluciones
    frías viscosas
  • Aplicación salsas o cremas espesas para platos
    congelados (retienen agua --gt disminuye exudación
    en congelación/ descongelación)

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C2. Por formación de éster fosfórico
  • Fórmula
  • Características- la presencia de grupos fosfato
    disminuye la tª de gelatinización- hinchan mucho
    en agua fría- se pueden obtener pastas de
    elevada viscosidad, transparentes, que no
    retrogradan
  • Aplicación - textil- papelera- alimentaria
    (alimentos que han de sufrir congelación/
    descongelación)

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C3. Por formación de grupos de éster acético
  • Fórmula
  • Características - disminuyen la tª de
    gelatinización- disminuyen la capacidad de
    retrogradación y gelificación- no aumenta la
    retención de agua- dan soluciones claras y
    estables
  • Aplicación - lacas y barnices- seda al
    acetato- película fotográfica- poco uso en la
    industria alimentaria

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C4. Introducción de cadenas laterales iónicas
  • Fórmula
  • Características los grupos iónicos confieren una
    elevada capacidad de solvatación, por lo que-
    aumenta la capacidad de retención de agua-
    hincha muy rápidamente
  • Aplicación - espesante en la industria
    alimentaria- industria textil y papelera

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D. ALMIDONES OXIDADOS
  • Obtención tratamiento con- ácido peryódico
    más usado en papeleras y curtidos- hipoclorito
    autorizado para alimentación oxidación del
    C6 a carboxilo, otros OH a carbonilo, e
    hidrólisis de las cadenas
  • Características- tª de gelatinización y
    viscosidad menor que en almidón natural- pastas
    muy estables al enfriamiento (poca retrogradación
    y gelificación)
  • Aplicación- chocolate instantáneo ( alimentos
    con alto de sólidos y viscosidad moderada)

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E. ALMIDONES CON ENLACES CRUZADOS
  • Obtención reacción con oxicloruro de P,
    tripolifosfato Na, dialdehídos y dianhídridos
    terminales, epiclorhidrina (fórmulas)
  • Características- menor absorción de agua-
    gelatiniza a tª más altas- da soluciones más
    viscosas cuanto mayor es su tamaño molecular-
    gran estabilidad a tratamientos térmicos y ácidos
  • Aplicación- alimentos que han de sufrir
    esterilización o han de prepararse a pH ácido)

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5. QUÍMICA DE LA PANIFICACIÓN5.1. FASES DE LA
PANIFICACIÓNa) AMASADO
  • Mezcla de harina, agua, sal y levadura---gt
    obtención de la masa panaria (elástica)
  • Funciones- hidratación de los componentes-
    desarrollo de la masa se va formando la red de
    gluten que englobará al CO2- incorporación de
    aire

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b) FERMENTACIÓN las levaduras fermentan los
azúcares (25-30ºC) -----gt desprenden CO2 y aromas
  • azúcares que fermentan- preexistentes
    inicialmente....se agotan rápidamente- las
    amilasas producen maltosa y glucosa (desde que
    existe humedad suficiente)
  • aparición de aromas (compuestos volátiles)-
    alcoholes y aldehídos ---gt aroma típico a pan
    cocido
  • desprendimiento CO2- gracias a su elasticidad
    la masa panaria pude retener el gas generado-
    aumenta su volumen ---gt la masa se esponja

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c) COCCIÓN se forma el pan por endurecimiento de
la masa con dos partes diferenciadas
  • corteza (tª gt 100ºC)- producida por evaporación
    de agua (dura)- en ella se produce
    caramelización de azúcares y R. Maillard ---gt
    formación de color
  • miga (tª lt 100ºC)- actividad de las levaduras
    con desprendimiento de CO2 (impulso horno)-
    gelatinización del almidón (55ºC)- coagulación
    del gluten (gt 70ºC)

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5.2. PAPEL DE LAS PROTEÍNAS EN LA
PANIFICACIÓN5.2.1. Proteínas no enzimáticas
gluteninas y gliadinas
  • Las proteínas constituyen el 9-13 del peso de
    la harina
  • El 85 de ellas ( agua) tienen la capacidad de
    formar GLUTEN
  • GLUTEN (confiere a la masa capacidad de retener
    gas)- Aislamiento sometiendo a la masa a
    trabajo mecánico bajo corriente de agua- El
    gluten aislado aumenta cohesividad
    extensibilidad elasticidad

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Proteínas que componen el gluten
  • Gluteninas (16 aprox.)- son glutelinas ---gt
    solubles en ácidos y bases diluidas- de elevado
    Pm- con agua forman una masa muy tenaz y
    elástica
  • Gliadinas (69 aprox.)- son prolaminas ---gt
    solubles en alcohol al 70- de bajo Pm- con
    agua forman una masa fluida y poco elásticaAsí,
    el gluten presenta propiedades intermediasEl
    resto de proteínas de la harina (15 aprox.) son
    albúminas (solubles en agua) y globulinas (
    solubles en Na Cl) ---gt fundamentalmente
    proteínas enzimáticas

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  • El elevado Pm de las gluteninas es debido a a
    asociación de cadenas de lt Pm mediante puentes
    S-S intermoleculares- Si -S-S-
    ------------------gt -SH SH- pierde sus
    propiedades mecánicas adquiere prop.
    viscoelásticas semejantes a las
    gliadinas

reducción
FUERZA DE LAS HARINASa) harinas fuertes
retienen CO2, dan panes esponjados
(gluteninas con muchos S-S ---gt est.
reticular) b) harinas flojas panes más densos
(gluteninas con pocos -S-S-, y Pm bajo)
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MEJORANTES DE LAS HARINASLa adición de agentes
químicos permite regular la proporción relativa
de enlaces cruzados y modificar las
características reológicas de la masa
  • a) Agentes oxidantes para aumentar la fuerza de
    las harinas - bromatos- persulfatos- vitamina
    C (dehidroascórbico)Produce- mantenimiento de
    S-S- formación de nuevos S-S

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  • b) Agentes reductores para harinas con demasiada
    fuerza, poco extensibles- Na H SO3 (sulfitos)-
    Cisteína (-SH)- Glutatión (tripéptido)Producen
    - ruptura de S-S- disminución tiempo amasado-
    mejora propiedades reológicas de la masa

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5.2.2. Proteínas enzimáticas amilasas
  • a - amilasa liberan dextrinas (8-14 unidades
    glucosa)- hidrolizan enlaces a (1--gt4)- al
    azar, rompen enlaces internos a ambos lados de
    las ramificaciones- no hidrolizan enlaces a
    (1--gt6) (respetan ramificaciones)- liberan
    fragmentos más cortos (dextrinas).......y luego,
    maltosa/ maltotriosa- la actividad a-amilolítica
    es elevada en la maduración del grano
    baja en el grano maduro

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  • b - amilasa liberan maltosa (2 unidades
    glucosa)- hidrolizan enlaces a (1--gt4)-
    empiezan el ataque sólo por extremo reductor -
    no hidrolizan enlaces a (1--gt6) (respetan
    ramificaciones)- liberan maltosa- queda
    dextrina limite residual-la actividad b
    -amilolítica es elevada en la maduración del
    grano se mantiene en el grano maduroLos
    enlaces a (1--gt6) son hidrolizados por otras
    enzimas (glucoamilasas o amiloglucosidasas) ---gt
    glucosa maltosa

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  • Las amilasas actúan- desde el
    amasado........mezclado de ingredientes para dar
    la masa panaria- hasta la cocción.........en que
    se desnaturalizan (a - amilasa
    termorresistente)
  • Aportan maltosa para la fermentación (por las
    levaduras)- la velocidad de formación de la
    maltosa depende de la concentración de amilasas y
    de de álmidón utilizable

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Es importante la b-amilasa/ a-amilasa
(normalmente gt de b)
  • si hay elevada actividad a- amilolítica (p.e. en
    harinas de trigo con muchos granos germinados)-
    se forma mucha de dextrina- debilita la miga,
    se hace más pastosa y pegajosa
  • si hay una actividad a- amilolítica intermedia-
    dextrinas adecuado- durante la cocción se
    produce pirólisis de las dextrinas- producción
    de miga y corteza del pan adecuadas
  • si hay una baja actividad a- amilolítica -
    dextrinas bajo- producción de corteza pálida,
    poco quebradiza- en últimas fases de cocción
    faltan azúcares---gt falta CO2---gt el pan no
    levanta

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  • la actividad actividad b- amilolítica - da
    elevada de maltosa- se forma color tostado-
    se forma aroma - producción de gases
  • Posibilidad de adecuación de la actividad
    enzimática por adición de enzimas industriales

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5.3. PAPEL DE LOS LÍPIDOS EN LA PANIFICACIÓN
  • 25 de los lípidos está ligados al almidón ( a
    las cadenas helicoidales de la amilosa en el
    interior del grano)
  • Lípidos libres- triglicéridos (55)-
    glicolípidos (galactosilgliceridos)-
    fosfolípidos (lecitinas)
  • En la panificación, los lípidos que cumplen
    misión más importante son los polares
    (fosfolípidos y glicolípidos)- agentes
    humectantes facilitan hidratación de la harina-
    permiten ordenación y desplazamiento de
    proteínas en el amasado- lípidos polares
    proteína--gtasociaciones en doble capa-la adición
    de glicolípidos aumenta la calidad de la masa
    panaria porque liga el almidón y las glutelinas

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5.4. PAPEL DE LOS HIDRATOS DE CARBONO EN LA
PANIFICACIÓN
  • a) ALMIDÓN- diluye el gluten dando consistencia
    adecuada a la masa- fuente de maltosa y glucosa
    para la fermentación- gelatiniza y retiene
    agua---gt contribuye a la textura del pan- causa
    principal del valor calórico del pan
  • b) HEMICELULOSAS SOLUBLES EN AGUA- producen
    absorción de H2O ---gt mejora el volumen del pan y
    su textura- disminuye tiempo de amasado
  • c) AZÚCARES- contribuyen al sabor del pan-
    constituyen el sustrato principal de la
    fermentación- intervienen en el desarrollo del
    color de la corteza- influyen en la textura y
    aspecto del producto final horneado
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