Bioquímica del Almidón: Estructura, Gelatinización y Retrogradación

Resumen

Este documento explica la estructura del almidón, formado por amilosa y amilopectina, y sus cambios con el calor y el agua. Describe las fases de la gelatinización: hinchamiento, formación de pasta, fragmentación y gelificación. Por último, trata la retrogradación y las estrategias para mejorar la estabilidad de los geles, como el uso de variedades cerosas o de almidones modificados.

Puntos clave

El almidón se compone de amilosa, con cadenas lineales, y de amilopectina, con cadenas ramificadas.
La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes.
La gelatinización se produce cuando los gránulos de almidón se tratan con calor en medio acuoso.
Durante el hinchamiento, la amilosa se solubiliza y forma una pasta de elevada viscosidad.
Si el calentamiento continúa, los gránulos se fragmentan y la viscosidad baja drásticamente.
Al enfriarse, la pasta forma un gel por puentes de hidrógeno entre la amilosa y la amilopectina, que atrapan agua.
La amilosa es el polímero responsable de la retrogradación, porque es la única que forma zonas de unión grandes.

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El Almidón: Estructura y Abundancia

El almidón es el hidrato de carbono más abundante en la alimentación, encontrándose en los granos de cereales, semillas de leguminosas, raíces, tubérculos, así como en otras partes de la planta.

Estructuralmente, el almidón se compone de dos polímeros principales:

Amilosa: Formando cadenas lineales.
Amilopectina: Formando cadenas ramificadas.

Amilosa

La amilosa es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos que establece largas cadenas lineales con 200-2500 unidades y pesos moleculares hasta de un millón.

La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa.

Amilopectina

La amilopectina presenta ramificaciones que le dan una forma molecular parecida a la de un árbol. Las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa).

La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes.

Gelatinización del Almidón

La gelatinización se refiere a las modificaciones que ocurren cuando los gránulos de almidón se tratan con calor y en medio acuoso.

Fases del Proceso de Gelatinización

Hinchamiento: Cuando aplicamos calor a una disolución de almidón, los gránulos de almidón se hinchan por absorción del agua. Desaparece la estructura cristalina de la amilopectina.
Temperatura de Gelificación: El intervalo de temperatura en el que se produce el hinchamiento de los gránulos se denomina temperatura de gelificación y dependerá del producto.
Formación de Pasta: Durante el hinchamiento, la amilosa, que es soluble, se solubiliza en el agua y al final tenemos los gránulos muy hinchados, dando lugar a la formación de una pasta (pasta de almidón) que tiene una elevada viscosidad.
Fragmentación: En la segunda fase, si se sigue calentando, llega un punto en el que los gránulos se fragmentan, disminuyendo la viscosidad drásticamente. Si agitamos la mezcla, ayudamos a que se fragmenten los gránulos.
Gelificación: En la tercera fase, tiene lugar la formación del gel o gelificación. Se enfría la pasta y se forma un gel por formación de Puentes de hidrógeno entre las moléculas de amilosa y amilopectina, dejando espacios en donde queda atrapada el agua.

Factores que Influyen en la Formación de Geles

Presencia de grasas: Las grasas ejercen también una acción plastificante debido a que forman complejos que hacen que el gel sea menos resistente, menos fuerte. Provocan la ruptura de la amilosa, por lo que las zonas de unión que quedan son más chicas, reduciendo la fuerza del gel.
Presencia de ácido: El ácido provoca la hidrólisis del almidón.

Retrogradación del Almidón

Cuando dejamos el almidón en reposo, comienza a exudar agua. Este hecho se denomina retrogradación.

El polímero responsable de la retrogradación es la amilosa, que por su estructura es la única que puede formar esas zonas de unión tan grandes.

Estrategias para Solucionar el Problema de Estabilidad

Para solucionar este problema de estabilidad que confiere la retrogradación se puede:

Utilizar variedades cerosas (que no contienen amilosa) como el maíz.
Utilizar almidones modificados químicamente para conseguir geles con mayor estabilidad.
Cuando el pan se pone duro es por la desecación, pero también por la retrogradación. Se forman formas cristalinas que le dan un color más blanco al pan duro. Mediante la adición de grasas, como en el pan de molde, se plastifican los gránulos de almidón, minimizando así la retrogradación.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre amilosa y amilopectina?

La amilosa forma cadenas lineales de 200 a 2500 unidades de glucosa. La amilopectina tiene ramificaciones y una forma molecular parecida a la de un árbol.

¿Cuáles son las fases de la gelatinización?

Son el hinchamiento, la formación de pasta, la fragmentación y la gelificación. En el hinchamiento los gránulos absorben agua, y la amilosa se solubiliza en la pasta. Si se sigue calentando, los gránulos se fragmentan y la viscosidad baja. Al enfriarse se forma el gel.

¿Cómo influye la grasa en el pan de molde?

Según el texto, la adición de grasas, como en el pan de molde, plastifica los gránulos de almidón y minimiza la retrogradación, que es una de las causas de que el pan se ponga duro.