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Características físicas y químicas de harina blanca y almidón de yuca (Manihot esculenta Crantz)

B. Gutiérrez1; E. Schulz1

1 Instituto de Química y Tecnología, Facultad de Agronomía, UCV. Apartado 4579, Maracay 2101, Venezuela.

Aceptado para publicación en enero, 1992.


ABSTRACT

Flour was obtained from the root pulp of six cassava varieties (UCV-2026, UCV-2078, UCV-2106, UCV-2112, UCV-2221 and UCV-2483), harvested after 12 months. Starch was obtained from the same varieties (except from UCV-2026). Among varieties the composition of the flour showed remarkable differences in the content of humidity, protein, fiber, ash and the macro-elements P, Ca, Mg and Na. The content of K and the micro-elements Cu, Fe and Zn showed small differences. Starch content differed significantly among varieties, corresponding the highest content (86.21%) to UCV-2078.

The starch did not show differences in pH, paste acidity and extractable acidity, but the amilose content oscillated between 24.5 and 31%. The amilographs of 6% starch suspensión showed a high swelling capacity and low resistance to mechanical action at high temperature of starches, which showed some differences in the gelatinization. So, UCV-2106, UCV-2112 and UCV-2483 had the lowest gelatinization range (60°C - 73°C) and the lowest swelling grade (less than 950 BU). Variety UCV-2221 had the highest gelatinization range (63°C-82°C) and UCV-2078 had the highest swelling capacity (1 440 BU).

Key words: roots, cassava, Manihot esculenta, Venezuela, varieties, flour, starch, amilography.

COMPENDIO

De la pulpa de la raíz tuberosa de seis variedades de yuca (UCV- 2026; UCV-2078, UCV-2106, UCV-2112, UCV-2221 y UCV-2483), cosechadas después de 12 meses, se preparó harina. De cinco de estas variedades (exceptuando la UCV-2026) se extrajo almidón. Entre variedades, la harina mostró notables diferencias en el contenido de humedad, proteína, mientras que el contenido de fibra, ceniza, los macroelementos (P, Ca, Mg, Na y K) y los micro elementos (Cu, Fe, y Zn) presentaron ligeras variaciones entre variedades. El contenido de almidón mostró diferencias significativas sobresaliendo la variedad UCV-2078 por el alto contenido (86.21%) del mismo.

El almidón no mostró diferencias en pH, acidez de pasta y acidez extractable, pero sí en el contenido de amilosa el cual varió en un rango de 24.5% a 31%. Las curvas amilográficas para una suspensión al 6% mostraron que estos almidones son de alta capacidad de hinchamiento y baja resistencia a la acción mecánica a alta temperatura, manifestando, además, algunas diferencias en el proceso de gelatinizacion entre las variedades; así las variedades UCV-2106; UCV-2112 y UCV-2483 poseén bajo rango de gelatinización (62°C a 72°C) y bajo grado de hinchamiento (menor de 950 UB), la variedad UCV-2221 sobresalió por su amplio rango de gelatinización (63°C - 83°C) y la variedad UCV- 2070 por su alta capacidad de hinchamiento (1440 UB).

Palabras clave: raíces, yuca, Manihot esculenta, Venezuela, variedades, harina blanca, almidones, amilografía.

INTRODUCCION

La yuca (Manihot esculenta Crantz) es una planta originaria de la América tropical. Los principales países productores son Brasil, Zaire, Nigeria e Indonesia (F.A.O., 1986).

Para muchos autores, este cultivo es la esperanza de los países tropicales en vías de desarrollo (Ayres, 1972; Berger, 1977; Montaldo, 1979), donde actualmente se limita a ser un componente más de la dieta diaria, especialmente en las áreas rurales. Una considerable porción de la cosecha se dedica al consumo como producto salcochado, frito o transformado en casabe, gari, couac, farina, etc. (Montaldo, 1979; Williams, 1979; Neuser y Smolnik, 1980). Por otra parte, la yuca es una de las fuentes principales para la producción de almidón, dextrina, glucosa, alcohol, adhesivos, espesantes, todos ellos de gran uso industrial. Siendo la yuca una fuente barata de energía, ha sido objeto de estudios por parte de los agrónomos, geneticistas, tecnólogos de alimentos e industriales (Montaldo, 1979; Cereda, 1987; Rajá, 1987). Sin embargo, presenta dificultades para la conservación post-cosecha por períodos largos.

Como fuente de carbohidratos el componente más importante de la yuca es el almidón, el cual, por sus características reológicas es utilizado en la industria papelera, textilera y alimentaria (Radley, 1976; Whistler, 1984). Las características físico-químicas de los almidones nativos forman la base para su mejoramiento mediante modificaciones físicas y/o químicas. En el caso concreto de los almidones de yuca, estos, en su estado nativo, hinchan rápidamente a baja temperatura dando pastas claras, adhesivas y fibrosas (Whistler, 1984), siendo poco estables a altas temperaturas (90°C) y la acción de fuerzas mecánicas. Para mejorarlos son normalmente modificados mediante enlaces cruzados, esterificación o una combinación de los dos, según el uso que se les desee dar. El grado de viscosidad de las pastas y su resistencia son factores importantes para el uso final del almidón, que está influenciado por la variedad, clima, suelo, edad de la raíz, tiempo de plantío, tiempo de cosecha, etc. (Feiga et al., 1970; Odigboh y Monsenin, 1975; Radley, 1976).

Con el presente trabajo se desea contribuir a seleccionar variedades de yuca cultivadas en Venezuela, teniendo en cuenta su composición proximal y el comportamiento reológico de sus almidones.

MATERIALES Y METODOS

Seis variedades de yuca, cosechadas a los 12 meses de siembra, fueron procesadas a fin de obtener harina y almidón en un plazo no mayor de 48 horas y mantenidas en refrigeración a -4°C.

Para la obtención de la harina, las raices de yuca fueron lavadas peladas, cortadas en trozos de manera manual antes de ser pasadas por un desintegrador Ritz. El producto de la desintegración fue secado en estufa con corriente de aire a 60°C por 24 horas. Las muestras se procesaron en un molino de martillo y pasadas a través de un tamíz de 60 mallas. La harina así obtenida almacenada en frascos de vidrio para su posterior análisis.

De la yuca lavada, pelada, cortada en trozos pequeños y licuada en una licuadora, se extrajo el almidón por sucesivos lavados con agua corriente, a través de un tamiz de lienzo. El almidón se decantó durante la noche, se sifoneó y se retiró por raspado la capa superior oscura que se formó. El almidón fue entonces purificado mediante lavados sucesivos del precipitado con agua, dejando sedimentar y retirando la capa oscura, por raspado, después de cada lavado. El almidón puro fue filtrado a través de un embudo Buchner, haciendo un último lavado con etanol al 95%. El almidón asi obtenido se secó a vacío a 60°C por 4 horas y finalmente se guardó en frascos de vidrio para su posterior análisis.

La determinación de la humedad en la harina se realizó siguiendo la metodología dada por Villavechia (1963).

Según A.O.A.C. (1975) se determinaron: cenizas (método 22.9), fibra (método 22.29) y proteína cruda (método 22.10). El almidón se determinó según Hassid y Newfeld (1955).

La determinación de macro y microelementos fue hecha de acuerdo a las siguientes metodologías de la A.O.A.C. (1975), sodio: 30.8; potasio: 6.17; magnesio: 6.15; calcio: 6.12; fósforo: 6.38; cobre: 6.22; hierro: 6.7; zinc: 6.24.

La determinación de la humedad del almidón, pH, acidez de pasta y extractable siguió a Radley (1976).

La amilosa de acuerdo al método colorimétrico descrito por Martinood y Pacheco (1974). Para ello se aisló amilosa y amilopectina de almidón de yuca siguiendo a Lansky et al. (1949) y las modificaciones de Schulz, según la cual a 1.5 l de agua que contienen 100 ml de alcohol amílico y 5 ml de buffer fosfato (pH 6.4) se le añaden 30 g de almidón y se colocan a reflujo a 92°C por 3 a 4 horas, con agitación constante; inmediatamente después se deja decantar por una noche en la nevera. El sobrenadante, que contiene la amilopectina, se separa por decantación y centrifugado, luego se le añade una cantidad de metanol equivalente a 1/3 del volumen de la solución a precipitar. La amilopectina obtenida se separa por decantación, se licúa en una licuadora Warren por 2 a 3 minutos con 50 ml de metanol y retirando el alcohol se seca bajo vacío a 50°C. De esta forma la amilopectina es prácticamente pura.

El complejo amilosa-alcohol amílico precipitado se disuelve en 800 ml de agua, que contienen 50 ml de n-butanol, se deja una noche en la nevera a -8°C con agitación constante, se decanta, descartando el sobrenadante. El proceso se repite sobre el decantado 2 ó 3 veces para purificar la amilosa. la amilosa así pura se seca bajo vacío a 50 °C.

El hinchamiento y solubilidad fueron determinados según el método de Leach et al. (1959); para medir la viscosidad de pasta del almidón se utilizó el viscoamilógrafo Brabender de velocidad constante (Brabender Duisburg) siguiendo a Mazurs et al. (1957), con una concentración de almidón al 6%. El amilograma se trazó calentando la suspensión de 30° a 90°C, manteniéndola así por 15 minutos y finalmente se llevó a temperatura ambiente.

RESULTADOS Y DISCUSION

El Cuadro 1 muestra el análisis bromatológico de la harina obtenida de seis variedades de yuca cosechadas a los doce meses. Se aprecian diferencias notables entre variedades en el contenido de humedad, proteína en rangos de 4.37% a 9.64% y 3.05% a 6.63% respectivamente. El contenido de fibra y ceniza presentó poca variación, con promedios de 1.90% y 1.86% respectivamente. El contenido de almidón osciló en un rango que fue de 66.60% para la variedad UCV-2106 a 86.21% para la variedad UCV-2078. El análisis de varianza indica que existen diferencias significativas al 5% (F*=12.59) entre el contenido de almidón de las seis variedades estudiadas.

El contenido de proteína es superior al reportado normalmente en la literatura (Barrios, 1986) sin embargo se debe tener en cuenta que estos valores corresponden a la proteína cruda y las variedades de mayor contenido (UCV-2018 y UCV-2221) corresponden a variedades amargas. Igualmente, estas variedades presentaron un contenido de ceniza algo superior al reportado por Barrios (1986) (1.04% y 1.05%) mientras que la fibra resultó algo inferior (2.52%). Los valores de almidón, se encuentran en los rangos citados frecuentemente (Bilurbini, 1969; Mota y Lurenco, 1974; Rodríguez, 1976).

Cuadro 1. Humedad, proteína, fibra, ceniza y almidón en harina de la pulpa de seis variedades de yuca cultivadas en Venezuela.

Variedades
Humedad
Proteína
Fibra
Ceniza
Almidón
UCV-2062
9.27
4.25
1.96
1.84
70.85
UCV-2078
6.22
5.58
1.49
1.71
86.21
UCV-2106
9.58
4.48
1.84
1.74
66.60
UCV-2112
9.64
3.78
1.27
2.03
77.40
UCV-2221
4.37
6.63
2.74
1.75
80.16
UCV-2483
4.98
3.05
2.10
2.07
74.45
7.34
4.73
1.90
1.86
75.95

El Cuadro 2 muestra el contenido de algunos elementos minerales (P, Ca, Mg, Na, K, Cu, Fe, Zn) en la harina, no observándose diferencias notables en el contenido de macroelementos entre variedades con un promedio para P, Ca, Mg, Na y K de 0.11%; 0.08%; 0.11%; 0.08% y 0.46%, respectivamente. Entre estos elementos el potasio mostró estar en mayor cantidad, al igual que con una mayor variabilidad de contenido intervarietal en un rango de 0.22% para UCV-2078 y 0.72% para UCV-2483. El contenido de microelementos (Cu, Fe y Zn), mostró una diferencia mayor entre variedades, así, el Cu varió entre 0 ppm para la variedad UCV-2078 y 11.28 ppm para la UCV-2221; el Fe entre 9.45 ppm para la variedad UCV-2483 y 88.07 ppm para la variedad UCV-2106 y el Zn entre 11.62 ppm para la variedad UCV-2112 y 21.48 ppm para la variedad UCV-2062.

El contenido de humedad mostró poca variación (9.00% a 12.10%), valores que se encuentran en los rangos aconsejables para el almacenamiento seguro de harinas y almidones (Radley, 1976). El pH, la acidez de pasta y la acidez extraíble mostraron variaciones que van de 3.30 a 5.56 para el pH; de 2.2 x 10-3 a 5 x 10-3 y 2 x 10-3 a 5 x 10-3 meq de ácido láctico/g de almidón para la acidez de pasta y extraíble respectivamente. Como era de esperar, la muestra UCV-2106 con menor pH (3.3) tuvo una mayor acidez de pasta y acidez extraíble (5.3 x 10-3 y 5 x 10-3 meq de ácido láctico/g de almidón). Estos valores son inferiores a los reportados en la literatura (Feiga et al., 1970; Rodríguez, 1976; Vale, 1982).

Cuadro 2. Contenido de elementos minerales en harina de la pulpa de diferentes variedades de yuca cultivadas en Venezuela.

-
Macro elementos (% en base seca)
Micro elementos (ppm)
Variedad
P
Ca
Mg
Na
K
Cu
Fe
Zn
UCV-2062
0.16
0.13
0.09
0.13
0.32
6.61
40.72
21.48
UCV-2078
0.09
0.06
0.04
0.08
0.22
0.00
38.64
19.19
UCV-2106
0.12
0.10
0.07
0.13
0.45
9.40
88.07
16.04
UCV-2112
0.14
0.08
0.09
0.11
0.61
7.19
42.55
11.62
UCV-2221
0.12
0.06
0.07
0.07
0.42
11.20
44.39
15.03
UCV-2483
0.07
0.06
0.10
0.13
0.72
6.00
9.45
18.50
0.10
0.08
0.10
0.08
0.46
6.73
43.97
16.98

Cuadro 3. Humedad, amilosa, pH, acidez de pasta y acidez extraíble de almidones de cinco variedades de yuca cultivadas en Venezuela.

Variedad
Humedad %
Amilosa % en base seca
pH
Acidéz x 10 -3 meq Ac.
Lac. / g almidón
-
-
-
-
de pasta
Extraible
UCV-2078
9.00
24.50
5.15
2.70
3.20
UCV-2106
11.54
31.19
3.30
5.30
5.00
UCV-2112
11.60
30.67
5.25
2.20
2.00
UCV-2221
12.10
24.50
5.65
2.70
3.00
UCV-2483
11.50
29.69
3.90
5.00
4.50

El contenido de amilosa en el almidón oscilo entre 24.5%, variedades UCV-2078 y UCV-2221, y 31% para la variedad UCV-2106. El análisis de varianza a un nivel de 5% muestra diferencias significativas en el contenido de amilosa de los almidones de las diferentes variedades de yuca estudiadas aquí (F*=12.76). Los valores son superiores a los normalmente señalados para la yuca por otros autores, quienes dan un rango entre 15 y 17% (Bates et al., 1943; Ketiku y Oyenusa, 1972; Rodríguez, 1976). Sin embargo, Shipman (1967), Velikaya y Noguen, (1971) y Vale (1982) reportaron valores para amilosa en yuca superiores al 30%.

Del recorrido de las curvas de viscosidad obtenidas con el amilógrafo en una suspensión de almidón al 6% (Figura 1) se observan diferencias en el rango de gelatinización y viscosidad máximas de los diferentes almidones. Las variedades UCV-2106, UCV-2112 y UCV-2483 presentan temperaturas de gelatinización de 60°C a 73°C, con un máximo de viscosidad inferior a 950 UB (Cuadro 4), lo cual indica que el grado de asociación de sus moléculas es mayor al que pueda existir en el almidón de las otras dos variedades, igualmente poseen una menor facilidad de hinchamiento (Kite et al., 1962; Leach, 1965; Feiga et al., 1970; Radley 1976). La variedad UCV-2221 muestra un mayor rango en la temperatura de gelatinización (63°C - 82°C). La variedad UCV-2078 presenta un máximo de viscosidad de 1440 UB lo que indica una mayor facilidad de hinchamiento. A 90°C los almidones de las diferentes variedades presentan un comportamiento similar; cuando son sometidos a agitación por 20 minutos pierden considera-blemente su estabilidad, disminuyendo su viscosidad (break-down aparente), lo que indica que todos ellos son almidones débiles a la agitación mecánica cuando se hallan a altas temperaturas. Después de enfriar la pasta a 50°C no se observa variación aparente en la viscosidad de la suspensión, para los almidones de las diferentes variedades, a excepción de la variedad UCV-2078 la cual recobra buena parte de su viscosidad. El comportamiento de estos almidones fue semejante al indicado por otros autores (Whistler, 1984; Feiga et al., 1970 y Vale, 1982).

FIGURA 1. Amilografía de almidones de yuca

Es interesante mencionar aquí que las variedades con menor contenido de amilosa, la UCV-2078 y UCV-2221 (Cuadro 3) son las que tienen una viscosidad marcadamente mayor (Cuadro 4).

Cuadro 4. Comportamiento amilográfico de almidón en suspensión 6% de algunas variedades de yuca cultivadas en Venezuela.

Variedad
Rango de gelatinización
Viscosidad UB
-
-
-
-
a 90°C
a 50°C
-
Inicial°C
Final°C
Max.°C
-
Después
agitado 20'
-
Después
agitado 20'
UCV-2078
64
75
1440
1000
820
1120
1340
UCV-2106
60
70
700
640
580
580
580
UCV-2112
60
73
940
800
700
680
680
UCV-2221
63
82
1280
860
780
800
800
UCV-2483
64
69
920
800
700
760
760

AGRADECIMIENTOS

Los autores quieren agradecer al Dr. J. Perdomo de la Cátedra de Nutrición de la Facultad de Veterinaria, UCV, por la realización de las determinaciones de macro y microelementos y al Dr. Quintero, de la Cátedra de Raíces y Tubérculos, por haber proporcionado las muestras del banco de germoplasma de la Facultad de Agronomía, UCV.

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