UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAY UCAYALI FACULT ACULTAD DE CIENCIAS CIENCIAS AGROPECUARIA AGROPECUARIAS S ESCUELA PROFESIONAL DE ING. AGROINDUSTRIAL
INFORME N°02 OBTENCION Y DETERMINACION DETERMINACI ON DEL GLUTEN HUMEDO Y SECO ASIGANTURA
: TECNOLOGÍA E INDUSTRIAS DE GRANOS, CEREALES Y RAICES DOCENTE : Ing. JAMES LORENO SILV SILVA DÍA ESTUDIANTES : RAMOS NIEVES CHRISTIAN . MAMANI FUENTES !ATHERIN E. . SOLIS ROJAS RENO SERGIO M. . PANDURO VAS"UE ANGEL . GARCIA VAS"UE IBER
PUCALLPA# PERU 20
%$ INTRODUCCIÓN La conversión de las proteínas de trigo en masas es un proceso complejo en el que participan todos los componentes de la harina y los ingredientes de la masa. Se producen una serie de cambios físicos y químicos Las proteínas del gluten son vitales para la estructura de la masa que se forma tras la hidratación y manipulación de la harina de trigo. Aunque las proteínas del gluten, glutenina y gliadina, son distintos componentes de la harina, estas proteínas interaccionan para formar el gluten durante la formación de la masa. Ningn componente por separado tiene la capacidad para formar una masa con una estructura el!stica y cohesión satisfactoria por lo que se requiere de la combinación de ellas. La formación de complejos debida a la hidratación y a la manipulación física de la harina da lugar a la formación del gluten. "stos complejos implican la rotura de algunos enlaces disulfuro y la formación de nuevos enlaces por lo tanto e#iste algo de disgregación y algunas interacciones proteina$proteina que al final forman el gluten. "l gluten es responsable de las propiedades el!sticas de la masa de harina. "n la masa propiamente elaborada, el gluten toma la forma de una malla formadas de fibras que constituyen la estructura de dicha masa. La naturale%a de esta malla y en consecuencia el nmero y la naturale%a de las fibrillas debe ser tal, que la masa pueda pasar las pruebas físicas de calidad. "l gluten puede ser e#traído de la harina por lavado suave de una masa &harina ' agua(, con un e#ceso de agua o una solución salina. La mayor parte del almidón y mucha otra materia soluble es removida por este lavado, hasta que el gluten es obtenido como una goma conteniendo cerca del )*+ del total de la proteína de la harina. "l gluten puede ser f!cilmente pesado y su elasticidad anotada por estiramiento. La diferencia entre el peso del gluten hmedo y gluten seco, es una medida de la capacidad de enla%ar agua, lo cual es tambin reconocida como un factor de calidad importante en el trigo. "n la presente actividad practica se estudiaran algunos fenómenos como la obtención del gluten de diferentes tipos de harina de trigo, algunas propiedades de este como la elasticidad , su dilatación al horno y la formación de malla, entre otros, que permitir!n establecer las funciones del gluten en la preparación de los alimentos, específicamente en las formación de masa.
I.
TITULO
OBTENCION Y DETERMINACION DEL GLUTEN HUMEDO Y SECO
II. • • • •
OBJETIVOS
-btener el gluten para identificar sus características eterminar el gluten hmedo y gluten seco "valuar el rendimiento de la obtención del gluten para la harina de trigo. eterminar la función del gluten en la formación de las masas empleadas en productos de panadería.
III. III.1.
MARCO TEÓRICO
Generalidades III.1.1. Harina de Tri! La harina de trigo es el principal ingrediente para la elaboración de pan y/o gluten, sus componentes son0 almidón &1* 2 13 +(, agua &45 +( y proteínas &4* $ 46 +(, adem!s de polisac!ridos no del almidón &6 $ 7+( particularmente arabino#ilanos y lípidos &6+(. La tabla nmero 4, presenta los porcentajes de los principales componentes de la harina de trigo.
TABLA 1. ;orcentaje de los principales componentes de la harina de trigo.
III.".
#r!$e%nas de la Harina de Tri! III.".1. Clasi&i'a'i(n Las proteínas de la harina de trigo pueden clasificarse con base en0 a(. Solubilidad y b(. 8uncionalidad
a) C!n *ase s+ s!l+*ilidad "sta clasificación fue desarrollada por -sborne &4965( y consiste en una serie de e#tracciones consecutivas con0 agua, solución de sal diluida, solución de alcohol y solución de !cidos o !lcalis diluidos. :sando esta secuencia de separación, las proteínas se pueden clasificar en albminas, globulinas, gliadinas y gluteninas respectivamente. La tabla 6, muestra las proteínas presentes en las diferentes fracciones, adem!s su papel biológico y funcional ,G!esaer$ e$ al "--).
TABLA ". ;roteínas presentes en las fracciones de osborne.
:na fracción importante de proteínas se e#cluye de las fracciones de -sborne por que no son e#traíbles con
ninguno de los disolventes utili%ados. Las fracciones de
-sborne no proporcionan una clara separación entre las proteínas para poder diferenciarlas bioquímicamente, genticamente o en funcionalidad durante la elaboración de pan. Actualmente los nombres gliadinas y gluteninas son generalmente usados para indicar la relación bioquímica/funcionalidad de las proteínas en lugar de la e#clusiva solubilidad de la fracción de -sborne. "l fraccionamiento de -sborne se usa todavía e#tensamente en estudios que relacionan la composición de proteínas con su funcionalidad, en la elaboración de pan. Adem!s, debido a que este mtodo de separación es relativamente simple, a menudo muy usado como una etapa de separación para obtener fracciones semipuras de proteína ,G!esaer$ e$ al "--).
*) C!n Base en s+ /+n'i!nalidad esde el punto de vista de la funcionalidad de las proteínas, se pueden distinguir dos grupos de proteínas de trigo. ;roteínas pertenecientes al gluten con un desempe
fisiológicamente activas &en%imas(. No obstante a estas proteínas tambin pertenecen un grupo secundario de proteínas polimricas de alma$cenamiento, llamadas triticinas, que pertenecen a la clase globulinas de las proteínas de almacenamiento de la semilla. "st!n relacionadas con la mayoría de las proteínas de almacenamiento de legumbres y en otros cereales, como la avena y el arro%. &She=ry y >alford, 6**6? She=ry, Napier, y @atham, 4993(. "stas proteínas se han encontrado en el residuo que queda despus del fraccionamiento de -sborne. Su papel en la formación de pan no est! muy claro
,Vera0er*ee 2 Del'!+r3 "--"). Las proteínas del gluten representan entre un )*2)3 + del total de las proteínas del trigo, representan la mayor parte de las proteínas de almacenamiento. ;ertenecen a la clase de prolaminas. &She=ry y >alford, 6**6? She=ry, Napier, y @atham, 4993(. Las proteínas del gluten se encuentran en el endospermo del grano de trigo maduro donde forman una matri% continua alrededor de los gr!nulos de almidón. Las proteínas de gluten son en gran parte insolubles en agua o en soluciones de sales diluidas. ;ueden distinguirse dos grupos funcionalmente distintos de proteínas de gluten0 gliadinas que son manomtricas y gluteninas que son polimricas y estas ltimas se subclasifican en e#traíbles y no e#traíbles. La tabla 7, muestra la clasificación de las proteínas con base en su funcionalidad ,S4e5r2 2 Hal&!rd3 "--").
TABLA 6. lasificación de las proteínas de la harina de trigo con base en su funcionalidad.
Las gliadinas y gluteninas se encuentran normalmente en una relación 3*/3* en el trigo. Las gliadinas representan un grupo sumamente polimórfico de proteínas monomericas del gluten con peso moleculares que varían entre 7*,*** y )*,***. Bioquímicamente se han identificado tres tipos &a, g y =( &She=ry et al 49)C? DeraverbeEe y elcour 6**6(. "stas son f!cilmente solubles en soluciones de alcohol en agua y son por lo tanto los principales componentes en la fracción de gliadinas de -sborne ,S4e5r2 e$ al 1789). ;or otra parte, las gluteninas son una me%cla heterognea de polímeros con pesos moleculares que varían desde apro#imadamente )*,*** hasta varios millones. Las gluteninas est!n entre las proteínas m!s grandes encontradas en la naturale%a "l verdadero tama
2 Del'!+r "--"). TABLA ;. lasificación de las proteínas del gluten, gliadinas y globulinas, con base en sus pesos moleculares.
;or otro lado, las proteínas del gluten tambin se pueden clasificar en0 ricas en a%ufre, pobres en a%ufre. Las a y g gliadinas y las subunidades de gluteGnina de bajo peso molecular &tipos B y ( forman el primer grupo &ricas en a%ufre(. Las gliadinas tipo = y las subunidades de gluGtenina de bajo peso molecular tipo forman el segundo tipo &pobres en a%fre( ,S4e5r2 e$ al 1783 S4e5r2 e$ al 177<).
TABLA . lasificación de las gluteninas con base al contenido de a%ufre
Las proteínas que contienen cisteína con el grupo tiol disponible, representan apro#imadamente sólo el 3+ y son capaces de formar agregados de alto peso molecular unidos por enlaces disulfuro intermoleculares. "stas cisteinas tienen un papel clave en la funcionalidad de la masa. "n tanto que apro#imadamente el 93 + de los residuos de cisteína de los componentes de la proteína del gluten se encuentran en forma de disulfuro en la harina recin preparada. "l grupo tiol puede catali%ar reacciones de intercambio tiol2disulfuro durante el me%clado de la masa. "n la red de gluten, la elasticidad est! determinada por los enlaces disulfuro intermoleculares entre las gluteninas, mientras que la viscosidad est! determinada por la fracción monomericas de gliadinas, teniendo solamente enlaces disulfuro intermoleculares. "l nmero y cantidad de subunidades de gluteninas de bajo peso molecular est!n significativamente relacionados con la e#tensibilidad de la masa ,Gr!s4 e$ al 1777).
III.6.
#r!=iedades /+n'i!nales de las #r!$e%nas de la Harina de Tri!
Las proteínas de la harina de trigo, específicamente las proteínas del gluten le confieren a la masa una funcionalidad nica que la diferencia del resto de las harinas de otros cereales, la masa de harina de trigo se comporta desde el punto de vista reológico como un fluido viscoel!stico, esta propiedad hace que la masa sea el!stica y e#tensible. "n la etapa de me%clado se desarrolla la malla de gluten, los cambios reológicos que ocurren en esta etapa son monitoreados por medio de un reómetro llamado farinógrafo. on el alveógrafo y el e#tensógrafo se reali%an otras pruebas reológicas a la masa. Los ensayos reológicos son muy empleados en la industria, ya que de los resultados que se obtienen, permiten clasificar a las harinas de trigo en tres grupos principalmente0 para panificación, para la elaboración de pastas y para la elaboración de galletas. ada la importancia que se tiene por conocer las propiedades reológicas de la harina de trigo, se describe la información que se obtiene de los reómetros ,Oli0er 2 Allen3 177").
III.6.1. /arin(ra&! on este equipo se pueden visuali%ar las tres etapas del proceso de me%clado0 4. >idratación de los componentes de la harina, 6. esarrollo del gluten y 7. olapsamiento de la masa, con respecto al tiempo. e esta manera podemos saber el tiempo de trabajo mec!nico que se le puede aplicar a la masa hasta antes de colapsar su malla de gluten. @ambin nos permite saber el porcentaje de agua que se requiere para alcan%ar una consistencia de 3** :B &:nidades Brabender( ,Oli0er 2 Allen3 177").
/IGURA 1. Fuestra un 8arinógrafo Brabender y un farinograma típico.
/IGURA ". omparativo en el tiempo de resistencia al me%clado de tres harinas con proteínas de calidades diferentes. III.6.". Al0e(ra&! on este equipo se evala la capacidad que tiene el gluten para resistir un determinado trabajo mec!nico. "sto se mide mediante la inyección de aire a una muestra de forma circular. icha muestra comien%a a e#pandirse hasta que la presión interna es mayor y revienta la masa, en ese momento la curva del alveograma cae, la información que se obtiene es el trabajo de deformación &H( de la masa hasta la ruptura del alveolo, en el alveograma representa el !rea bajo la curva. @ambin se obtienen otros par!metros como0 @enacidad &;(, la cual mide la resistencia a la deformación de la masa, esta propiedad la confieren principalmente las gluteninas, en el alveograma se mide en el eje de las ordenadas. "#tensibilidad &L(, la cual mide la viscosidad de la masa debida principalmente a las gliadinas, en el alveograma se mide en el eje de las abscisas. Indice de hinchamiento &J( nos da un valor proporcional a la e#tensibilidad. "ste par!metro se utili%a para determinar el Indice de equilibrio ;/J el cual, da la proporción de gliadinas y gluteninas. on la información que se obtiene de los alveogramas se pueden clasificar a las harinas en tres grupos, como se muestra en las tablas C y 1. La tabla ), muestra los usos de la harina de trigo con base a la clasificación de las tablas C y 1. Las harinas que presentan una mayor proporción de gluteninas son m!s fuertes y tenaces, mientras que las harinas que presentan una mayor proporción de gliadinas son m!s vis$cosas y e#tensibles, las harinas con una relación balanceada de gliadinas y gluteninas presentan una fuer%a media y son utili%adas para panadería, las harinas que presentan una mayor proporción de gluteninas se utli%an para elaborar pastas y las harinas que presentan una mayor proporción de gliadinas se utili%an para elaborar galletas. omo se observa en los alveograma de la figura 7 donde se muestra un alveógrafo hopin y alveograma típicos.
TABLA 9. lasificación de la harina de trigo de acuerdo a su fuer%a &=, # 4* 25 joules(
TABLA <. lasificación de la harina de trigo de acuerdo a su índice de equilibrio.
III.6.6. E>$ens!ra&! etermina los cambios en la tenacidad y elasticidad de la masa con respecto al tiempo, principalmente en la etapa de fermentación. Al igual que en el alveógrafo se mide la tenacidad &@( y la e#tensibilidad de la masa &L(. K se tiene la relación @/L. "l !rea bajo la curva representa la fuer%a de la masa. La figura 5, muestra un e#tensógrafo Branbender y un e#tensograma típico.
/IGURA 6. &a( e#tensógrafo brabender y &b( e#tensogramas típico.
/IGURA ;. &a( rendimiento de gluten en porcentaje, para la harina de trigo
IV. IV.1.
MATERIALES Y M?TODOS
Ma$eriales IV.1.1. Ma$erial de la*!ra$!ri! Agua ;robeta Balan%a igital Balan%a Analítica "stufa • • • • •
IV.1.". Ma$erial *i!l(i'! Betarraga anahoria Silao ocina >arina sin ;reparar &7 Mg( Sal • • • • • •
IV.".
M@$!d!s IV.".1. O*$en'i(n del Gl+$en Hed! 2 Gl+$en Se'! Se tomó una muestra de 4** gr. e harina de trigo sin preparar.
@omamos una bureta de 4** ml. ;ara medir el gasto precisamente del agua al adherir al harina. "n el envase de acero ino#idable o pl!stico, agregamos los 4** gr. e harina de trigo sin preparar.
Agregamos el agua moderadamente en peque
:na ve% la masa formada medimos el gasto del agua y procedimos a pesar la masa consistente y el!stica, para tener el resultado del peso que adquirió al adicionar agua.
•
con el peso obtenido lo llevamos a un lavado a chorro durante 4* minutos para obtener el gluten hmedo.
•
on el gluten hmedo obtenido procedemos al pesado y lo llevamos al horno a 4** en un tiempo de 43 minutos para obtener el gluten seco.
V.
RESULTADOS
MATERIA #RIMA ,HARINA) Harina Tra*aada ,r) 1-A+a Aadida ,l) ; T!$al ,r) 1;-
MATERIA #RIMA ,HARINA) Harina Tra*aada ,) ".8A+a Aadida L$) 1.6 T!$al ,) 6.7
ANALISIS
ANALISIS
Des'ri='i(n Harina $ra*aada Harina F A+a Gl+$en Hed! Gl+$en Se'!
,r) 1-1;6 "".;
Des'ri='i(n Harina Tra*aada Harina F A+a Gl+$en Hed! Gl+$en Se'!
,) ".86.7 1.1-
RENDIMIENTO DE HARIAN DE TRIGO EN $00g' $&0g' $00) * +2%) - G/-n H1-3 * (%g' $&0g'
$00)
22.&g'
*
* +$4) - G/-n 5-63
CALCULANDO EL PORCENTAJE DE HUMEDAD
VI.
CONCLUSIONES
"n conclusión el gluten obtenido en la pr!ctica reali%ada en los ambientes del laboratorio de la universidad nacional de :cayali presento elasticidad, un color marfil claro. oncluimos que el rendimiento obtenido de la harina de trigo trabajado en el laboratorio especiali%ado de ingeniería agroindustrial los valores fueron los esperados porque de cada 4**gr obtuvimos 4*rg de gluten hmedo y 3 gramos de gluten seco a 4** O y que eso representa el 4*+. oncluimos adem!s que por medio de los an!lisis reológicos podemos conocer las propiedades funcionales de las proteínas del gluten de la harina de trigo y así clasificarlas para su uso en0 harinas panaderas, harinas para pastas y harina para galletas. e los tres tipos de harina la que mejor se coti%a y tiene una mayor demanda en el mercado es la harina para panificación, ya que permite tener productos nicos que no se pueden obtener con ningn otro cereal.
VII.
RECOMENDACIONES
Agregar el agua con medición de la probeta para saber cu!ndo de agua o humedad se agregó a la harina y saber cu!ndo de agua se evaporo por efecto del amasado. Amasar hasta obtener una masa el!stica y uniforme porque de eso depende directamente mejor obtención del rendimiento en obtención del gluten. Agregar agua solo la cantidad necesaria para un buen amasado y para obtener una elasticidad deseada y no perder rendimiento del gluten. Peali%ar el lavado de la masa con cuidado porque se pierde y desprende gran cantidad de proteína o gluten por efecto de la corriente del agua. •
Peali%ar un lavado completo hasta que no quede ninguna parte con montículos de almidón porque al momento del secado interfiere con el resultado.
VIII.
BIBLIOGRA/A
Andre=s, Q. L., SEerrit, Q. >. 499C Hheat dough e#tensibility screening using a t=o$site en%yme$linEed immunosorbent assay &"LRSA( =ith antibodies to lo= molecular =eight glutenin subunits. ereal hemistry, 170 C3* 2 C31
Joesaert, >., Bris, M., DeraberbeEe, H. S., ourtin, . F., Jebruers, M. and elcour, Q. A. 6**3 Hheat flour constituents0 ho= they impact bread quality, and ho= to impact their funcGtionality. @rends in 8ood Science @echnoloGgy, 4C0 46$7*
Jrosch, H.? Hieser, >. 4999 Pedo# reactions in =heat dough as affected by ascorbic acid. Qournal of ereal Science, 690 4$4C
-liver, Q. P., Allen, >. F. 4996 @he prediction of bread baEing performance using the farinograph and e#tensograph. QoGurnal of ereal Science, 430 19$)9
She=ry, ;. P., Fiflin, B. Q. 49)3 Seed storage proteins of economically imporGtant cereals. Rn Advances in ereal Science and @echnology? ;omeran%, K., "d.0 American Association of ereal hemists0 St. ;aul, FN Dol RR04$ )7
She=ry, ;. P., @atham, A. S., 8orde, Q., Mreis, F., and Fiflin, B. Q. 49)C @he clasification and nomenclature of =heat gluten proteins0 A reassessment. Qournal of ereal Science, 50 91$4*C
She=ry, ;. P., Napie, Q. A., and @atham, A. S. 4993 Seed storage proteins0 Structures and biosynGthesis. @he ;lant ell, 10 953$93C.
She=ry, ;. P. @atham, A. S. 4991 isulphide bonds in =heat dough as affected by ascorbic acid. Qournal of ereal Science, 6306*10661.
DeraverbeEe, H. S., and elcour, Q. A. 6**6 Hheat protein composition and properties of =heat glutenin in relation to breadmaEing functionality. P ritical Pevie=s in 8ood Science and Nutrition, 560 419 2 6*)