El don del almidón: la partícula espesante

El almidón es uno de los productos naturales estrella de la industria alimenticia. Su uso en general es milenario ya que se puede obtener de diversas fuentes como tubérculos, cereales y leguminosas. Además, presenta propiedades físicas y químicas que lo hacen ser una partícula interesante en muchos campos.

Particularmente se encuentra bien presente en la dieta de los mexicanos, cuya gastronomía se basa fuertemente en el consumo de productos a base de maíz como tortilla, pozole, tamales, atole, entre otros. Sin embargo, son muchos los mitos alrededor de él y su consumo.  ¿Qué es? ¿Cuál es su morfología? ¿El almidón es un polímero? ¿Presenta estructura cristalina?

¿De qué está formado?

Los almidones se conocen popularmente como fécula o maicena y se encuentran presenten en muchos de los alimentos que los mexicanos consumimos diariamente. En la siguiente figura se muestran imágenes microscópicas de almidones de diversas fuentes en los que se puede apreciar que su forma y tamaño varía considerablemente. 

Micrografías de almidones de diversas fuentes

Por mucho tiempo se pensó que el almidón se trataba de una molécula, un polímero o un carbohidrato. Sin embargo, desde el punto de vista científico, se ha encontrado que el almidón es una submicro o micropartícula altamente compleja con capas concéntricas, como las que se observan en el siguiente esquema de la composición del almidón.

Como ya mencionamos, el almidón es comúnmente conocido como un carbohidrato; sin embargo, en el sentido estricto de la palabra, no lo es. Se compone mayoritariamente por estructuras altamente cristalinas de glucosa y en menor medida por dos macromoléculas poliméricas que sí son carbohidratos: la amilosa y la amilopectina.

Al ser estas cadenas un simple componente de la partícula, no convierten al almidón en un polímero o carbohidrato, sino en una fuente de ellos. Algunos almidones incluso muestran resistencia al proceso digestivo y gracias a ello, no producirían incremento de peso. Adicionalmente, el almidón también está compuesto por grasas, proteínas, moléculas de agua ligadas y libres, lípidos, fosfolípidos, aminoácidos, fibras que pueden ser solubles o insolubles, minerales como Ca, K, P, S, Al, Mg, Na, B, entre otros.

¿Cuál es el don del almidón?

Una de sus propiedades más interesantes es evitar o favorecer la absorción de agua, haciendo posible que un alimento espese cuando es calentado y agitado simultáneamente. Sin embargo, no todos los almidones se comportan igual ni tienen la misma capacidad espesante.

Este comportamiento se puede determinar a través de pruebas reológicas en donde se mide su viscosidad aparente en función de la temperatura y la cantidad de agua. Durante este proceso los gránulos de almidón absorben agua y se hinchan, para luego romperse y liberar las cadenas poliméricas y los cristales, lo que provoca el incremento en la viscosidad.

Posteriormente, debido a la agitación, estas moléculas se reordenan y la viscosidad disminuye aun cuando el calentamiento continúa. Durante el enfriamiento, la viscosidad vuelve y crece debido a la disminución de energía formando natillas. No obstante, algunos almidones no vuelven a espesar cuando se enfrían y en este caso forman geles.

Los gránulos de almidón más pequeños tienen un área superficial, poros y canales más grandes que mejoran la absorción de agua. La alta hidratación aumenta la capacidad de hinchamiento, viscosidad y gelatinización de los gránulos de almidón. El conocimiento de esas propiedades permite seleccionar el almidón más apropiado para un uso específico.

Por otro lado, se ha realizado investigación que permite modificar estas propiedades mediante procedimientos de oxidación, entrecruzamiento, cationización, entre otros.

Los almidones oxidados presentan baja viscosidad, gran estabilidad, claridad y capacidad para formar películas, por lo que son empleados en la industria textil, alimenticia, farmacéutica y papelera. Los almidones catiónicos adquieren menores temperaturas de gelatinización, mayor tiempo de vida útil y mayor resistencia a los ciclos de congelamiento-descongelamiento.

Por otro lado, la nixtamalización no es más que un proceso de modificación del almidón contenido en los granos de maíz, mediante el cual se genera entrecruzamiento de las cadenas de amilosa, confiriéndole a la tortilla la capacidad de rolar.

¿Qué usos tiene?

El almidón además de usarse en la industria alimenticia se emplea en farmacéuticas, tintas, cosméticos, industria textil, entre otros. También se ha venido utilizando para atacar uno de los problemas de contaminación más grandes: los plásticos.

Al generar bioplásticos a partir de almidón, se subsana esta problemática puesto que tiene la propiedad de biodegradarse en un lapso mucho menor al de los plásticos convencionales.

Otra de sus principales aplicaciones es la fabricación de adhesivos orgánicos debido a su poder espesante, los cuales conocemos popularmente como “engrudos”.

Las aplicaciones industriales dependen en gran medida de los niveles de amilosa y amilopectina en el almidón, pero la falta de conocimiento del almidón y sus componentes ha provocado que en México se llegue a pagar más de 45 mil pesos por 25 gramos de productos denominados como amilosa, cuando en realidad se tratan de almidones.

Esto resulta paradójico dado que México dispone a manos llenas de fuentes naturales de las que se puede fácilmente extraer el almidón y cuenta con el capital científico calificado para su estudio y modificación.

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Dra. Sandra Milena Londoño Restrepo. Licenciada en Química por la Universidad del Quindío, Colombia. Maestra y doctora en Ciencia e Ingeniería de Materiales con mención honorífica por la UNAM. Actualmente es investigadora posdoctoral en el CFATA-UNAM. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) nivel I. Co-fundadora del laboratorio de Biocerámicos del CFATA, cuenta con más de 20 publicaciones y 477 citas.

Mtro. Harol Martínez. Físico por la Universidad del Quindío, Colombia. Maestro en Ciencia e Ingeniería de Materiales por la UNAM. Su investigación se ha basado principalmente en el estudio de propiedades térmicas, eléctricas y estructurales de silicio. Ha empezado a incursionar en el área de física de alimentos.

Mtra. Angélica Marcela Castillo. Licenciada en Física por la Universidad del Quindío, Colombia. Maestra en Ciencia con la especialidad en Materiales por parte del Cinvestav-Querétaro. Actualmente, es estudiante de doctorado en esa institución. Forma parte del Laboratorio de Biocerámicos del CFATA-UNAM, donde realiza parte de su tesis de doctorado.

Dr. Mario Enrique Rodríguez García. Licenciado en Física por la Universidad del Quindío, Colombia. Maestro en Ciencias por el Instituto de Física de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Doctor en Física por el Cinvestav. Es investigador titular del CFATA-UNAM y miembro del SNI nivel 3.

Mtro. Omar Gómez. Ingeniero en nanotecnología por el Tecnológico Nacional de México campus Ciudad Hidalgo. Maestro en ciencia e Ingeniería de Materiales por el CFATA-UNAM Tecnología Avanzada de la Universidad Nacional Autónoma de México, donde actualmente estudia el doctorado.

Ing. María Camila Posada Vélez. Estudió ingeniería física en la Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales. Actualmente realiza la maestría en Ciencia e Ingeniería de Materiales, en el CFATA-UNAM.

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