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Pentosanos totales y solubles en la fracción harina de variedades de trigos argentinos

Publicado: 17 de abril de 2017
Por: Susana Garnero, Patricia Sposetti, Jorge Garnero, Florencia Luengo y Emiliano Yafar. Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional San Francisco. (Córdoba. Argentina)
Resumen

Los pentosanos presentes en trigo y otros vegetales, son constituyentes que integran, junto con otros componentes, las paredes celulares del endospermo y salvado y que poseen importantes propiedades nutritivas y tecnologicas. El objetivo del presente trabajo es determinar el contenido en pentosanos solubles (PS), insolubles (PI) y totales (PT) en 32 variedades de trigos argentinos en la fraccion harina y relacionarlas con su semana de espigazon, junto con su propiedad dietetica y captadora de agua. Las determinaciones analiticas estan basadas en la extraccion e hidrolisis acida de estos polimeros para degradarlos a monomeros y poder medirlos colorimetricamente. Los resultados promedios para segunda fecha de espigazon fueron: PS (1,16}0,16) %, PI (1,75}0,38) % y PT (2,91}0,04); para la tercera fecha de espigazon: PS (1,11}0,23) % , PI (1,91}0,26) % y PT (3,01}0,69) %;  para la cuarta fecha de espigazon: PI (1,14}0,25) %, PI (2,57}0,59) % y PT (3,71}0,57) %. El analisis estadistico de varianzas establecio diferencias significativas para las variedades de la cuarta fecha de espigazon; lo mismo que el analisis de las propiedades asociadas, donde fibra dietetica fue de (0,81}0,06) % y absorcion de agua de(62,2}2,10) %.

 

Palabras claves: pentosanos; arabinoxilanas; fibra dietetica; fecha de espigazon.

1. Introducción
Los pentosanos o xilanos, llamados genericamente hemicelulosas, constituyen algo más del 3% del total de polisacaridos presentes en las harinas de trigo Estos polisacaridos tienen la capacidad de absorber agua en cantidades superiores a 10 veces su propio peso. Son uno de los principales componentes de la fibra dietetica y su contenido afecta de gran manera las propiedades reologicas de la masa de harina de trigo y las caracteristicas de productos de panificacion (Roels et al., 1993).
Estos compuestos estan ampliamente distribuidos por todo el reino vegetal y en general se cree que forman parte de las paredes celulares y el material de union que mantiene juntas las celulas. Quimicamente son muy diferentes, variando su composicion desde un azucar simple, como el que se encuentra en las β-glucanas, hasta los polimeros que pueden contener pentosas, hexosas, proteinas y fenoles. Los azucares frecuentemente citados como componentes de las hemicelulosas de los cereales incluyen: la D-xylosa, L-arabinosa, D-galactosa, acido D-glucuronico y acido 4-O-metil-Dglucuronico (Hoseney, C., 1991). Por su solubilidad en agua, se los agrupa en pentosanos solubles (PS) e insolubles (PI). Los solubles, estan constituidos por arabinoxilanas y arabinogalactanas con ramificaciones escasas de L-arabinosa, mientras que los insolubles tambien son arabinoxilanas pero no arabinogalactanas con ramificaciones de L-Arabinosa más abundantes, sobre todo unidas a los C2 y C3 de la cadena de xilopiranososa (Hoseney,C., 1991).
La principal propiedad de los pentosanos es su gran capacidad para absorber agua, por lo que pueden formar soluciones altamente viscosas, y se ha demostrado que más del 20% del agua en las masas de harina de trigo está asociada con los pentosanos solubles. El efecto de los pentosanos de trigo sobre las caracteristicas de las masas de panificacion se ha estudiado más sistematicamente desde la decada de los 60’s, observandose resultados contradictorios. Algunos autores indican que tienen efectos negativos sobre la masa de panes (Roels et al.1993); mientras que otros sostienen que tienen efectos positivos (D’Appolonia y Schwarz, 1992).
Otra propiedad importante es su rol como fibra dietetica. La fibra dietetica está constituida por un grupo heterogeneo de sustancias de origen vegetal que son resistentes a la absorcion y digestion en el intestino delgadopero que sufren una digestion total o parcial en el colon (Valenzuela y Maiz, 2006).La fibra dietetica puede clasificarse segun su solubilidad en agua: soluble e insoluble. Sus propiedades y efectos fisiologicos estan relacionados principalmente por la relacion que guardan estos componentes sin importar su origen (Matos, Chambilla, 2010). La fibra soluble que dispersa en agua forma soluciones altamente viscosas, contiene mayoritariamente polisacaridos no celulosicos tales como pectinas, gomas, algunas hemicelulosas (arabinoxilanos y arabinogalactanos) y mucilagos (Cordoba, 2005). Abundan en frutas y algas marinas (Lajolo et al. 2001). La fibra insoluble, que no se dispersa en agua, está compuesta por celulosa, hemicelulosas y ligninas y abunda en cereales, leguminosas y frutas.
El objetivo del presente trabajo es la determinacion de los pentosanos totales, solubles e insolubles en la fraccion harina de 32 variedades de trigos argentinos y su relacion con la semana de espigazon del cultivo asi como su relacion con propiedades dieteticas y captadoras de agua a los fines de llegar a resultados coherentes que permitan seleccionar variedades cuando se busca cultivos favorables a estos componentes que permiten aplicabilidades en las propiedades destacadas anteriormente.
 
2. Materiales y Métodos
2.1 Materiales
Las muestras estan compuestas por 32 variedades de trigo pertenecientes a los cultivares ACA (304, 305, 315, 601); Baguette (17,18, P11); BIOINTA (1002, 1005,1006, 2004,3000, 3003,3004, 3005); BUCK (Ranquel, Malevo, Meteoro, Taita); INIA Tijereta; KLEIN (Proteo, Yarara, Gavilan, Capricornio, Carpincho, Guerrero, Pantera); LE (2271, 2330, 2333, 2341) y THEMIX L. Los equipos utilizados fueron balanza analitica Metler P1000N; molino Agromatic AG modelo ACQ; estufa de secado Dalvo modelo Sb434; Espectrofotometro Hach DR 2800; reactor de hidrolisis, VelpScientifica Eco 25; determinador de gluten, Glutomatic Modelo 200; Mufla Indef No 133; peachimetroAltronix TPX-1; agitador tipo vortexThermoScientific M 37610; centrifuga Cavour VT 3216. Los reactivos utilizados xilosa 99% marca Anedra; Orcinol 5 g marca Sigma Aldrich; carbonato de sodio anhidro Cicarelli; ácido clorhidrico 35 % Cicarelli; sacarosa Anedra; lactosa Anedra; cloruro de sodio Cicarelli.
 
2.2 Preparación de las muestras
Las muestras se prepararon y se acondicionaron para la determinacion experimental segun IRAM 15854-1, 1990; la molienda de los granos se realizó segun IRAM 15890, 1990 empleando el molino Agromatic AG modelo ACQ, separandose la fraccion harina. Para ensayos posteriores se las agrupo por semana de espigazon correspondiente al mes de octubre. Segunda semana, 12 muestras, ACA 301; Baguette (17,18 y 11P), BIOINTA(1002, 2004,1005 y 1006); BUCK(Ranquel y Proteo); LE (2333 y 2341); tercera semana, 13 muestras, ACA(304,305 y 315); BIOINTA(3000, 3004,3005 y 3003); Buck(Malevo y Meteoro); KLEIN (Yarara y Gavilan); LE 2330 y THEMIX L y cuarta semana7 muestras, BUCK Taita; INIA Tijereta; KLEIN (Capricornio, Carpincho, Guerrero y Pantera); LE 2271.
 
2.3 Composición y caracterización de las harinas
La determinacion de humedad se realizó segun Norma IRAM 15850, 1999; la determinacion de proteina se realizó segun Metodo 56-10, AACC, 2000; la determinacion de gluten, segun Norma IRAM 14864, 2007; la determinacion de fibra cruda, metodo gravimetrico, Metodo 962.09, AOAC, 2000; la determinacion de la absorcion de agua segun metodo de Bertin et al, 1988. Tambien se determinaron aquellas variables predictivas que estan relacionadas con las fracciones de pentosanos. El indice de retencion de agua alcalina (IRAA) se determinó segun Metodo 56-10 AACC, 2000 y los ensayos predictivos que miden el perfil de capacidad de retencion de solventes (SRC) por el metodo 56-11 AACC, 2000.
 
2.4 Determinación de pentosanos totales, solubles e insolubles
La determinacion cuantitativa de pentosanos solubles (PS) y totales (PT) se realizó siguiendo el metodo propuesto por Hashimoto, S. et al. (1987) con algunas modificaciones resultado de la adaptacion de instrumentos y equipos disponibles. Los pentosanos insolubles (PI) se determinaron por diferencia entre los PT y PS.
 
2.5 Análisis estadístico
En todos los casos las determinaciones se efectuaron por duplicado y los resultados se informaron por el valor promedio. Las relaciones entre los parametros medidos fueron realizadas mediante ANAVA y los supuestos se evaluaron mediante la prueba LSD de Fisher para un grado de significancia de 5 %.Se empleó el `programa estadistico InfoStat (Di Rienzo et al. 2008).
 
3. Resultados y discusión
Los resultados promedios de los ensayos de caracterizacion de las harinas se muestran en la Tabla 1. Los promedios de las variables obtenidas para las variedades que espigaron en la segunda (Seg) semana (FE/sem) de octubre fueron: humedad (H) de (12,87}0,42)%; proteina base seca (P) de (15,21}1,14)%; gluten base humeda (G) de (29,12}4,44)%; fibra cruda en harina (FC) de (0,77}0,09)% y absorcion de agua (AW) de (68,70}5,67)%. Para la tercera (Ter) semana: H (12,64}0,62)%; P (15,42}0,97)%; G (29,84}3,84)%; FC (0,76}0,16)%; AW (65,40}8,51)%. Para la cuarta (Cuar) semana: H (12,55}1,37) %; P (15,70}0,76)%; G(30,67}2,51)%; FC (0,86}0,12)% y AW (62,18}9,93)%.Se puede observar que la humedad no supero el valor de 13 %; El % de P y el % de G mostraron una relacion lineal positiva; el contenido en fibra cruda de la harina no supero el 0,90 % y tiene una relacion positiva descendente con la absorcion de agua que resulta poco significativa.
 
Tabla 1. Variables de caracterización de las harinas.
Pentosanos totales y solubles en la fracción harina de variedades de trigos argentinos - Image 1FE/sem: fecha de espigazon por semana; H: humedad; P: proteina base seca; G: gluten base humeda; FC, fibra cruda de la harina base seca; AW: absorcion de agua base seca.
Los resultados promedios de los ensayos de caracterizacion de las variables con propiedades predictivas sometidos a analisis de ANAVA y prueba LSD de Fisher para una significancia del 5 %, se observan en la Tabla 2.
 
Tabla 2. Resultados promedios y pruebas de LSD de Fisher (p<0,05) para las variables con propiedades predictivas.
Pentosanos totales y solubles en la fracción harina de variedades de trigos argentinos - Image 2FE/sem: fecha de espigazon por semana; IRAA: indice de retencion de agua alcalina; SRC: capacidad de retencion de solventes; sac: sacarosa; w: agua; car: carbonato de sodio; lac: ácido lactico.Supraletras iguales en una columna indican que no hay diferencias significativas desde el punto de vista estadistico.
El indice de retencion de agua alcalina (IRAA) tiene en cuenta la solubilidad de harinas en soluciones de hidroxido de sodio 0,1N de los componentes no hidrofilicos(entre ellos los pentosanos insolubles) y segun la Tabla 2, los trigos que espigaron en la cuarta semana presentan diferencias significativas, indicando con ello que hay respuesta a este ensayo por parte de los componentes no hidrofilicos. La capacidad de retencion de solventes con solucion de sacarosa al 50 % son proporcionales a los pentosanos y solo se observan diferencias significativas en los trigos que espigaron en la primer semana. El SRC base agua está relacionado con los componenteshidrofilicos y propiedades de absorcion de agua de las harinas, observandose diferencia significativa en la cuarta semana de espigazon en relacion a lo predicho por IRAA. El SRC en solucion de carbonato de sodio al 5 % está asociado a las gliadinas, una de las fracciones mayoritarias de proteinas del trigo. Mientras que el SRC en soluciones de ácido lactico al 5 % está asociado a la otra gran fraccion proteica: las gluteninas. Estas dos últimas determinaciones (SRC car y SRC lac) no guardan relacion con los pentosanos pero se evaluaron a los fines de completar el perfil SRC.
La Tabla 3 muestra los resultados derivados de la cuantificacion de pentosanos solubles, totales e insolubles y su posterior analisis de varianza con pruebas de LSD de Fisher a una significancia del 5 %.
 
Tabla 3. Resultados promedios y prueba LSD de Fisher (p<0,05)para las variables pentosanos solubles, insolubles y totales.
Pentosanos totales y solubles en la fracción harina de variedades de trigos argentinos - Image 3FE/SEm: fecha de espigazon por semana; PS: pentosanos solubles; PI: pentosanos insolubles; PT: pentosanos totales. Supraletras iguales en una columna indican que no existen diferencias significativas desde el punto de vista estadístico.
Los PS no muestran diferencias significativas en las tres semanas de espigazon y su valor promedio no supera 1,2 %. Los PI tienendiferencias significativas para la cuarta semana de espigazon y sus valores promedios van aumentando, no superando el maximo promedio de 2,60 %. Los PT son significativos en la cuarta semana, con valores maximos promedios de (3,71}0,15) %.
Existe una relacion de 1:3 entre pentosanos solubles e insolubles, lo que está en correspondencia con lo observado por Hoseney, C., 1991. La distribucion porcentual de PI, PS y PT se muestra en la Figura 1, donde se destaca el aumento progresivo de los PI y el estancamiento de los PS con el progreso de la semana de espigazon. Esta relacion tambien está justificada en la Tabla 2, donde IRAA y SRCw (dos propiedades predictivas relacionadas a los pentosanos insolubles y absorcion de agua) son significativas en la cuarta semana.
Pentosanos totales y solubles en la fracción harina de variedades de trigos argentinos - Image 4
Figura 1. Gráfico de barras correspondiente a los valores promedios de PS,PI y PT en las tres semanas de espigazon estudiadas que se corresponden con los resultados mostrados en la Tabla 3. Los bastones sobre sobre las barras corresponden a los errores estandar.
 
4. Conclusiones
Los PS, PI y PT en la fraccion harina de 32 variedades de trigo con fechas de espigazon en la segunda, tercera y cuarta semana de octubre, muestran un contenido en PI (1,75}0,12; 1,91}0,12; 2,57}0,16) % que es aproximadamente el 75 % de los PS (1,16}0,04; 1,11}0,04; 1,14}0,04) % y un aumento significativo de PI con la semana de espigazon, mientras que el contenido de PS permanece practicamente constante. Esto permite inferir que los trigos que espigan a posteriori contienen mayor proporcion de pentosanos insolubles y por logica de pentosanos totales, cuyos resultados promedios fueron:(2,91}0,11; 3,01}0,11; 3,71}0,15) % para la segunda, tercera y cuarta semana, respectivamente. Los parametros de calidades de las harinas, tales como absorcion de agua y fibra dietaria, implicadas en las propiedades panificables y nutritivas de las harinas, pueden verse afectadas favorable o desfavorablemente.Finalmente, tanto los valores promedios para cada clase de pentosanos en la fraccion harina como su proporcion estan en concordancia con lo aseverado por Hoseney, C., 1991.
 
Referencias
  • AACC. 2000. Approved Methods of the American Association of Cereal Chemists, USA, 10a Edition.
  • AOAC.Officials Method of analysis.1990. 15 thEdition. USA.
  • Bertin,Ch.; X. Rouau y J.F. Thibault. 1988. Structure and properties of sugar beet fibres. J.Sc.FoodAgric. 44, 15-29
  • Cordoba, A. 2005. Caracterizacion relacionada con la textura de suspensiones de fibras alimentarias. (Tesis doctoral). Valencia. Universidad Politecnica de Valencia. Departamento de Tecnologia de Alimentos. 205 p.
  • D’Appolonia B.J. & Schwarz P.B.1992.Importance of cereal non-starchy polysaccharides in endproducts” Cereal Chemists and Technology: A long past and a Brigth future” 9th Int. Cereal and BreadCongress, Paris, 43-55.
  • Di Rienzo J.A.; F. Casanoves, M.G. Balzarini, L. Gonzalez, M.Tablada y C. W. Robledo. 2008. InfoStat, FCA, Universidad Nacional de Cordoba, Argentina.
  • Hoseney R.C. 1991.Principios de ciencia y tecnologia de los cereales. Editorial Acribia. Zaragoza. Espana. 88-91.
  • IRAM (Instituto Argentino de Racionalizacion de Materiales). Buenos Aires. Argentina.
  • Lajolo, F., F. Saura-Calixto, F. Wittig de Penna, E. Wenzel de Meneses.2001. Fibra dietetica en Iberoamerica: Tecnologia y salud. Ed. Libreria Varela. 469 p.
  • Matos-Chamorro, A. y E. Chambilla-Mamani. 2001. Importancia de la fibra dietetica, sus propiedades funcionales en la alimentacion humana y en la industria alimentaria. Revista de Investigacion.
  • Roels S.P., Cleemput G. Vandewalle X. Nys M. &Delcour J.A. 1993.Bread volume potential of variable-quality fluors with constant protein level as determined by factors governing mixing time andbaking absortion levels.Cereal Chem. 70 (3), 318-323
  • Valenzuela, A. y A. Maiz. 2006. El rol de la fibra dietetica en la nutricion enteral. Revista chilena de nutricion, 342-351.
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Autores:
Susana Garnero
Universidad Tecnologica Nacional - UTN
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Emiliano Yafar
Universidad Tecnologica Nacional - UTN
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Elias Mamani Chura
19 de agosto de 2020
Manifiestan que los pentosanos totales es 3 a 4% del peso total de la harina y como vemos esta en el rango y me confirma tal enunciado lo que me llama la atencion es la relacion alta entre PS/PT que he visto mas bajo no me explico a que se debe esto valores y los pentosanos solubles tiene valores bajos ya que he vist valores mas altos como 2.21 y es sabido que este pentosano solubloe es la que actua absorbiendo agua mientras mas alto es este valor mas agua absorbe,Bendiciones
Jorge Carranza
26 de abril de 2018
Estimada Susana, le escribo desde Buenos Aires, Argentina. Como vi su excelente artículo sobre pentosanos, se me ocurrió escribirle por un tema que "me quita el sueño": como eliminar en los panificados la materia grasa: Grasas, margarinas o aceites. Desde ya muchísimas gracias, Jorge
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