Comportamiento-reologico-en-flujo-estacionario-y-no-estacionario-del-mucilago-de-la-semilla-de-chia-Salvia-hispanica

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE 
MÉXICO 
 
FACULTAD DE QUÍMICA 
 
Comportamiento reológico en flujo estacionario 
y no estacionario del mucílago 
de la semilla de chía (Salvia hispanica)
T E S I S
QUE P AR A OBTE NER E L TÍTUL O DE: 
 
Q U Í M I C A D E A L I M E N T O S
P R E S E N T A
L AURA C RISPI N CARRI LL O 
 
MÉXICO, D.F. 2006 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
Restricciones de uso 
 
DERECHOS RESERVADOS © 
PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL 
 
Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal 
del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). 
El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea 
objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para 
fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo 
mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
JURADO ASIGNADO 
 
Presidente Marcos Francisco Báez Fernández 
Vocal Maria de los Ángeles Martínez Olmedo 
Secretario Alberto Tecante Coronel 
1er. Suplente Irma Susana Rojas Tome 
2do Suplente Maria de Lourdes Osnaya Suárez 
 
Lugar donde se desarrol ló el tema 
Laboratorio 313. 
Departamento de Alimentos y Biotecnología 
Facultad de Química - Conjunto “E” 
 
Asesor del tema 
Dr. Alberto Tecante Coronel 
 
_____________________________ 
 
Sustentante 
Laura Crispin Carril lo 
 
_____________________________ 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Agradezco a la Universidad Nacional Autónoma de México y a la Facultad de 
Química la oportunidad invaluable de formarme como profesionista. 
 
Agradezco a la Dirección General de Asuntos de Personal Académico (DGAPA-
UNAM), la beca otorgada para la realización de esta tesis, así como mi 
participación como estudiante de licenciatura en el proyecto IN211602 “La semilla 
de chía (Salvia hispánica) como fuente de aceite, polisacárido y proteína: estudio 
para su valoración y aprovechamiento” 
 
Agradezco a la I. A. Mariana Ramírez Gilly por el apoyo técnico en las pruebas de 
reología. 
 
Mi más sincero agradecimiento al Dr. Alberto Tecante Coronel por brindarme su 
confianza, disponibilidad, tiempo y por los conocimientos que logro transmitirme 
en todo este tiempo. 
 
Finalmente de forma especial agradezco a los miembros del jurado: 
 
Marcos Francisco Báez Fernández 
Maria de los Ángeles Martínez Olmedo 
Irma Susana Rojas Tome 
Maria de Lourdes Osnaya Suárez 
 
Por sus valiosas sugerencias durante la revisión de este trabajo, ya que todas 
contribuyeron a su mejoramiento. 
 
A mis padres: 
Ofel ia Carri l lo Zumaya 
 
Por darme siempre su apoyo incondicional, por enseñarme a trabajar, 
luchar y nunca darme por vencida aun cuando las cosas no se den 
siempre como uno espera. 
 
Ezequiel Crispin Cervantes 
 
Por siempre estar comigo apoyandome, pero sobre todo por todas las 
lecciones importantes que me ha dado aun sin saberlo, por tu gran 
fuerza de voluntad pero sobre todo por demostrarme que nunca es 
tarde para comenzar de nuevo, que no importan los errores que se 
hayan cometido, no importa la edad, siempre estamos a tiempo de 
generar un futuro distinto. 
 
Pero sobre todo por siempre confiar en mí y estar siempre a mi lado, 
sin importar nada mil gracias a ambos, LOS AMO. 
 
Marco Antonio Crispin Carril lo 
 José Luis Crispin Carri l lo 
 
Por que aun en la ausencia y en la distancia siempre están y estarán 
en mi corazón. 
 
Cecil ia Crispin Carril lo, Juan Carlos Álvarez Mena 
 Ana Itzél , Juan Carlos Josimar y Amed Gersón Jesús Álvarez Crispin 
 
Por ser uno de los principales motores de mi vida, por todos esos 
fines de semana en su compañía y por saber que siempre no importa 
la hora o el día e inclusive la distancia siempre estaremos juntos… los 
quiero mucho. 
 
A Clemente Serafín que en todo momento ha estado conmigo y con mi 
familia y nunca dudo en tendernos su mano en los momentos más 
difíciles, gracias por todo tu apoyo ya que parte de lo que soy te lo 
debo a tí , te quiero mucho. 
 
Guadalupe Sánchez Chavarria y Francisco Reyes Monroy, por todo su 
apoyo a lo largo de este camino y a ti Fernando Reyes Sánchez por 
estar siempre a mi lado en los buenos pero sobre todo en los malos 
momentos, por ser una de las razones mas importantes de mi vida … 
TE AMO. 
 
A mis amigos los SADAPIS 97 (A TODOS) por todo lo que compartimos 
a lo largo de nuestro paso por la facultad y aun fuera ella, a Cecy, 
Faby, Mire, Raúl por todos los momentos buenos y malos que 
compartimos pero sobre todo por su incondicional amistad… mil 
gracias. 
 
Pedí fuerza. . . 
Y d ios me d io di f icultades 
Para hacerme fuerte. 
 
Ped í sabiduría. . . 
Y dios me dio problemas para 
Solucionar. 
 
Pedí prosper idad.. . 
Y dios me dio cerebro y 
Fuerza para trabajar . 
 
Ped í coraje. . . 
Y dios me dio pel igro para 
Vencer. 
 
Pedí amor. . . 
Y dios me dio gente con 
Problemas a quien ayudar. 
 
Pedí favores. . . 
Y dios me dio oportunidades. 
 
No recibí nada de lo que 
Quer ía. . . 
Recibí todo lo que necesitaba.
ÍNDICE 
 
ÍNDICE DE CUADROS Y FIGURAS II 
 
NOMENCLATURA VI 
 
RESUMEN VII 
 
INTRODUCCIÓN 1 
CAPITULO I 
GENERALIDADES DE LA SEMILLA DE CHÍA 
 
1.1 Origen y características de la semilla de chía 2 
1.2 Un cultivo viejo y nuevo a la vez 3 
1.3 Composición de la semilla 4 
1.4 Usos ancestrales y actuales 5 
1.5 Conceptos básicos de reología 7 
 1.5.1 Comportamiento de flujo 7 
 1.5.2 Comportamiento dinámico 9 
1.6 Hidrocoloides 11 
 1.6.1 Xantana 13 
 1.6.2 Guar 14 
1.7 Hipótesis y objetivos 16 
CAPITULO II 
METODOLOGÍA Y DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
2.1 Diagrama general de investigación 17 
2.2 Materiales 18 
2.3 Métodos 18 
CAPITULO III 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
 
3.1 Propiedades de flujo 21 
3.2 Propiedades viscoelásticas 42 
3.3 Comparación con goma guar y xantana 69 
CONCLUSIONES 76 
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 78 
ANEXO A Zonas de viscoelasticidad l ineal 81 
ANEXO B Análisis estadístico Efecto del pH 83 
ANEXO C Análisis de varianza Efecto de la adición 
de sales. 
89 
ANEXO D Prueba de rango múltiple de Duncan 92 
 
ÍNDICE DE CUADROS Y FIGURAS 
 
CUADROS 
 
Págs. 
 
3.1 Parámetros para e l modelo de Ley de Potencia, modelo Cross y 
modelo Carreau – Yasuda correspondientes a las curvas de 
viscosidad para las soluciones acuosas de mucí lago de chía a 25 
°C y pH 6. 
24 
B.1 Prueba t de Student para soluciones s in adic ión de sales. 84 
 
B.2 Prueba t de Student para soluciones con adición de 50 mM NaCl 85 
 
B.3 Prueba t de Student para soluciones con adición de 50 mM KCl 86 
 
B.4 Prueba t de Student para soluciones con adición de 10 mM CaCl2 87 
 
B.5 Prueba t de Student para soluciones con adición de 50 mM MgCl 2 88 
 
C.1 Anál i si s de Varianza para las dist intas sa les estudiadas 90 
 
FIGURAS 
 
Págs. 
1.1 Semi l la de chía. 2 
1.2 Importancia re l ig iosa y económica de la semi l la de chía para los 
pobladores de Tenocht i t lán. 
 
3
1.3 Flujo entre placas para le las. 7 
1.4 Tipos de comportamiento a l f lujo. 8 
1.5 Movimiento osci lator io . 9 
1.6 Respuesta del esfuerzo de un sól ido ideal , un l íquido newtoniano y 
un f luido viscoelást i co. 
 
10 
1.7 Tipos de asociación de los hidrocoloides. 12 
2.1 Diagrama general de la invest igación. 
 
17 
3.1 Curvas de viscosidad de soluciones acuosas de mucí lago de chía a 
di ferentes concentraciones a pH 6 y 25 °C. 
 
22 
3.2 Corre lación de los modelos reológicos con la vi scosidad de 
soluciones acuosas de mucí lago de chía a pH 6 y 25 °C. 
 
23 
3.3 Viscosidad aparente [η] a velocidad de cizal la constante de 194 s- 1 
y 390 s-1 en función de la concentración [%] de mucí lago de chía a 
pH 6. 
27 
3.4 Viscosidad de soluciones acuosas demucí lago de chía con adición 
de 50 mM de sa les de iones monovalentes (NaCl , KCl) y 10 mM de 
sales de iones di va lentes (MgCl2 , CaCl2) a pH 6. 
 
28 
3.5 Efecto de la adición de sa les de iones monovalentes, KCl y NaCl , 
sobre la viscosidad de soluciones acuosas con di ferentes 
concentraciones de mucí lago de chía a pH 6 y 25 °C. 
30 
 
3.6 Efecto de la adición de sales diva lentes sobre la viscosidad de 
soluciones acuosas de di ferentes concentraciones de mucí lago de 
chía a pH 6 y 25 °C. 
 
31 
3.7 Efecto de la adición de 50 mM de sales monovalentes (NaCl , KCl ) y 
10 mM de sales divalentes (CaCl2 y MgCl2) de soluciones con 0.2% 
de mucí lago de chía a pH 6 y 25 °C. 
 
32 
3.8 Viscosidad aparente (η) a velocidad de deformación de 390 s-1 en 
función de la concentración de mucí lago de chía a pH 6 sin y con 
adición de sa les mono y diva lentes. 
 
34 
3.9 Efecto del pH sobre la vi scosidad de soluciones con di ferente 
concentración de mucí lago de chía s in adición de sa les a pH 6 y a 
pH 3. 
 
37 
3.10 Efecto del pH sobre la viscosidad de soluciones acuosas con 
di ferente concentración de mucí lago de chía en presencia de 50 
mM de NaCl a pH 6 y a pH 3. 
 
38 
3.11 Efecto del pH sobre la viscosidad de soluciones acuosas con 
di ferente concentración de mucí lago de chía en presencia de 50 
mM de KCl a pH 6 y a pH 3. 
 
39 
3.12 Efecto del pH sobre la viscosidad de soluciones acuosas con 
di ferente concentración de mucí lago de chía en presencia de 10 
mM de CaCl 2 a pH 6 y pH 3. 
 
40 
3.13 Efecto del pH sobre la viscosidad de soluciones acuosas con 
di ferente concentración de mucí lago de chía en presencia de 10 
mM de MgCl2 a pH 6 y pH 3. 
 
41 
3.14 Espectros dinámicos de mucí lago de chía en solución acuosa a pH 6 
y 25 °C. 
 
43 
 
3.15 Tangente del ángulo de desfase de mucí lago de chía en solución 
acuosa a di ferentes concentraciones a 25 °C y pH 6. 
44 
 
3.16 Espectros dinámicos de disoluciones de mucí lago de chía en 
solución acuosa con adición de 50 mM de KCl , 50 mM NaCl ,10 mM 
CaCl2 y 10 mM MgCl 2 a 25 °C y pH 6. 
 
45 
3.17 Tangente del ángulo de desfase de soluciones de mucí lago de chía 
con adición de KCl (50 mM), NaCl (50 mM), CaCl 2 (10 mM) y MgCl2
(10 mM) a 25 °C y pH 6. 
47 
 
3.18 Módulo de almacenamiento (G’) a ( = 15 rad/s para distintas 
concentraciones [%] de mucílago de chía a pH 6 con y sin adición de sales. 
 
48 
 
3.19 Viscosidad dinámica ((’) en función de la frecuencia (() a pH 6 con y sin 
adición de sales monovalentes y divalentes. 
49 
 
3.20 Espectros dinámicos de soluciones de mucílago de chía sin sal y con 
adición de KCl (50 mM), NaCl (50 mM) a 25 °C y pH 6. 
 
51 
3.21 Tangente de delta de soluciones con diferentes concentraciones de 
mucílago de chía sin adición de sal y con adición de KCl (50 mM), NaCl 
(50 mM) a pH 6 y 25 °C. 
 
52 
 
3.22 Espectros dinámicos de soluciones de mucílago de chía sin adición de sal, 
con adición de CaCl2 (10 mM) y MgCl2 (10 mM, triángulos) a 25 °C y pH 
6. 
 
54 
 
3.23 Tangente de del ta de soluciones de mucí lago de chía s in adición de 
sa l con adición de CaCl2 (10mM) y MgCl2 (10 mM) a pH 6 y 25 °C. 
55 
 
3.24 Espectros dinámicos de soluciones de mucí lago de chía con adición 
de KCl (50 mM), NaCl (50 mM), CaCl 2 (10 mM) y MgCl2 (10 mM) a 
25 °C y pH 6. 
 
56 
 
3.25 Tangente de del ta de soluciones de mucí lago de chía con adición 
de KCl (50 mM), NaCl (50 mM), CaCl 2 (10 mM) y MgCl2 (10 mM) a 
25 °C y pH 6. 
 
56 
 
3.26 Espectro dinámicos de disoluciones de mucí lago de chía en 
solución acuosa s in adición de sa les a pH 6 y pH 3 a 25 °C. 
59 
 
3.27 Efecto del pH sobre la tangente δ de soluciones de mucí lago de 
chía s in adición de sa les a 25 °C. 
60 
 
3.28 Espectros dinámicos de soluciones de mucí lago de chía con adición 
de NaCl (50 mM) a pH 6 y pH 3 a 25 °C. 
61 
 
3.29 Efecto del pH sobre la tangente del ta de soluciones de mucí lago de 
chía con adición de NaCl (50 mM) a 25 °C, pH 6 y pH 3. 
62 
 
3.30 Espectros dinámicos de soluciones de mucí lago de chía con adición 
de KCl (50 mM) a pH 6 y pH 3 a 25 °C, 
63 
 
3.31 Tangente del ta de disoluciones de mucí lago de chía en solución 
acuosa con adición de 50 mM de KCl a 25 °C pH 6 y pH 3. 
64 
 
3.32 Espectros dinámicos de soluciones de mucí lago de chía con adición 
de MgCl2 (10 mM) a pH 6 y pH 3 y 25 °C. 
65 
 
3.33 Tangente del ta de disoluciones de mucí lago de chía en solución 66 
 
acuosa con adición de 10 mM MgCl2 a 25 °C, pH 6 y pH 3. 
3.34 Espectro dinámicos de soluciones de mucí lago de chía con adición 
de CaCl2 (10 mM) pH 6 y pH 3 a 25 °C, 
67 
 
3.35 Tangente de del ta de soluciones de mucí lago de chía con adición 
de CaCl2 (10 mM), pH 6 y pH 3 a 25 °C. 
68 
 
3.36 Curvas de viscosidad para soluciones acuosas de guar y mucí lago 
de chía con 0.1% y 0.5% de concentración, pH 6 y 25 °C. 
 
71 
 
3.37 Espectros dinámicos de soluciones acuosas de guar y mucí lago de 
chía con 0.1 % y 0.5% (m/v), pH 6 y 25 °C. 
72 
 
3.38 Tangente del ta contra frecuencia para soluciones acuosas de 
mucí lago de chía y guar a pH 6 y 25 °C. 
73 
 
3.39 Curva de viscosidad para solución acuosa de xantana con NaCl (50 
mM) y mucí lago de chía con NaCl (50 mM) con 0.5% de 
concentración, pH 6 y 25 °C. 
 
74 
 
3.40 Espectros dinámicos de soluciones acuosas de xantana con NaCl 
(50 mM) y mucí lago de chía con NaCl (50 mM) con 0.5 % de 
concentración, pH 6 y 25 °C. 
 
74 
 
3.41 Tangente del ta contra la frecuencia para soluciones acuosas de 
mucí lago de chía y xantana con 50 mM de NaCl a pH 6 y 25 °C. 
75 
 
A-1 Barr ido de deformación 
Solución acuosa de mucí lago de chía 0.1% (m/v), pH 6 a 25 °C. 
81 
 
A-2 Barr ido de deformación 
Solución acuosa de mucí lago de chía 0.5% (m/v), pH 6 a 25 °C. 
82 
 
I
RESUMEN 
 
En el presente trabajo se estudió el comportamiento de flujo mediante pruebas en 
régimen de cizalla estacionaria y el comportamiento viscoelástico en un régimen de cizalla 
oscilatoria de soluciones acuosas de mucílago de chía a 25 °C. Los comportamientos 
fueron expresados a través de la variación de la viscosidad con la velocidad de cizalla para 
el comportamiento del flujo y mediante las funciones materiales G’ y G’’ en función de ω
para el comportamiento viscoelástico. Se determinó el efecto de la concentración (0.1%, 
0.2%, 0.3%, 0.5% y 0.9% (m/v) ), del pH (3 y 6), de la presencia de iones monovalentes 
NaCl, KCl, y divalentes CaCl2 y MgCl2 en una concentración de 50 mM y 10 mM, 
respectivamente, sobre el comportamiento reológico de las soluciones acuosas de 
mucílago de chía. Los resultados muestran que el mucílago de chía presenta un 
comportamiento no newtoniano fluidificado por cizalla que fue correlacionado mediante 
los modelos de ley de potencia, Cross y Carreau-Yasuda, siendo este último el que mejor 
resultados produjo. Observando un aumento de la viscosidad aparente de las soluciones 
con el aumento de la concentración de mucílago de chía, así como una disminución de 
esta misma viscosidad debida a la adición de las distintas sales empleadas agregadas. De 
igual forma se detecta que al variar el pH de 6 a 3 la viscosidad aparente de las soluciones 
se ve afectada significativamente aun en las soluciones con adición de sales y es más 
pronunciado para las soluciones con sales monovalentes empleadas (KCl, NaCl). En 
cuanto al comportamiento viscoelástico es posible señalar que al igual que en el régimen 
estacionario al aumentar la concentración de mucílago aumentaron los módulos (G’ y G’’) 
y disminuyeron al adicionar las sales. Se observa un efecto en las propiedades 
viscoelásticas al variar el pH en las soluciones sin adición de sales generando soluciones 
más elasticas, mientras que para las sales monovalentes no existe efecto, para las 
divalentes el cambio de pH genera soluciones ligeramente más viscosas, obteniendose un 
comportamientotipo líquido en todos los casos. En la comparación experimental realizada 
de las propiedades de flujo del mucílago con la presentada con la goma guar y xantana 
bajo las mismas condiciones y concentraciones muestran que el mucílago de chía tiene 
propiedades espesantes similares a la de guar, pero inferiores a la de xantana. En cuanto 
al comportamiento viscoelástico del mucílago la comparación experimental muestra que 
este forma soluciones de mayor viscoelasticidad que la guar, pero menos estructuradas 
que las de la xantana. Todos estos resultados permiten afirmar que el mucílago de chía 
puede ser usado como espesante pero no como agente formador de geles. 
 
INTRODUCCIÓN
 
En la época precolombina, la chía era uno de los alimentos básicos de las civilizaciones 
de América Central, después del maíz, el fríjol y antes que el amaranto. Tenochtitlán, la 
capital del Imperio Azteca, recibía entre 5000 y 15000 toneladas por año como tributo de 
los pueblos conquistados (Rose – Hulman Institute of Technology, 2002). La semilla de 
chía fue utilizada no sólo como alimento sino también como ofrenda a los dioses aztecas; 
su uso en las ceremonias religiosas paganas provocó que los conquistadores españoles 
trataran de eliminarla y reemplazarla por especies traídas del Viejo Mundo. La semilla de 
chía es una excelente fuente de ácidos grasos omega-3 y actualmente se usa como 
suplemento dietético para personas, y en dietas de aves para producción de huevos y 
carne (Ayerza y Coates, 2001). 
A pesar de que se reconoce que la semilla es un “espesante natural”, es decir, un 
agente que aumenta la viscosidad del líquido al que se añade, sea este agua o jugo de 
fruta, las propiedades reológicas resultantes no han sido investigadas, por lo que no existe 
información acerca de esta propiedad del polisacárido presente como mucílago alrededor 
de la semilla cuando esta se pone en contacto con el líquido (Lin et al., 1994). Ya que el 
mucílago es el que imparte las características reológicas al líquido en el que se encuentra 
disuelto es importante caracterizar sus propiedades espesantes y sus propiedades 
viscoelásticas. Existe un solo reporte (Lin et al., 1994) en el cual se ha propuesto la 
estructura primaria del mucopolisacárido así como la técnica de extracción del mismo. Sin 
embargo, no existen reportes sobre sus propiedades reológicas que permitan explorar sus 
posibles aplicaciones en alimentos. 
 
CAPITULO I 
GENERALIDADES DE LA SEMILLA DE CHÍA 
 
1.1 ORIGEN Y CARACTERISTICAS 
El término chía se refiere a un pequeño grupo de plantas anuales pertenecientes a la 
familia Lameaceae, nativas del suroeste de California, Texas, México y América Central 
(Hortiplex Plant Database, 2002; Plant for a future Database, 2002; Plantatlas 2002; 
Global Compendium of Weeds, 2002). Son características generales de la especie 
Hispánica poseer plantas anuales, con altura de un metro, con periodo de florecimiento en 
julio y agosto que crecen en suelos arcillosos o arenosos e incluso en zonas áridas, no 
toleran las heladas, ni crecen en la sombra (Plants for a future Database, 2002; Global 
Compendium of Weeds, 2002). 
La chía (Salvia hispánica L.) es una planta anual de verano que se extiende desde el 
oeste central de México hasta el norte de Guatemala (Rose – Hulman Institute of 
Technology, 2002). Las formas silvestres se dispersan a través de las sierra Madre 
Occidental de Sonora y de Chihuahua. La Salvia hispánica cuenta con varios nombres 
comunes como salvia española, artemisa española, chía mexicana, chía negra o 
simplemente chía (Figura 1.1) y crece en bosques de juníperos, encino, pino, pino – 
encino a una altitud aproximada de 1900 metros sobre el nivel del mar (SEMARNAT, 2002). 
Su cultivo está distribuido principalmente en los estados de Jalisco (Cuautitlán, Ahualulco 
de Mercado, Tolimán) y en Michoacán (Tzintzuntzán, Uruapan, Zacapu, Erongaricuaro, 
Huariqueo, Morelia, Pátzcuaro y La Piedad) (SEMARNAT, 2002). La semilla de chía es 
pequeña, de apenas unos milímetros de longitud y tiene una forma oval ligeramente 
aplanada, puede ser obscura y moteada aunque ocasionalmente puede ser blanca o albina. 
 
Figura 1.1 Semilla de chía 
Esta planta es resistente a las plagas, pero ocasionalmente puede ser atacada por 
plagas del suelo como la gallina ciega, aunque no es recomendable utilizar ningún 
agroquímico para combatirla, pues no serían semillas adecuadas para el consumo humano. 
 Es una especie nativa de México, ampliamente cultivada e introducida a otros países 
de América. El aprovechamiento de esta especie es generalmente a nivel doméstico por lo 
que su comercialización se realiza principalmente en mercados locales. 
 
1.2 UN CULTIVO NUEVO Y ANTIGUO A LA VEZ 
La chía tiene una larga historia como alimento humano. Hay evidencia científica que 
muestra que la semilla de chía comenzó a usarse en la alimentación humana unos 3500 
años antes de Cristo y se convirtió en un cultivo básico en el centro de México entre 1500 
y 900 años antes de Cristo (Rose – Hulman Institute of Technology, 2002). La semilla de 
chía se usó como alimento mezclada con otros cultivos, como bebida mezclada con agua, 
molida en harina, incluida en medicinas y prensada por su aceite utilizado luego como 
base para pinturas para el rostro y el cuerpo (Eatchia, 2002). Los aztecas recibían semilla 
de chía como tributo anual de los pueblos conquistados y la ofrecían a los dioses como 
parte de las ofrendas en las ceremonias religiosas (Eatchia, 2002). La ciudad de 
Tenochtitlán recibía cada año como tributo de los pueblos conquistados, un mínimo de 
6360 toneladas de maíz, 4410 toneladas de frijoles, 4410 toneladas de chía y 3780 
toneladas de amaranto (Figura 1.2). 
 
Figura 1.2 Importancia religiosa y económica de la semilla de chía para 
los pobladores de Tenochtitlán (Encarta,2003) 
El amaranto, el fríjol, la chía y el maíz comprendían los componentes principales de las 
dietas de las civilizaciones aztecas y mayas (Rose – Hulman Institute of Technology, 2002), 
sin embargo cuando Cristóbal Colón llegó al Nuevo Mundo, el cultivo de la chía decreció ya 
que para reprimir a los nativos, se suprimieron sus tradiciones y se destruyó la mayoría de 
su producción agrícola intensiva y el sistema de comercialización existente. 
Muchos cultivos que mantuvieron una posición preponderante en las dietas de la 
América pre-colombina, fueron desvanecidos por los españoles debido a la estrecha 
asociación con la religión y fueron reemplazadas por otras especies extranjeras (trigo, 
cebada, zanahorias, entre otros) que tenían una gran demanda entre los conquistadores. 
 Hoy, en su lugar nativo, la especie está limitada a unas pocas hectáreas. Es más, hay 
muy pocas posibilidades de incrementar el área sembrada debido a factores sociales y 
políticos que han concluido en la subdivisión de la tierra en pequeñas granjas, y que han 
impuesto el cultivo del maíz, básicamente para preparar la popular tortilla (Eatchia, 2002). 
Actualmente se cultiva chía en diferentes países en forma regular como Argentina y 
Perú, (Eatchia, 2002). 
 
1.3 COMPOSICIÓN DE LA SEMILLA 
La ciencia actual explica por qué las antiguas civilizaciones consideraban a la chía un 
componente básico de su dieta. El valor nutricio de la semilla de chía, le confiere un gran 
potencial para usarla dentro de los mercados alimenticios, es considerada suplemento 
dietético por la FDA; pero además completa las exigentes regulaciones de contenido de 
nutrimentos alimenticios establecidas por esta organización para ser un “alimento 
saludable” (FDA, 1999). Aunque la composición de la semilla de chía es variable y 
depende de la región donde se cultiva (Ayerza, 1995), se ha reportado que la semilla de 
chía posee del 19-23% de proteína. Porcentaje comparable favorablemente con otros 
granos como el trigo (14%), maíz (14%), arroz (8.5%) avena (15.3%), cebada(9.2%) y 
amaranto (14.8%) (Coates y Ayerza, 2001). 
 En cuanto al contenido de aceite este puede variar entre un 32-39%, además posee el 
porcentaje más alto de ácidos grasos poli - insaturados, α -linolénico y linoleico de todos 
los cultivos, el porcentaje natural conocido más elevado de ácido α - linolénico (60-63%) 
si se considera que el cártamo y el girasol no tienen ácido graso α - linolénico, ácido graso 
 
Indispensable, con importancia significativa en gran cantidad de compuestos industriales 
tales como barnices, pinturas, cosméticos, entre otros. 
El contenido de hidratos de carbono se encuentra alrededor del 41% y 5.2% de cenizas. 
Una vez separado el aceite de la semilla de chía, el material remanente contiene un 50 - 
60% de fibra, la semilla posee un 5% de fibra soluble que aparece como mucílago al 
colocarla en agua y es útil como fibra dietética. Por lo tanto, la chía no sólo es importante 
por su valor nutricio, sino también por su “naturaleza espesante”, importante dentro de la 
industria alimenticia y otras aplicaciones. 
La semilla de chía es una fuente rica de calcio, fósforo, magnesio, manganeso, cobre, 
potasio y molibdeno y una fuente buena de niacina, y zinc, y fuente de ácidos grasos 
omega-3 así como de vitamina B1 (tiamina) (Ayerza, 2003). Dado que la oxidación en la 
chía es mínima a nula dada la importante cantidad de antioxidantes que contiene, 
mantiene un gran potencial dentro de la industria alimenticia, comparada con otras 
fuentes de ácido graso α - linolénico como el lino, que muestra una descomposición 
rápida debido a la ausencia de antioxidantes. El lino también contiene cianoglucósidos y 
compuestos antagónicos a la vitamina B6 no presentes en la semilla de chía. También la 
biomasa de la chía tiene aceites esenciales en abundancia con una importancia comercial 
significativa en las industrias de sabores y fragancias. 
 
1.4 USOS ANCESTRALES Y ACTUALES 
La forma mas común y antigua de consumo de esta semilla en los descendientes 
aztecas y mayas consiste en la preparación de una bebida muy popular llamada “Chía 
fresca”. Hoy, la semilla de chía mezclada con limón hace una bebida refrescante 
consumida no sólo en México, sino también en Guatemala, Nicaragua y el sudoeste de los 
Estados Unidos (Eatchia, 2002). El alto contenido proteínico de la semilla de chía hace útil 
la semilla como alimento para ganado e inclusive en algunos países se vende como 
alimento para animales con el producto denominado chía Pet TM. Existen varias 
aplicaciones potenciales industriales para la chía. Debido a que como ya se mencionó 
contiene hasta un 60% de fibra y de ella el 5% aproximadamente representa la fracción 
mucilaginosa, hace que la chía presente una “naturaleza espesante”, muy apreciada 
dentro de la industria de la cosmetologíca (Bushway y Belya, 1981). Otra forma de 
encontrar a la chía es en figurillas de arcilla en forma de animales que son cubiertos con la 
semilla que al agregar agua brota y cubre el cuerpo de la figurilla simulando el pelo de las 
figuritas. (Coates y Ayerza, 1996). 
El aceite puede ser empleado como sustituto del aceite de linaza y también como 
conservador en las pinturas para aplicación en lonas, cerámica y madera según lo 
encontrado en trabajo mexicano de la laca (Ayerza y Coates, 2002; Taga et al., 1984). Los 
aceites de la hoja de chía pueden ser útiles en condimentos y fragancias y, posiblemente 
como pesticidas, porque muchos insectos parecen evitar a la planta (Pascual – Villalobos 
et al., 1997). 
Una actividad importante de la semilla de chía es la antioxidante ya que una vez que 
éstas se han prensado y extraído el aceite, han demostrado poseer una fuerte actividad 
antioxidante. Los antioxidantes más importantes son el ácido clorogénico, el ácido cafeico 
y los flavonoles (Taga y col, 1984); importantes ya que estudios epidemiológicos indican 
que un alto nivel de consumo de alimentos y bebidas ricas en flavonoides pueden proteger 
contra las enfermedades cardiovasculares, embolia, cáncer de pulmón y cáncer de 
estomago (Ayerza y Coates, 2001). 
Otra aplicación actual interesante de la semilla de chía es la obtención de alimentos 
ricos en ácidos grasos Ω-3, los huevos provenientes de gallinas alimentadas con chía 
poseen una relación entre el ácido graso α- linolénico y el ácido graso docosahexanoico 
(DHA) similar a la que se encuentra en la leche humana. Cuando a la dieta se le agregan 
grandes cantidades de chía, la elongación e instauración del ácido α- linolénico se retarda 
y el contenido del ácido graso docosahexanoico (DHA) (un ácido graso muy inestable) 
permanece constante. Este comportamiento metabólico junto con la potente actividad 
antioxidante de la chía a través de los compuestos flavonoides y ácido cinámico, permiten 
a las gallinas producir huevos con una mayor estabilidad que la de los huevos con alto 
contenido de DHA (Ayerza y Coates , 2001). 
 Cuando se utiliza como alimento animal se pueden obtener alimentos enriquecidos con 
omega-3 como pollo, jamón, leche, quesos, etc. Utilizada como una fuente de ácidos 
grasos omega-3, no requiere el uso de antioxidantes artificiales como las vitaminas 
sintéticas. 
 
1.5 CONCEPTOS BÁSICOS DE REOLOGÍA 
 La reología se define como la ciencia que estudia la deformación y el flujo de la materia. 
Es una rama de la física relacionada con la mecánica de la deformación de los cuerpos. La 
utilización de la reología en el análisis y caracterización del comportamiento de productos 
alimenticios cuando se les aplica una fuerza es relativamente reciente; para alimentos 
líquidos se inicia en 1960 y los primeros estudios sobre reología de sólidos son posteriores 
a 1970. Algunas de las principales causas son la variedad y complejidad en la composición 
y estructura de los alimentos, la dificultad en adaptar y utilizar ecuaciones matemáticas 
para explicar diferentes comportamientos reológicos. La Reología moderna, además de los 
comportamientos elástico y viscoso, estudia también sistemas complejos que presentan 
simultáneamente propiedades elásticas y viscosas, es decir, sustancias viscoelásticas. 
Un estudio reológico bien fundamentado es aquel que permite obtener funciones 
materiales de flujo estacionario y no estacionario a partir de una relación bien definida 
entre el esfuerzo y la deformación o velocidad de deformación. No existen hasta ahora 
estudios reológicos de soluciones de mucílago de la semilla de la chía sobre propiedades 
de flujo (flujo estacionario) y propiedades viscoelásticas dinámicas (régimen armónico). 
 
1.5.1 COMPORTAMIENTO DE FLUJO EN ESTADO ESTACIONARIO 
Los fluidos pueden ser estudiados sujetándolos a un corte continuo a una velocidad 
constante. Lo anterior puede ser realizado usando dos platos paralelos con un fluido en el 
espacio entre ellos. El plato inferior esta fijo y el plato superior se mueve a una velocidad 
constante (u) la cual puede ser considerada como un incremento en el cambio de posición 
dividida por un pequeño periodo de tiempo, δL/δt. Se requiere una fuerza por unidad de 
área en el plato para que el movimiento resulte en un esfuerzo de cizalla en el plato 
superior (Figura 1.3). 
 
Figura 1.3 Flujo de cizalla o corte entre placas paralelas. 
 
El flujo descrito es en cizalla simple estacionaria para el cual la velocidad de cizalla 
queda definida como la velocidad de cambio de la deformación. En cizalla estacionaria 
existen tres funciones materiales dependientes de la velocidad de cizalla o corte, 
colectivamente llamadas funciones viscométricas, que son necesarias para establecer 
completamente el estado de esfuerzo de un fluido y son: 
- Viscosidad η = f (
•
γ ) =σ/
•
γ
- El primero y segundo coeficiente de esfuerzos normales, Ψ1(
•
γ ) y Ψ2(
•
γ ).
El primer coeficiente de esfuerzo normal Ψ1(
•
γ ) es fácilmente proporcionado por 
medidas en una geometría de cono platomientras que el segundo coeficiente de 
esfuerzos normales Ψ2(
•
γ ) es difícil de medir y consecuentemente raramente encontrado 
en la literatura. 
En general se pueden observar dos tipos de comportamiento de flujo (Figura 1.4). 
- Los fluidos newtonianos son aquellos cuya relación esfuerzo de corte contra 
gradiente de deformación es lineal y su viscosidad es constante a una temperatura 
y presión dadas. 
- Los fluidos no newtonianos son aquellos cuya relación esfuerzo de corte y 
gradiente de deformación no es lineal. 
 
Figura 1.4 Tipos de comportamiento al flujo. 
 
1.5.2 COMPORTAMIENTO DINÁMICO 
Las pruebas dinámicas son el método más común para estudiar el comportamiento 
viscoelástico de los alimentos y son útiles en una variedad de aplicaciones incluyendo la 
evaluación de la dureza de geles, examen de la gelatinización de almidones, observación 
de la coagulación de las proteínas o desnaturalización, desarrollo de textura en productos 
cárnicos y de panadería, pruebas de vida media, entre otras. En los métodos dinámicos el 
material se somete a un esfuerzo o una deformación oscilatoria sinusoidal a una 
frecuencia ω (rad/s) y una amplitud de onda determinada que son transmitidos a través 
del material, la magnitud y el tiempo de movimiento de la transmisión depende de la 
naturaleza de la sustancia estudiada, generalmente se emplean geometría de platos 
paralelos, cono-plato o cilindros concéntricos fijos (Figura 1.5). 
 
Figura 1.5 Movimiento oscilatorio 
Estas son llamadas pruebas oscilatorias de baja amplitud, debido a que se emplean 
pequeñas deformaciones con el fin de mantener un comportamiento viscoelástico lineal 
que se observa cuando la deformación que sufren los materiales es suficientemente 
pequeña para que éstos no modifiquen significativamente su estructura y proporcionan 
información a tiempos cortos de observación (0.1-100 s). 
 Las dos variables que se controlan en este tipo de mediciones son la frecuencia (ω) y la 
máxima amplitud de la deformación (γ0) y las respuestas que se miden son el esfuerzo 
sinusoidal (σ), el cual es medido y correlacionado con la deformación resultante, la 
viscosidad y propiedades elásticas en la muestra son simultáneamente determinadas por 
la mayoría de los reómetros. Este experimento también se realizar de manera inversa, 
donde se aplica un esfuerzo sinusoidal y se mide la deformación. En cada caso, las 
funciones materiales medidas son las mismas: el módulo de almacenamiento (G’) y el 
módulo de pérdida (G’’). El esfuerzo de cizalla producido por la deformación sinusoidal que 
puede ser escrita como: 
σ = G’ γ + (G’’ /ω) γ (1.1) 
Ambos módulos son funciones de la frecuencia y pueden ser expresados en términos del 
cociente entre la amplitud en fase y fuera de fase: 
 G’ = [σ0 / γ0] cos (δ) y G’’ = [σ0 / γ0] sen (δ) (1.2) 
Para un sólido perfectamente elástico, toda la energía es almacenada, G’’ es cero y el 
esfuerzo y la deformación están en fase. En contraste, para un líquido con propiedades no 
elásticas toda la energía es disipada en forma de calor, G’ vale cero y el esfuerzo y la 
deformación se encuentran fuera de fase exactamente 90° (Figura 1.6). 
 
Figura 1.6 Respuesta del esfuerzo de un sólido ideal, un líquido newtoniano y un fluido viscoelástico 
Otra función importante empleada para describir el comportamiento viscoelástico es la 
tangente de la fase de desplazamiento (llamada tangente delta), la cual es también una 
función de la frecuencia: 
 tan (δ) = G’’/ G’ (1.3) 
Esta cantidad adimensional es una medida de la relación de la energía pérdida y la 
energía almacenada en un ciclo de deformación, es decir, del predominio del carácter 
elástico sobre el carácter viscoso del material. 
 
,:;o;~;,~;,lr-· ";·;:;~;·~':-:';·:'~·,GJlr-· J.:.::.I 
~' , 
L 
1.6 HIDROCOLOIDES 
Del gran número de polisacáridos presentes en los alimentos, todos ellos realizan 
alguna función basada en su estructura molecular, tamaño y fuerzas moleculares 
secundarias, que dan lugar principalmente a la formación de puentes de hidrógeno, 
confiriendo además a los alimentos propiedades, como son dureza, tersura, compacidad, 
capacidad espesante, viscosidad, adhesividad, capacidad de formar geles y buena 
palatabilidad, adicionalmente, su alto contenido en fibra ayuda a la movilidad intestinal. En 
principio, los polisacáridos deberían ser solubles en agua ya que poseen cadena de 
unidades glicosídicas compuestas por hexosas y pentosas. Cada una de estas unidades 
posee varios lugares capaces de formar puentes de hidrógeno; así en un glucano hay 
cinco oxígenos por unidad que tienen esa capacidad ya que cada oxígeno o hidrógeno 
posee esa capacidad de unirse a una molécula de agua y contribuir así a la solubilidad de 
la molécula entera. Las moléculas ramificadas no se acoplan bien entre si, de modo que 
no forman zonas de unión del suficiente tamaño y fuerza como para formar geles dando 
lugar a soluciones viscosas estables. Lo mismo es válido para moléculas que poseen 
grupos cargados, como son aquellas que contienen grupos carboxílicos, las cargas 
negativas provocan la aparición de fuerzas de repulsión de Coulomb, de tal manera que 
las cadenas no se aproximan unas a otras y no forman por lo tanto zonas de unión. 
Todos los polisacáridos solubles producen soluciones viscosas, a causa de su gran 
tamaño molecular [Fennema, 1993]. Las gomas hidrosolubles o hidrocoloides, son 
macromoléculas que se disuelven o dispersan fácilmente en el agua para producir un 
aumento muy grande de la viscosidad y en ciertos casos, un efecto gelificante y se utilizan 
generalmente a concentraciones del 1% o inferiores ya que muchas presentan una 
capacidad limitada de dispersión y la funcionalidad deseada se logra a estas 
concentraciones. 
 Según su origen, se distinguen: 
• Las gomas de origen vegetal, esencialmente de naturaleza glucídica. 
• Las gomas de origen animal de naturaleza proteica (caseínatos y gelatina). 
El interés en los hidrocoloides está basado en su comportamiento reológico, por 
ejemplo, la viscosidad, la formación de geles y sus efectos estabilizantes. Estas 
propiedades pueden obtenerse solo después de alcanzar la disolución completa de las 
moléculas (Figura 1.7). El reordenamiento de estas está relacionado con varios 
parámetros: 
� El peso molecular de la molécula. 
� El tamaño de la molécula. 
� La presencia o no de grupos funcionales en la molécula. 
� La temperatura del medio. 
� Las interacciones con otros ingredientes en los medios, tales como otros 
hidrocoloides y cationes. 
Podemos decir que todos los hidrocoloides poseen la propiedad de aumentar 
considerablemente la viscosidad del medio acuoso a bajas concentraciones. Este poder 
espesante varía mucho de una goma a otra; es muy elevada para la goma xantana, las 
carrageninas, los derivados de la celulosa y las galactomananos, pero esta más limitado 
para las pectinas, la goma arábiga y los almidones. 
 
Figura 1.7 Tipos de asociación de los hidrocoloides. 
 
_ &1_ fi" .. _ 
E~p.U"'I.nlo 
M.N ~"'" ....... "'=O~"" 
...", .. ",""",_tio",",' 
>'-'",.'0 ..,,~"" ...... ~ 
",,., '" ""' "'''''' 
Funciones
Los hidrocoloides están destinados a cumplir diversas funciones como agentes 
espesantes y gelificantes; modificadores de cristalización del hielo, agentes de suspensión 
y de estabilización de las emulsiones, de espumas, entre otros. Estas últimas funciones 
suelen reunirse, frecuentemente, bajo la denominación genérica de “estabilizantes”. 
Productos espesantes
Son las gomas no gelificantes, así como ciertos almidones modificados, los 
galactomananos, el l-carragenano, el alginato de Na+ (en ausencia de Ca2+), o la goma 
xantana los que se emplean como espesantes. Se usan para la fabricación de salsas y 
condimentos diversos, cremas pasteleras, productos instantáneos, entre otros. Los 
métodos reológicos permiten, esencialmente, apreciar el poder espesantede los 
hidrocoloides. En efecto, se ha establecido que la sensación de consistencia percibida 
por el consumidor, depende enormemente de las propiedades de fluidez del producto. 
1.6.1 XANTANA 
La Xantana fue el segundo polisacárido microbiano comercializado después de la dextrana, 
es un exopolisacárido producido por fermentación aeróbico de Xanthomonas camprestris,
la estructura primaria consiste de un pentasacárido cuya cadena principal son dos β- D- 
glucopiranosas unidas a través de enlaces (1-4) en donde la segunda unidad glucosídica 
posee en la posición O-3 una ramificación constituida de un ácido D- glucorónico unido 
entre dos D-manosas. La xantana se disuelve fácilmente en agua fría o caliente generando 
soluciones altamente viscosas a concentraciones bajas de polisacárido, propiedad que 
favorece las cualidades de estabilizante en algunos sistemas alimenticios, reológicamente 
se ha definido como fluidificante a la cizalla (Fennema, 1993). La viscosidad de las 
soluciones de xantana se ha determinado que es independiente del pH y la temperatura 
en un amplio intervalo de estos, 1 a 13 y -4 a 93 °C respectivamente (Fennema, 1993), 
esta independencia de la viscosidad con la temperatura es única e importante en el ámbito 
industrial alimentario, ya que productos elaborados en frío pueden mantener constante su 
viscosidad al calentarlos o viceversa. Otras propiedades importantes atribuidas a esta 
goma son su alta resistencia a la degradación enzimática, estabilidad al congelamiento – 
descongelamiento. 
Aplicaciones
La xantana es ampliamente usada no solo en la industria de los alimentos, en donde es 
utilizado en bebidas para mejorar su palatabilidad y la liberación del aroma, y en los 
zumos de naranja para estabilizar su turbidez. A causa de su estabilidad térmica es usado 
como espesante y estabilizante en muchos alimentos enlatados. En alimentos espesados 
con almidón y congelados, como pueden ser rellenos de frutas para tartas, la adición de 
xantana mejora en gran medida la estabilidad frente a la congelación-descongelación y 
disminuye la tendencia a la sinéresis. Se emplea también en salsas por su estabilidad al 
pH (Fennema, 1993). 
1.6.2 GUAR 
La Guar, es un galactomanano formado por un esqueleto básico de unidades (1�4)-β-
D-manopiranosilo con unidades de (1� 6)-α- D-galactopiranosilo cada dos de ellas. Se 
deriva del endospermo molido de la planta de guar, Cyamopsis tetragonolobus, de la 
familia de las leguminosas. La planta es cultivada comercialmente en India y Pakistán para 
el consumo humano y animal. También es cultivada en el semiárido sudoeste de los 
Estados Unidos. La Goma Guar es un polvo blanco a blanco-amarillento, casi sin olor y sin 
sabor, se dispersa e hidrata casi completamente en agua frío o caliente, formando 
soluciones muy viscosas siendo insoluble en solventes orgánicos, tiene una acción de 
buffer ya que sus soluciones son muy estables en el intervalo de pH entre 4 y 10. 
La Guar es un polímero no iónico compatible con la mayoría de otros hidrocoloides 
vegetales como tragacanto, karaya, arábiga, agar, alginatos, carragenatos, goma de 
algarrobo, pectina, metilcelulosa y carboximetilcelulosa. La Guar también es compatible 
con casi todos los almidones químicamente modificados, almidones crudos, celulosas 
modificadas, polímeros sintéticos, y proteínas solubles en agua. Algunas sales 
multivalentes y solventes miscibles en agua alteran la hidratación y la viscosidad de 
soluciones de goma guar y producen geles. El ión del borato inhibirá la hidratación de 
goma guar actúa como un agente de vinculación cruzada con goma guar hidratada 
formando geles de estructuras cohesivas. 
 
Aplicaciones
La Guar se usa principalmente para espesar soluciones acuosas y para controlar la 
movilidad de materiales dispersados o disueltos. Es utilizada en quesos en los que 
previene la sinéresis, y en los helados en los que contribuye en la obtención de suavidad, 
cuerpo y resistencia al choque térmico. En los productos de panadería es agregada a 
diferentes tipos de masas durante el amasado, aumenta el rendimiento, da mayor 
elasticidad, y produce una textura más suave, vida de estante más larga y mejores 
propiedades de manejo. En pasteles y masas de bizcocho, goma guar produce un 
producto más suave que se saca fácilmente de los moldes y se rebana fácilmente sin 
desmenuzar. También es utilizado en productos cárnicos, tales como las salchichas, para 
mejorar su textura y rellenado de la tripa. En los aderezos y salsas para ensalada a una 
concentración de 0.2-0.8%, incrementando la viscosidad y contribuyendo a la 
palatabilidad. Es útil espesando diferentes bebidas de fruta y bebidas dietéticas sin azúcar. 
 
1.7 HIPÓTESIS Y OBJETIVOS 
HIPÓTESIS 
 
El mucopolisacárido que exuda la semilla de chía tiene propiedades espesantes cuya 
intensidad depende de la concentración de polímero así como del pH, tipo y concentración 
de contra-iones, por lo que su comportamiento reológico será diferente modificando estas 
variables. Esto permitirá plantear posibles usos en la industria de alimentos. 
OBJETIVOS 
OBJETIVO GENERAL
El propósito general de este estudio es examinar por medio de pruebas de cizalla 
angular y cizalla oscilatoria las propiedades de flujo y viscoelásticas de soluciones de 
mucílago de semilla de chía para conocer su comportamiento en medios acuosos y 
explorar su posible aplicación como agente espesante y/o formador de geles. 
 
OBJETIVOS PARTICULARES
Un primer objetivo es conocer el efecto de la concentración de polímero sobre las 
propiedades de flujo estacionario y no estacionario de sus soluciones acuosas bajo 
condiciones isotérmicas para determinar la capacidad espesante del mucílago de la semilla 
de chía. 
 
El segundo objetivo consiste en determinar el efecto del pH sobre las propiedades de 
flujo y viscoelásticas del mucílago de la semilla de chía en condiciones isotérmicas para 
determinar su estabilidad bajo diferentes condiciones de protonación. 
 
El tercer objetivo es estudiar el efecto de la presencia de contra-iones sobre las 
propiedades de flujo y viscoelásticas del mucílago de la semilla de chía en condiciones 
isotérmicas para conocer de qué manera iones de diferente naturaleza y concentración 
afecta a esas. 
 
Todos estos objetivos tienen como propósito examinar el comportamiento en fase 
acuosa del mucílago de la semilla de chía para poder evaluar y sugerir su posible 
aplicación ya sea como agente espesante y/o como formador de geles. 
CAPITULO II 
 
METODOLOGÍA Y DESARROLLO EXPERIMENTAL 
2.1 DIAGRAMA GENERAL DE LA INVESTIGACIÓN 
 
La Figura 2.1 muestra el diagrama general de la investigación. 
 
Figura 2.1 Diagrama general de la investigación. 
 
Mucílago 
(polvo)
Disolvente
�Agua destilada
�Agua destilada + sal (KCl, NaCl, CaCl2, MgCl2)
Dispersión
Calentamiento
70 C/15 min
Enfriamiento
Solución de mucílago de chía
Ajustes de pH
Cizalla rotacional
APLICACIÓN DE MODELOS
�LEY DE LA POTENCIA
�CROSS
�CARREAU - YASUDA 
Propiedades 
viscoelásticas
Cizalla oscilatoria de 
baja amplitud
Carácter viscoelástico
Determinación 
Concentración real de 
la solución
COMPARACIÓN CON POLISACARIDOS COMERCIALES
Dispersión
Calentamiento
70 C/ 15 min
Enfriamiento
Goma guar
Agua destilada
Goma xantana 
Agua destilada 
+50 mMNaCl
Reología
Propiedades de flujo
Mucílago 
(polvo)
Disolvente
�Agua destilada
�Agua destilada + sal (KCl, NaCl, CaCl2, MgCl2)
Dispersión
Calentamiento
70 C/15 min
Enfriamiento
Solución de mucílago de chía
Ajustes de pH
Cizalla rotacional
APLICACIÓN DE MODELOS
�LEY DE LA POTENCIA
�CROSS
�CARREAU - YASUDA 
Propiedades 
viscoelásticas
Cizalla oscilatoria de 
baja amplitud
Carácter viscoelástico
Determinación 
Concentración real de 
la solución
COMPARACIÓN CON POLISACARIDOS COMERCIALES
Dispersión
Calentamiento
70 C/ 15 min
Enfriamiento
Goma guar
Agua destilada
Goma xantana 
Aguadestilada 
+50 mMNaCl
Reología
Propiedades de flujo
Mucílago 
(polvo)
Disolvente
�Agua destilada
�Agua destilada + sal (KCl, NaCl, CaCl2, MgCl2)
Dispersión
Calentamiento
70 C/15 min
Enfriamiento
Solución de mucílago de chía
Ajustes de pH
Cizalla rotacional
APLICACIÓN DE MODELOS
�LEY DE LA POTENCIA
�CROSS
�CARREAU - YASUDA 
Propiedades 
viscoelásticas
Cizalla oscilatoria de 
baja amplitud
Carácter viscoelástico
Determinación 
Concentración real de 
la solución
COMPARACIÓN CON POLISACARIDOS COMERCIALES
Dispersión
Calentamiento
70 C/ 15 min
Enfriamiento
Goma guar
Agua destilada
Goma xantana 
Agua destilada 
+50 mMNaCl
Reología
Propiedades de flujo
2.2 MATERIALES 
El mucílago de la semilla de chía se obtuvo por liofilización de las semillas remojadas en 
agua a temperatura ambiente después de la formación de una cápsula gelatinosa a su 
alrededor. La humedad del mucílago fue 10%. Se usaron NaCl cristal Reactivo (J.T. Baker), 
KCl (Mallinckrodt Reactivo Analítico), MgCl2. 6-Hidrato, cristal (J.T. Baker) y CaCl2
(Mallinckrodt Grado desecante), ácido acético glacial (17 M), acetona (destilada), guar 
(Gomas Naturales, S.A. de C.V., México) y xantana (Keltrol T, Kelco, San Diego, EUA) 
ambas grado alimenticio.
2.3 MÉTODOS 
 
Se pesó mucílago en cantidad necesaria para obtener soluciones de concentración 
0.9%, 0.7%, 0.5%, 0.3%, 0.2% y 0.1% (m/v) respectivamente. El polvo se agregó poco a 
poco en forma de lluvia muy fina al disolvente (agua destilada) con agitación magnética a 
temperatura ambiente y posteriormente se calentó la dispersión obtenida por 15 minutos 
a 70 °C. Se enfrió a temperatura ambiente y se centrífugo cada solución por 15 minutos a 
máxima velocidad para separar el material insoluble. Se ajustó el pH a 6 con ácido acético 
glacial (17 M) sólo en los casos en que fue necesario. Las soluciones con adición de alguna 
sal fueron preparadas disolviendo previamente la respectiva sal en agua destilada en 
cantidad suficiente para tener 50 mM de NaCl, 50 mM de KCl, 10 mM de CaCl2 y 10 mM 
MgCl2 y después continuar con la adición de mucílago como se señaló anteriormente. Cada 
una de las soluciones se examinó en el reómetro (ver adelante) por duplicado y 
posteriormente se ajustó el pH a 3 con ácido acético glacial (17 M) para volver a 
examinarlas en el reómetro por duplicado a este nuevo pH. Se siguió este procedimiento 
debido a que la cantidad de mucílago disponible para hacer las pruebas era limitada.
Pruebas reológicas
Las propiedades reológicas se determinaron empleando un reómetro de deformación 
controlada ARES-RFS III (Advanced Rheometric Expansion System-Rheometric Fluids 
Spectrometer, TA Instruments, EUA), en una geometría de cilindros concéntricos de doble 
pared (Double Wall Couette) con un diámetro interior de la copa de 27.94 mm, diámetro 
interior del cilindro interno de 29.5 mm, diámetro exterior del cilindro externo de 32.0 mm, 
 
diámetro exterior de la copa de 34 mm y un espacio anular de 1.00 mm. Algunas 
soluciones fueron examinadas en un reómetro de esfuerzo controlado (PAAR-PHYSICA) 
usando una geometría de cono-placa (KP25, Cono de 2°, diámetro = 7.5 cm). Las 
propiedades de flujo se examinaron a 25 °C empleando una velocidad de deformación (
•
γ )
entre 0.01 s-1 y 500 s-1, cada una de ellas se realizó por duplicado. De lo anterior se 
obtuvieron datos que permitieron elaborar las curvas de viscosidad a fin de determinar el 
tipo de comportamiento de flujo que presenta el mucílago de la semilla de chía en solución 
acuosa. Todas las pruebas de realizaron por duplicado y se obtuvo el promedio de los 
datos obtenidos para cada solución y se usaron modelos para correlacionar el 
comportamiento presentado. 
Las propiedades dinámicas se analizaron en el reómetro ARES- RFS III usando la 
geometría ya descrita arriba a 25 °C mediante pruebas oscilatorias de baja amplitud. Se 
hizo primero un barrido de deformación para determinar la zona de viscoelasticidad lineal, 
con una frecuencia de oscilación (ω) de 6.28 rad/s y una deformación entre 1 y 50%. Una 
vez determinado el límite de viscoelasticidad lineal se hicieron barridos de frecuencia en la 
zona lineal con una variación de frecuencia desde 0.1 hasta 100 rad/s. De igual manera 
las pruebas se realizaron por duplicado y los datos se promediaron a fin de obtener el 
comportamiento. Sólo se consideraron los datos por arriba del torque mínimo que puede 
detectar el reómetro 0.4 (µN.m). 
 
Comparación con guar y xantana
Para comparar las soluciones de mucílago de chía se seleccionó la Guar sin adición de 
sal en una concentración de 0.1% y 0.5% (m/v) y la xantana con adición de 50 mM de 
NaCl en una concentración de 0.5% (m/v), siguiendo el mismo procedimiento de 
preparación que se siguió para preparar las soluciones de mucílago de la semilla de chía 
como se señala a continuación. 
Se pesó la Xantana y Guar por separado en una cantidad correspondientemente para 
obtener soluciones de la concentración antes señalada y se agregaron cada una por 
separado en forma de lluvia muy fina al agua. En el caso de la solución 0.5% de goma 
xantana se adicionó cantidad suficiente de NaCl para obtener una solución 50 mM con 
agitación magnética para permitir la homogenización de la dispersión. Lo anterior se 
realizó a temperatura ambiente para posteriormente calentar la disolución obtenida por 15 
minutos a 70 °C, y a continuación se dejó enfriar a 25 °C a fin de determinar tanto las 
propiedades de flujo como el comportamiento viscoelástico con la geometría de doble 
pared en las mismas condiciones en las que se examinó el mucílago de chía, es decir, para 
el comportamiento al flujo una temperatura de 25 °C con velocidad de deformación (γ)
entre 0.01 s-1 y 500 s-1 y las propiedades dinámicas con un barrido de deformación con 
una frecuencia (ω) de 6.28 rad/s y una deformación (γ) entre 1% y 50% y un barrido de 
frecuencia en la zona de viscoelasticidad lineal con una variación de frecuencia (ω) entre 
0.1 a 100 rad/s. Todas las pruebas se hicieron igualmente por duplicado. 
 
Determinación de la concentración real de las soluciones de mucílago de 
chía
Una vez que se examinaron cada una de las soluciones a pH 6 y pH 3 en el reómetro, y 
dada la presencia de material insoluble en el polvo de mucílago, fue necesario determinar 
la concentración real de la solución examinada. Para ello se colocó papel filtro previamente 
cortado y pesado en balanza analítica sobre una caja Petri en una estufa a 110 °C a fin de 
colocar ambos a peso constante, posteriormente se midió un volumen conocido de 
mucílago el cual se precipitó en acetona en una relación 2:1. Para separar el precipitado 
obtenido se filtró al vació y se dejó secar completamente en un desecador por 48 horas 
aproximadamente y después se pesó y se determinó el peso de mucílago por diferencia. 
Considerando el volumen conocido de solución y la masa seca de mucílago, se determinó 
la concentración real en cada una de las soluciones y se expresó en porcentaje 
masa/volumen (m/v). 
 
CAPITULO III 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
 
3.1 PROPIEDADES DE FLUJO 
EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE MUCÍLAGO 
Sin adición de sales
La Figura 3.1 muestra el comportamiento de soluciones de mucílago con diferente 
concentración de polímero a pH 6. Las soluciones mostraron un comportamiento no 
newtoniano adelgazado por cizalla (shear-thinning) ya que la viscosidad disminuyó al 
aumentar la velocidad de deformación. Este comportamiento de flujo es característico de 
productos de frutas y vegetales así como de polímeros solubles (Steffe, 1996). La razón 
para un comportamiento de este tipo se debe en gran medida a la presencia de cadenas 
poliméricas en la solución las cuales al ser sometidas a una deformación de cizalla se 
orientan en capas las cuales pueden fluir muy fácilmente causando una disminución de la 
viscosidad al aumentar la velocidad de deformación (De Notta1997). Este tipo de 
comportamiento se caracteriza por presentar tres regiones: La primera es una región muy 
pequeña newtoniana donde la viscosidad, llamada viscosidad limite a cero velocidad de 
cizalla (η0), se caracteriza por ser constante e independiente del cambio de la velocidad 
de deformación. La segunda es una región en la cual la viscosidad aparente (η) disminuye 
con la velocidad de deformación y la tercera es una región nuevamente newtoniana pero 
inferior a la primera en la cual se alcanza la llamada viscosidad limite a velocidad de cizalla 
infinita (η∝). Para poder observar las tres regiones es necesario examinar el 
comportamiento sobre un amplio intervalo de velocidad de deformación, típicamente 
desde 0.001 hasta 10000 s-1, y tal intervalo no es accesible con un solo equipo lo que hace 
necesario el uso de varios tipos de reómetros. 
En el caso de las soluciones de mucílago de chía, la primera zona no se observó ya que 
la viscosidad a velocidades de deformación cercanas a 0.1 s-1 no fue constante. La 
segunda zona se observó en todos los casos y la tercera no fue claramente observable. 
Cabe aclarar que las soluciones con 0.2 y 0.5% de mucílago fueron examinadas en un 
Velocidad de cizalla [s
-1
]
10-1 100 101 102 103
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
101
102
0.1%
0.2%
0.3%
0.5%
0.9%
reómetro PAAR-PHYSICA cuya sensibilidad a bajas velocidades de deformación no es muy 
grande y por ello sólo fue posible obtener datos en el intervalo de velocidad de 
deformación mostrado en la Figura 3.1. 
 Para tratar de describir el comportamiento de flujo de las soluciones acuosas del 
mucílago de chía se seleccionaron tres modelos reológicos y los datos fueron analizados 
empleando una rutina de regresión no lineal. Los modelos ensayados fueron: 
 
Figura 3.1 Curvas de viscosidad para soluciones acuosas de mucílago de chía a diferentes 
concentraciones, pH 6 y 25 °C. 
Ley de potencia o modelo de Ostwald de-Waele 
1nK)( −γ=γη && (3.1) 
 
Carreau–Yasuda 
( )[ ] a/)1n(a0 1)()( −∞∞ λγ+η−η+η=γη && (3.2) 
Velocidad de cizalla [s-1]
10-1 100 101 102 103
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
101
102
Cross 
( )[ ] 1n10 1)()( −−∞∞ λγ+η−η+η=γη && (3.3) 
Se seleccionaron estos tres modelos ya que son los más empleados para describir la 
variación de la viscosidad aparente con la velocidad de deformación. El Cuadro 3.1 
muestra los resultados de las regresiones y los valores de los parámetros de cada modelo. 
Cada modelo produjo coeficientes de correlación superiores a 0.99, y para el caso de las 
soluciones 0.2 y 0.5% cuyo intervalo de prueba es más corto el modelo de Ley de 
potencia es el que mejor explica el comportamiento, sin embargo los modelos de Cross y 
de Carreau–Yasuda producen un mejor ajuste para el resto de las soluciones analizadas 
como se observa en la Figura 3.2. Por ello estos modelos se tomaron para el análisis de 
los parámetros.
Figura 3.2 Correlación de los modelos reológicos con la viscosidad de soluciones acuosas de 
mucílago de chía a pH 6 y 25 °C. Línea azul continua (―――― ) ley de la potencia, línea negra cortada 
(- - -) modelo de Cross y línea roja punteada (…….) modelo de Carreau–Yasuda. 
 
Cuadro 3.1 Parámetros de los modelos de Cross y Carreau–Yasuda de las soluciones acuosas de 
mucílago de chía a 25 °C, pH 6. 
MODELO LEY DE LA POTENCIA 
 
Concentración 
(%) r K n Intervalo 
•
γ
0.2 0.9952 0.094 0.699 33.7-500 
0.5 0.9947 0.489 0.572 10-500 
 
MODELO DE CROSS 
Concentración 
(%) r η0 (Pa.s) η∝ (Pa.s) λ (s) n Intervalo 
•
γ
0.1 0.9990 2.487 0.010 17.84 0.846 0.1 a 500 
0.3 0.9994 8.913 0.032 14.93 0.858 0.1 a 500 
 
MODELO DE CARREAU - YASUDA 
Concentración
(%) r η0 (Pa.s) η∝ (Pa.s) λ (s) n a Intervalo
•
γ
0.1 0.9999 0.701 0.007 8.950 0.249 12.550 0.1 a 500 
0.3 0.9993 11.296 0.030 30.39 0.146 0.751 0.1 a 500 
0.9 0.9998 0.002 0.103 315.8 0.188 1.753 0.1 a 500 
 
De acuerdo con los valores de los parámetros obtenidos para cada modelo es evidente 
el carácter adelgazado por cizalla ya que todos los valores del parámetro n, relacionado 
con el índice de flujo de la ley de potencia tanto para el modelo de Cross como el de 
Carreau–Yasuda, es menor a la unidad. Sin embargo, no fue posible encontrar una 
correlación clara entre este parámetro y la concentración de mucílago ya que la tendencia 
esperada, disminución de n con el aumento de la concentración de mucílago, no se 
observó de manera clara. 
Como podemos observar en la Fig. 3.1 al aumentar la concentración de mucílago la 
viscosidad de las soluciones aumenta de manera progresiva y con ello el carácter no 
newtoniano. Por ello esperaríamos se intensificara dicho carácter, es decir, que las 
soluciones fueran más adelgazadas por cizalla como ha sido reportado para otros 
polisacáridos como la Xantana (Martínez- Padilla et al., 2004) en donde al aumentar la 
concentración, el índice de flujo (n) disminuye. En el caso de las soluciones de mucílago 
 
0.2 y 0.5% el mejor modelo es el de Ley de potencia y se observa la tendencia esperada 
de este parámetro, mientras que tomando en cuenta sólo los valores correspondientes a 
las soluciones examinadas en un mismo intervalo de velocidad de deformación (0.1 a 500 
s-1) y a las cuales se les aplico el modelo de Cross y Carreau – Yasuda , solo en el caso de 
este último se ve que disminuye para concentraciones de 0.1 a 0.3% ya que para el 
modelo Cross aumenta el valor del índice de flujo. Pero entre 0.3 a 0.9% esperaríamos 
una mayor disminución de n y no ocurre así, sino que se presenta un ligero aumento para 
el caso de Carreau – Yasuda y para el caso de el modelo Cross los datos para 0.9% no se 
ajustan al modelo y por ello no se presentan para el análisis. Por ello se podría pensar que 
a bajas concentraciones el comportamiento no newtoniano se intensifica al aumentar la 
concentración de 0.1 a 0.3%, sin embargo a concentraciones mayores a 0.3% el 
comportamiento no newtoniano se mantiene, de acuerdo con el modelo Carreau–Yasuda. 
Una probable explicación de este comportamiento es que probablemente las 
concentraciones examinadas estén por arriba de la concentración crítica, C*, característica 
de todos los polímeros en solución, que indica el límite que separa la zona diluida de la 
zona semi-diluida. Para poder establecer el valor de C* es necesario determinar la 
viscosidad intrínseca de las soluciones de mucílago sobre un intervalo más amplio de 
concentraciones que el usado en este trabajo. Se sugiere como trabajo futuro determinar 
la concentración C*. 
De la misma manera, es posible detectar que en el caso de Carreau–Yasuda el tiempo 
de transición de la zona de comportamiento newtoniano a la de comportamiento de ley de 
potencia aumenta con el aumento de la concentración para el mismo intervalo de 
velocidad de deformación (0.1 a 500 s-1). Esto no ocurre así para el caso del modelo de 
Cross, tomando el mismo intervalo, lo encontrado en el caso del modelo Carreau–Yasuda 
es congruente, ya que al aumentar la concentración y con ello la viscosidad esperamos 
que a menores velocidades de deformación ocurra la transición del comportamiento, 
puesto que el inverso de λ está relacionado con la velocidad de deformación a la cual 
ocurre la transición ya señalada. Por lo que el modelo que mejor describe el 
comportamiento de flujo de las soluciones de mucílago de chía es el de Carreau–Yasuda. 
Finalmente podemos señalar que la viscosidad aparente de la soluciones aumenta con el 
incremento de la concentración de mucílago de modo prácticamente lineal (Fig. 3.3) tanto 
para velocidades de cizalla de 194 s-1 como para 390 s-1 (en ambos casos r = 0.9990). 
Efecto de la adición de sales
Se estudió el efecto de sales de iones mono y divalentes: NaCl, KCl, MgCl2 y CaCl2 en 
concentraciones de 50 mM y 10 mM para los mono y los divalentes, respectivamente. 
 Dado que para la preparación delas muestras se empleo agua destilada y esta 
contiene los iones de interés fue necesario conocer el contenido de estos, por lo que se 
realizó una absorción atómica a una muestra de agua destilada y los contenidos 
expresados en concentración mM de la sal correspondiente para cada uno de ellos fue : 
2.8 mM NaCl, 1.22 mM de KCl, 1.04 mM MgCl2 y 1.06 mM CaCl2 y dado que son bajas la 
concentraciones presentadas no incrementan de manera importante el contenido de sal, 
para cada una de las sales empleadas en las soluciones por lo que en los gráficos solo se 
expresan las concentraciones empleadas en la preparación de las muestras a estudiar. 
La Figura 3.4 muestra que en presencia individual de estas cuatro sales se observa 
un comportamiento no newtoniano de adelgazamiento por cizalla, así como un aumento 
de la viscosidad aparente con el aumento de la concentración de mucílago de chía. 
Podemos observar que, a diferencia de las soluciones sin adición de sal, las curvas con 
diferente concentración de mucílago están en general más separadas entre sí con 
excepción de 0.7 y 0.9% con NaCl para las cuales la viscosidad es muy cercana. 
 Al comparar el cambio de la viscosidad de la solución de mucílago sin adición de sales 
con el presentado por las soluciones a las que se les adicionó KCl o NaCl (Figura 3.5) se 
observa una disminución de la viscosidad aparente siendo mayor la disminución para las 
soluciones a las cuales se les adicionó KCl que a aquellas a las que se les adicionó NaCl, 
así como una disminución más marcada para concentraciones menores de mucílago de 
chía. 
 La Figura 3.6 muestra el comportamiento de las soluciones con adición de sales 
divalentes CaCl2 o MgCl2. Como en el caso de los iones monovalentes observamos también 
una disminución de la viscosidad aparente en presencia de sal. Sin embargo, esta 
disminución parece ser del mismo grado para ambas sales ya que sus correspondientes 
curvas de viscosidad se empalman. Es muy claro que las curvas de viscosidad en 
presencia de estas dos sales están por debajo de la curva correspondiente a la solución sin 
adición de sal. No obstante, la disminución de la viscosidad para una concentración de 
mucílago de 0.5% es menor. 
 
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
Col 2 vs Col 1 
Concentración [%]
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
b
a
Figura 3.3 Viscosidad aparente, η, a una velocidad de deformación de 194 s-1 [a] y 390 s-1 [b], en 
función de la concentración [%] de mucílago de chía a pH 6. 
 
NaCl
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
101
0.1%
0.2%
0.3%
0.5%
0.7%
0.9%
KCl 0.1%
0.2%
0.3%
0.5%
0.7%
0.9%
CaCl2
Velocidad de cizalla [s-1]
10-1 100 101 102 103
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
101
0.1%
0.2%
0.3%
0.5%
0.7%
MgCl2
Velocidad de cizalla [s-1]
10-1 100 101 102 103
0.1%
0.2%
0.3%
0.5%
0.7%
Figura 3.4 Viscosidad de soluciones acuosas de mucílago de chía con adición de 50 mM de 
sales de iones monovalentes (NaCl, KCl) y 10 mM de sales de iones divalentes (MgCl2, CaCl2)
a pH 6 
 
2
4-O-metil-α-D-Acido Glucopiranosilurónico 
Al analizar en su conjunto el efecto de todos los iones (Figura 3.7) observamos que la 
viscosidad se ve afectada en mayor grado por los iones divalentes que por los 
monovalentes de acuerdo con el orden decreciente MgCl2 > CaCl2 > KCl > NaCl. Esto 
demuestra que el mucílago de chía en solución es sensible a la presencia de iones y que 
su viscosidad se ve notablemente modificada tanto por el tipo de ión (mono o divalente) 
como por el tamaño del ión para un mismo tipo. 
Al realizar un análisis de varianza de los datos de la figura 3.7 se obtuvo que las cuatro 
sales tienen un efecto diferente sobre la viscosidad de las soluciones de mucílago de chía , 
y para determinar entre cuales no hay diferencia significativa se realizo una prueba de 
intervalos múltiples de Duncan y de ello se obtuvo que solo entre las solución con adición 
de CaCl2 y MgCl2 no hay diferencia, mientras que con el resto de tratamientos si existen 
diferencias ( KCl vs NaCl, KCl vs MgCl2, KCl vs CaCl2, CaCl2 vs NaCl , MgCl2 vs NaCl), 
corroborando lo observado en las gráficas. 
Esta sensibilidad resulta de la naturaleza polielectrolítica que posee el mucílago de chía. 
Al aumentar la fuerza iónica a 0.2236 M (para la adición de MgCl2 y CaCl2) y 0.3166 M (en 
el caso de adición de NaCl y KCl) del medio acuoso la viscosidad se ve afectada debido a 
la interacción de los iones con las cadenas de mucílago modificando su conformación 
(orientación en el espacio) así como su interacción con el disolvente (Lapasin y Pricl, 
1995). En el caso de soluciones con mayor concentración de mucílago las interacciones 
cadena-cadena aumentan, pero al aumentar la fuerza iónica del sistema las interacciones 
electrostáticas también aumentan. Se ha reportado (Lin, K-Y., Daniel, J.R. & Whistler, 
R.L., 1994) que el mucílago de chía posee un alto contenido de ácido glucurónico así como 
de grupos cargados o polarizables (grupos –OH) a lo largo de su estructura primaria, la 
cual se ha postulado está constituida por la secuencia: 
�4)-β-D-Xilopiranosil (1�4)α-D-Glucopiranosil (1�4)- β-D-Xilopiranosil(1�
0.2%
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
0.3%
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
101
0.5%
Velocidad de cizalla [s-1]
10-1 100 101 102 103
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-2
10-1
100
101
Figura 3.5 Efecto de la adición de sales de iones monovalentes, KCl y NaCl, sobre la viscosidad de 
soluciones acuosas con diferentes concentraciones de mucílago de chía a pH 6 y 25 °C. Los círculos 
corresponden a las soluciones sin adición de sal, los cuadrados a la adición de 50 mM de NaCl y los 
triángulos a la adición de 50 mM de KCl. 
 
0.1%
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
0.2%
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
0.5%
Velocidad de cizalla [s-1]
10-1 100 101 102 103
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-2
10-1
100
101
Figura 3.6 Efecto de la adición de sales divalentes sobre la viscosidad de soluciones acuosas de 
diferentes concentraciones de mucílago de chía a pH 6 y 25 °C. Los círculos corresponden a las 
soluciones sin adición de sal, los cuadrados a la adición de 10 mM de CaCl2 y los triángulos a la 
adición de 10 mM de MgCl2. 
0.2%
Velocidad de cizalla [s-1]
10-1 100 101 102 103
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
50 mM NaCl
50 mM KCl
10 mM CaCl2
10 mM MgCl2
Figura 3.7 Efecto de la adición de 50 mM de sales monovalentes y 10 mM de sales divalentes de 
soluciones con 0.2% de mucílago de chía a pH 6 y 25 °C. 
 
La fuerza iónica aportada por la adición de sal ya sea mono o divalente provoca que las 
moléculas de mucílago se contraigan debido a un aumento de las interacciones 
electrostáticas que provoca la presencia de estas sales. Al contraerse las cadenas de 
mucílago de chía, su resistencia al flujo es menor y por ello la viscosidad disminuye y las 
curvas de viscosidad están por debajo de aquellas sin adición de sal. En el caso de las 
soluciones con menor concentración de mucílago las moléculas se encuentran más 
separadas unas de otras y las interacciones intramoleculares y con el disolvente son más 
favorables que las intermoleculares. En este caso el efecto de la sal es más pronunciado 
en comparación con lo que sucede en las soluciones más concentradas en donde ya 
existen interacciones cadena–cadena, intermoleculares, además de las cadena–disolvente 
y las intramoleculares (todas de corta duración). Las interacciones con los iones presentes 
 
en la solución tienden a regular el grado de contracción en la molécula por lo que se 
presenta una disminución de la viscosidad pero en menor grado que el presentadoen las 
soluciones con menor cantidad de polisacárido. 
Las principales interacciones moleculares que presentan los polisacáridos de naturaleza 
glucosídica tal como el mucílago de chía en solución acuosa son interacciones secundarias 
tales como fuerzas de Coulomb, dipolo–dipolo y Van der Waals que pese a ser débiles 
individualmente cuando actúan en su conjunto dan estabilidad conformacional al 
polisácarido en solución. Dentro de estas interacciones la dipolo–dipolo resulta de la 
interacción electrostática y es la responsable de la atracción de las moléculas entre sí. La 
de mayor importancia en estos casos es la de puente de hidrógeno ya que le permite a la 
molécula interaccionar con el disolvente y con diversas secciones de la larga cadena de 
polisácarido (Lapasin y Pricl, 1995). 
El comportamiento de polielectrólito presentado por el mucílago nos ayuda a explicar el 
aumento de la viscosidad al aumentar la concentración de mucílago observado en la 
Figura 3.1 ya que éste es un comportamiento normal de este tipo de moléculas, puesto 
que al aumentar el número de moléculas en solución (aumento de la concentración) se 
produce un exceso de energía que al disiparse provoca que la viscosidad aumente. Tal 
exceso ocurre cuando el campo de flujo aproxima dos o más moléculas de polisácarido y 
las fuerzas Coulombicas provocan que éstas se desvíen de sus trayectorias originales y con 
ello la resistencia al flujo sea mayor (Lapasin y Pricl, 1995). Este comportamiento es 
conocido como el segundo efecto electroviscoso de los polielectrólitos y a ello se debe el 
aumento de la viscosidad. 
De la misma manera observando la Figura 3.8 podemos advertir que la viscosidad es 
menor al adicionar las distintas sales y cómo esta disminución es mayor en el caso de 
sales divalentes que en las monovalentes, a pesar de que a bajas concentraciones de 
mucílago el comportamiento en presencia de NaCl parece ser similar al de CaCl2 (0.1 a 
0.5%) a una velocidad de cizalla de 390 s-1. Asimismo podemos observar cómo aumenta 
la viscosidad aparente al aumentar la concentración de mucílago en todos los casos; sin y 
con sal. También podemos notar que el aumento lineal de la viscosidad con la 
concentración de mucílago observado sin adición de sal (ya que r = 0.9960), no se 
muestra en las soluciones con adición de sales tanto monovalentes como divalentes y que 
en el caso de éstas últimas este aumento lineal de la viscosidad con la concentración de 
Concentración [%]
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
SIN SAL
NaCl
KCl
CaCl2
MgCl2
mucílago no es tan marcado (ya que el al realizar la regresión lineal de estos datos 
obtenemos que para NaCl, r = 0.9860, KCl r = 0.9218, CaCl2 r = 0.9139 y para MgCl2 r
= 0.9099) 
 
Figura 3.8 Viscosidad aparente,η a velocidad de deformación de 390 s-1 en función de la 
concentración de mucílago de chía a pH 6 sin y con adición de sales mono y divalentes.
Efecto del pH
Como se muestra en las Figuras 3.9 a 3.13 al variar el pH de 6 a 3 tanto las soluciones 
sin sales como con éstas mostraron un comportamiento no newtoniano adelgazado por 
cizalla. 
Se puede apreciar que tanto sin adición (Fig. 3.9) cómo con adición de 50 mM de NaCl 
o KCl Fig. 3.10 y Fig. 3.11, respectivamente, hubo una disminución de la viscosidad al 
variar el pH de 6 a pH 3, del 36% en el caso de las soluciones sin adición de sal y del 
24% y 23 % respectivamente para cada sal monovalente estudiada, mientras que en 
 
presencia de 10 mM de CaCl2 y MgCl2, Fig. 3.12 y 3.13, respectivamente, pese a que no se 
observa un efecto al cambiar el pH de 6 a 3 en las curvas de viscosidad para las 
soluciones con 0.1, 0.3, 0.5 y 0.7%, ya que se encuentran muy próximas una de la otra, 
manteniéndose siempre la curva de flujo obtenida a pH 3 por debajo de la obtenida a pH 
6, alcanzándose en promedio una diferencia entre ambas curvas del orden de 14.5 % y 
19.7% para cada sal empleada. 
A fin de corroborar la existencia de diferencia significativa entre ambos tratamientos con y 
sin la adición de las distintas sales se realizo el análisis estadístico correspondiente y se 
observa una diferencia significativa entre ambos pH para todos los casos estudiados. Sin 
embargo hay mayor grado de diferencia en las soluciones con adición de sales 
monovalentes que con aquellas a las cuales se les agrego sales divalentes, esto nos hace 
pensar que la adición de estas ultimas proporciona determinada estabilidad a la estructura 
del mucílago frente a la protonación del medio (pH 3), posiblemente frente a las 
interacciones que se forman con estos iones, mientras que al adicionar los iones 
monovalentes y ocurrir una mayor disminución de viscosidad en comparación con las 
divalentes las interacciones que se forman con las primeras son más débiles o más 
sensibles al medio ácido. La disminución de viscosidad por reducción del pH puede tener 
su origen en la ruptura de enlaces a lo largo del polisácarido ya que el medio ácido 
desestabiliza la estructura del mucílago formada por glucosa, xilosa y ácido glucurónico 
como ya se mencionó. 
En los casos en los que el pH es bajo y la concentración de ácido (fuerte) es grande 
puede ocurrir una hidrólisis de los enlaces (1�4) a lo largo del polisacárido y con ello 
romper la estructura así como las interacciones. Esto resultaría en una disminución 
drástica de la viscosidad. En nuestro caso las condiciones de acidez del medio a pH 3 no 
hacen probable que haya una hidrólisis ni siquiera incipiente del mucílago por lo que la 
disminución de viscosidad observada al bajar el pH probablemente se deba al 
encogimiento de las cadenas de mucílago (segundo efecto electroviscoso; Lapasin y Pricl, 
1995) ya que en medio ácido se puede generar una mayor repulsión entre cadenas 
poliméricas debido a un efecto de “escudamiento” de cargas positivas alrededor del 
polímero haciendo que éste se contraiga aún más y con ello la viscosidad disminuya. 
Una razón de que en presencia de sales divalentes haya una menor disminución de 
viscosidad puede ser que dado que las moléculas ya se encuentran contraídas no sea 
posible una mayor contracción en medio ácido por un efecto de repulsión entre los 
protones y los iones divalentes. De manera adicional este comportamiento en medio ácido 
nos ayuda a reafirmar la naturaleza polielectrolítica del mucílago, ya que es sensible a los 
cambios de pH además de la adición de sales como ya se discutió anteriormente. 
 
0.1% 
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
101
102
0.2%
0.3%
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
101
102
0.5%
Velocidad de cizalla [s-1]
100 101 102 103
0.9%
Velocidad de cizalla [s-1]
10-1 100 101 102 103
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
100
101
102
Figura 3.9 Efecto del pH sobre la viscosidad de soluciones con diferente concentración de mucílago 
de chía sin adición de sales a pH 6 (círculos) y a pH 3 (cuadrados). 
 
0. 2% 
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-3
10-2
10-1
0. 3% 
0.7% 
Velocidad de cizalla [s 
-1
]
101 102 103
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-2
10-1
100
0.9%
Velocidad de cizalla [s 
-1
]
101 102 103
Figura 3.10 Efecto del pH sobre la viscosidad de soluciones acuosas con diferente concentración 
de mucílago de chía en presencia de 50 mM de NaCl a pH 6 (círculos) y a pH 3 (cuadrados). 
 
Figura 3.11 Efecto del pH sobre la viscosidad de soluciones acuosas con diferente concentración de 
mucílago de chía en presencia de 50 mM de KCl a pH 6 (círculos) y a pH 3 (cuadrados). 
 
0.7% 
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-2
10-1
100
0.9% 
Velocidad de cizalla [s
-1
]
101 102 103
Vi
sc
os
id
ad
ap
ar
en
te
[P
a.
s]
10-2
10-1
100
Figura 3.12 Efecto del pH sobre la viscosidad de soluciones acuosas con diferente concentración 
de mucílago