2288-tesis-Noviembre-2010-1162986836

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 
 CENTRO DE DESARROLLO DE PRODUCTOS BIÓTICOS 
 
 
 
 
 
 
 TESIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRESENTA: 
IBQ.MARÍA LUISA RODRÍGUEZ MARÍN 
 
DIRECTORES: 
DR. LUIS ARTURO BELLO PÉREZ 
DRA. MARÍA DEL CARMEN NÚÑEZ SANTIAGO 
EFECTO DE TRES AGENTES ENTRECRUZANTES SOBRE LAS 
PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Y CARACTERISTICAS 
MORFOLÓGICAS DEL ALMIDÓN DE PLÁTANO 
 
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRÍA EN 
CIENCIAS EN DESARROLLO DE PRODUCTOS BIÓTICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
Este trabajo fue realizado en el Laboratorio de Control de Calidad del Departamento de 
Desarrollo Tecnológico del Centro de Desarrollo de Productos Bióticos del Instituto 
Politécnico Nacional y en el Laboratorio de Carbohidratos del Departamento de Ciencia de 
Alimentos de la Universidad de Arkansas (Fayetteville, Arkansas-USA), bajo la dirección 
del Dr. Luis Arturo Bello Pérez y de la Dra. María del Carmen Núñez Santiago. 
 
Se agradece al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) y al Programa 
Institucional de Formación de Investigadores (PIFI-IPN) por las becas otorgadas para la 
realización de estos estudios. 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
Al Dr. Luis Arturo Bello Pérez por haberme permitido formar parte de su grupo de 
investigación y por su apoyo en la dirección del presente trabajo de tesis. 
 
A la Dra. Ya-Jane Wang del laboratorio de Carbohidratos de la Universidad de Arkansas 
por todas las atenciones prestadas durante mi estancia en su laboratorio. 
 
A la Dra. María del Carmen Núñez Santiago por haberme compartido sus conocimientos y 
por su poyo en la dirección de este trabajo. 
 
A la Dra. María Guadalupe del Carmen Méndez Montealvo por su valiosa ayuda, y apoyo 
técnico durante el desarrollo de mi trabajo. 
 
A mi comite tutorial: Dra. Edith Agama Acevedo, Dra. Rosalía América González Soto, 
Dr. Mario Rodríguez Monroy y a la M. en C. Mirna María Sánchez Rivera por sus valiosas 
observaciones para el mejoramiento del trabajo de investigación. 
 
A todos mis compañeros y amigos de planta piloto, porque siempre se aprende algo nuevo 
de cada una de las personas que se encuentran a tu alrededor Alejandro, Alondra, Andrés, 
Carolina, Erika, Fandila, Julián, Juan Pablo, Lupita, Marybel, Mayra, Paul, Roselis, Rubí, 
Vicente y Yunia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIAS 
 
 
 
 
A Dios y a mi Gran familia por su con confianza y apoyo incondicional. 
 
A todas las personas que durante estos dos años participaron en mi formación, que sin 
duda sus enseñanzas, contribuyeron a lograr esta meta en mi desarrollo professional. 
ÍNDICE DE CONTENIDO 
 Pág. 
LISTADO DE FIGURAS i 
LISTADO DE CUADROS v 
ABREVIATURAS vi 
RESUMEN vii 
ABSTRACT viii 
I INTRODUCCIÓN 1 
II ANTECEDENTES 3 
 2.1 Plátano 3 
 2.2 Almidón 3 
 2.1.1 Aspectos generales del almidón 3 
 2.2.2 Componentes principales 4 
 2.2.3 Almidón de plátano 6 
 2.2.4 Caracterización morfológica 7 
 2.2.5 Propiedades funcionales 8 
 2.2.6 Propiedades fisicoquímicas 9 
 2.2.7 Formación de pastas 10 
 2.2.8 Propiedades térmicas de los almidones 12 
 2.2.9. Caracterización reológica 14 
 2.2.10 Análisis estructural 19 
 2.3 ALMIDONES MODIFICADOS 20 
 2.3.1 Tipos de modificaciones químicas 22 
 2.3.2 Generalidades del entrecruzamiento 25 
 2.3.3 Tipos de agentes entrecruzantes 25 
III JUSTIFICACIÓN 31 
IV HIPÓTESIS 32 
V OBJETIVOS 33 
 5.1 Objetivo general 33 
 5.2.1 Objetivos específicos 33 
VI MATERIALES Y MÉTODOS 34 
 6.1 MATERIALES 34 
 6.2 MÉTODOS 34 
 6.2.1 Entrecruzamiento con oxicloruro de fósforo (POCl3) 35 
 6.2.2 Entrecruzamiento con trimetafosfato de sodio (STMP) 35 
 6.2.3 Entrecruzamiento con epiclorohidrina 35 
 6.2.4 Viscosidad de las pastas 36 
 6.2.5 Análisis morfológico 36 
 
 
 
 
 6.2.6 Análisis térmico 37 
 6.2.7 Propiedades reológicas 37 
 6.2.8 Cromatografía de líquidos de alta resolución por exclusión de tamaño 
(HPSEC) 
38 
 6.3 ANALISIS ESTADISTICO 39 
VII RESULTADOS Y DISCUSIÓN 40 
 7.1 Perfiles de viscosidad de las pastas 40 
 7.2 Análisis morfológico 45 
 7.2.1 Microscopía electrónica de barrido 45 
 7.2.2 Microscopía de luz polarizada 46 
 7.2.3 Distribución de tamaño de partícula 50 
 7.2.4 Análisis térmico 52 
 7.2.5 Análisis reológico 55 
 7.2.6 Cromatografia de líquidos de alta resolución por exclusión de tamaño 62 
VIII CONCLUSIONES 68 
IX PERSPECTIVAS PARA OTRAS INVESTIGACIONES 69 
X REFERENCIAS 70 
LISTADO DE FIGURAS 
Figura Pág 
1 Amilosa 5 
2 Amilopectina 5 
3 Perfiles de viscosidad de losa almidones de plátano y maíz 7 
4 Microfotografía del almidón de maíz 8 
5 Transiciones de fase en el almidón por influencia hidrotermica 10 
6 Amilograma de almidón de maíz ceroso 11 
7 Representación esquematica de un termograma obtenido por CDB, 
mostrando una endoterma correspondiente a una transición de primer 
orden 
13 
8 Curvas de flujo de los diferentes tipos de fluidos 16 
9 Cromatograma típico obtenido por HPSEC 19 
10 Reacciones del almidón con POCl3 26 
11 Reacción del STMP con el almidón. 27 
12 Transformación del trifosfato mono almidón a mono y di almidón 
fosfato. 
28 
13 Eliminación del grupo γ fosforil, para formar mono almidón di fosfato. 28 
14 Reacción de la epiclorohidrina con el almidón 29 
15 Formación de mono y di almidón glicerol. 30 
16 Diagrama de los métodos experimentales que se aplicaron a los 
almidones entrecruzados y al almidón nativo 
34 
17 Comparación de los perfiles de viscosidad de los almidones 
modificados y el almidón nativo de plátano 
40 
18 Perfiles de viscosidad obtenidos para los almidones modificados y el 
nativo en una dispersión acidificada. 
44 
19 Microfotografias de almidón (A) ANP, (B) AMPP, (C) AMPS y (D) 
AMPE. 
46 
20 Microfotografías de los almidones (A) ANP, (B) AMPP, (C) AMPS y 
(D) AMPE a 30 °C 
48 
21 Micrografías de los almidones (A) ANP, (B) AMPP, (C) AMPS y (D) 
AMPE a 70 ° C. 
48 
22 Microfotografías de los almidones (A) ANP, (B) AMPP, (C) AMPS, 
(D) AMPE a 80 °C. 
49 
23 Microfotografías de los almidones (A) nativo, (B) entrecruzado con 
POCl3, (C) entrecruzado con STMP, (D) entrecruzado con 
epiclorohidrina a 95 °C. 
50 
24 Distribución de tamaño de partícula de los gránulos de los almidones 
entrecruzados y el almidón nativo, a 30°C. 
51 
25 Distribución de tamaño de partícula de los gránulos de los almidones 
entrecruzados y el almidón nativo, a 70°C. 
52 
26 Curvas de flujo de los almidones (a) nativo, y entrecruzados con (b) 
POCl3 (c) epiclorohidrina (d) STMP, al 5% (p/p) en medio neutro y a 
60°C 
56 
27 Curvas de flujo de los almidones (a) nativo, y entrecruzados con (b) 
POCl3 (c) epiclorohidrina (d) STMP, al 10 % (p/p ) en medio neutro y 
a 60°C. 
57 
28 Curvas de flujo de los almidones (a) nativo, y entrecruzados con (b) 
POCl3 (c) epiclorohidrina (d) STMP, al 10% (p/p ) en un medio ácido y 
a 60°C 
59 
29 Barridos de frecuencia de los almidones (� ) nativo, (�) entrecruzado 
con POCl3 (�) entrecruzado con STMP (�) entrecruzado con 
epiclorohidrina a (a) 90°C y (b) 
61 
30 Dependencia del ángulo tan δ (G’’/G’) en función de la frecuencia a 
25° C de los almidones.(�) ANP (nativo), (�)AMPP (entrecruzado con 
POCl3),(�) AMPS (entrecruzado con STMP) (�) AMPE (entrecruzado 
con epiclorohidrina) a 
62 
31 Cromatogramas de almidones de plátano nativo y entrecruzado. 63 
LISTADO DE CUADROS 
 
Cuadro 
 
 
 
 
Pág 
1 
 
Temperatura y ∆H de los almidones de diferentes fuentes 6 
2 
 
Temperaturas y entalpías de gelatinización de algunos almidones 15 
3 
 
Algunas características y usos de los almidones modificados 21 
4 
 
Diferentes tipos de modificaciones químicas en el almidón23 
5 Parámetros del perfil de formación de pasta obtenidos en el ARV 
para los almidones entrecruzados y el almidón nativo en medio 
neutro 
42 
6 Parámetros del perfil de formación de pasta obtenidos en el ARV 
para los almidones entrecruzados y el almidón nativo en medio 
ácido 
45 
7 Propiedades térmicas de los almidones entrecruzados y del 
nativo, durante la gelatinización. 
53 
8 Propiedades térmicas de los almidones entrecruzados y del 
nativo, durante la retrogradación*. 
54 
9 
 
Parametros del modelo de Ostwal De Waele (Ley de la potencia). 58 
10 Fracciones obtenidas en base al área calculada para cada 
cromatograma 
64 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABREVIATURAS 
 
AMPE Almidón modificado con epiclorohidrina 
AMPP Almidón modificado con oxicloruro de fósforo 
AMPS Almidón modificado con trimetafosfato de sodio 
ARV Analizador rápido de viscosidad 
°C Grado centígrado 
CDB Calorimetría diferencial de barrido 
DAMF Di almidón mono fosfato 
DP Detector diferencial 
FDA Administración de alimentos y medicamentos 
g gramo 
G’ Porción elástica 
G’’ Porción viscosa 
GP Grado de polimerización 
GS Grado de sustitución 
h hora 
HCl Ácido clorhídrico 
HPSEC Cromatografía de líquidos de alta resolución por exclusión de tamaño 
IR Índice de refracción 
κ Coeficiente de consistencia 
kV Kilovoltios 
LS Detector de luz 
M Moraridad 
MAMF Mono almidón mono fosfato 
MADP Mono almidón fosfato 
min Minutos 
mL Mili litros 
n Índice de comportamiento de flujo 
Pa Pascales 
Pa*s Pascales por segundo 
POCl3 Oxicloruro de fósforo 
p/v Peso/ volumen 
rpm Revoluciones por minuto 
s segundos 
SOP Fosfato mono sódico 
STMP Trimetafosfato de sodio 
STPP Tripolifosfato de sodio 
Tan δ Ángulo de desfasamiento 
Tf Temperatura final 
Ti Temperatura de inicio 
Tp Temperatura pico 
µm Micrómetros 
∆H Entalpia 
τ Esfuerzo de corte 
γ Velocidad de corte 
µ Viscosidad 
µL Microlitros 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
Se entrecruzó el almidón nativo a partir de plátano macho (Musa paradisiaca L.) 
empleando diferentes agentes entrecruzantes (oxicloruro de fósforo (POCl3) trimetafosfato 
de sodio, STMP y epiclorohidrina, EPI) bajo condiciones alcalinas. Los almidones 
obtenidos mostraron unos perfiles de viscosidad similares. Se realizó almidones la 
caracterización fisicoquímica y morfológica para explicar el efecto de los diversos agentes 
en el gránulo de almidón. La morfología del gránulo revelada por microscopía electrónica 
de barrido (MEB) mostró que los almidones modificados no presentaron ningún daño en su 
superficie por efecto de la reacción de entrecruzamiento. En las fotomicrografias obtenidas 
por microscopía de luz polarizada los gránulos mostraron diversas formas y tamaños. La 
medición de distribución de tamaño de partícula de los almidones modificados a 30°C 
mostró valores de diámetro medio para el almidón nativo (ANP) y el modificado con 
POCl3 (AMPP) de 9 µm, para el modificado con STMP (AMPS) de 10 µm, y para el 
modificado con EPI (AMPE) de15 µm; el aumento de volumen en el diámetro de los 
almidones AMPS y AMPE puede ser atribuido a un ligero desorden molecular de los 
componentes del almidón. En las mediciones a 70 °C, se confirmó que el agente POCl3 es 
un agente efectivo para restringir el hinchamiento del gránulo, debido a que estos mostraron 
tamaño de gránulo más pequeño que el almidón de plátano entrecruzado con los otros 
agentes. La temperatura y entalpía de gelatinización de los almidones entrecruzados 
disminuyeron en el orden: AMPP >AMPS > AMPE, esto es atribuido a los diferentes 
mecanismos de reacción de los diferentes agentes. Los parámetros térmicos de 
retrogradación mostraron que los grupos introducidos de los diversos agentes 
entrecruzantes en las moléculas de almidón promovieron la reasociación de las cadenas de 
las moléculas de amilopectina. En general, en las fracciones obtenidas por cromatografía 
los almidones entrecruzados mostraron una disminución de la fracción I correspondiente a 
la amilosa, lo cual es atribuido a la despolimerización de este polímero. En el análisis 
reológico, se encontró que el comportamiento de flujo de las pastas de los almidones 
modificados al 5 % presentaron un comportamiento Newtoniano, pero cuando se 
incrementó la concentración (10 %) los almidones modificados mostraron un 
comportamiento no Newtoniano y de carácter reofluidificante, en ambas concentraciones la 
deformación de las pastas fue independiente del tiempo de cizallamiento, esto sugirió que la 
fase continua tiene un efecto decisivo en la consistencia de las pastas. En las pruebas 
dinámicas se encontró que los geles formados por los almidones entrecruzados son menos 
rígidos que el del almidón nativo debido a que el entrecruzamiento restringió parcialmente 
la solubilidad del gránulo y esto afectó la gelificación 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
Banana starch was cross-linked with three different agents (phosphorous oxychloride, 
POCl3, sodium trimetaphosphate, STMP and epichlorohydrin, EPI) under alkaline 
conditions. The pasting behaviour was similar in all cases. Physicochemical and 
morphological characterization was performed to evaluate the effect of different cross-
linked agents on starch. The scanning electron microscopy (SEM) shows that the 
crosslinking banana did not damage the surface. In the polarized light microscopy, the 
starches showed various shapes and sizes. The particle size distribution test at 30 °C 
showed diameter mean values for native starch (BNS) and modified with POCl3 (SMPP) of 
9 µm. For they modified starch with STMP (SMPS) mean values were of 10 µm, and one 
modified with EPI (SMPE) was of 15 µm; the increase in the volume of mean diameter can 
be attributed to a slight molecular disorder of the starch components due to the crosslinking 
reaction. The measurement at 70 °C, showed that POCl3 appear to be much more effective 
in preventing the swelling of the granule due to that starch granules modified with the agent 
that had the smaller size than those modified with STMP and EPI. The thermal properties 
decreased in the order followings: native > SMPP > SMPS > SMPE, this pattern can be due 
to different reaction mechanism. The chemical groups introduced in the starch molecules 
by diverse reagents, promoted the re-association of the starch chains during storage. In 
general, the starch fractions of the cross-linked starches obtained by chromatography 
showed that fraction I (amylose) decreased due to starch depolymerisation. The rheological 
analysis of starch dispersion at 5 % (flow curves) showed a Newtonian pattern, and when 
the concentration increased (10 %) the pattern was different (non-Newtonian shear-
thinning); the pastes obtained to both concentrations were time-independent, suggesting an 
important contribution of the continuous phase. The rheological dynamic test showed that 
the gels of the cross-linked starches were less rigid that the gel of native starch due to the 
cross-linked starches partially restricting the solubility of the granule and this affecting the 
gelation. 
 
 
Introducción 
1 
 
I INTRODUCCIÓN 
Los almidones nativos y sus derivados se han usado por décadas en la industria de los 
alimentos como un ingrediente básico debido a las propiedades funcionales que proveen. 
Se han empleado principalmente como agentes espesantes y mejoradores de textura 
(Wurzburg & Szymanski, 1970). Sin embargo, el uso de los almidones nativos se ha visto 
limitado por la diversidad de productos alimenticios, ya que no proporcionan todas las 
propiedades funcionales requeridas, por ejemplo, presentan propiedades espesantes 
limitadas, alta tendencia a la retrogradación y elevada pérdida de agua. A fin de 
diversificar el uso de los almidones, se han estudiado técnicas que permiten modificarsus 
características estructurales a fin de mejorar sus propiedades funcionales. La modificación 
química es una técnica que consiste en la introducción de niveles bajos de grupos 
sustituyentes en la molécula del almidón. Con este tipo de modificación se logra mejorar 
las características funcionales de los almidones nativos. En general los almidones 
modificados son usados en la industria de los alimentos principalmente porque proveen 
atractivos atributos funcionales que los nativos no pueden proveer, por ejemplo: dan 
espesamiento en un pudding, o como estabilizadores evitan la separación de fases en un 
sistema como la mayonesa. Además, pueden representar una ventaja económica, ya que el 
uso de gomas puede ser remplazado por el empleo de los almidones modificados 
(Manrique-Quevedo & col., 2007; Light, 1990). 
Dentro de los métodos empleados para la modificación química de los almidones, se ha 
propuesto el entrecruzamiento ya que le provee al gránulo una mayor estabilidad cuando es 
calentado en exceso, proporciona mayor resistencia al tratamiento mecánico y a cambios 
de pH (Chel-Guererro & Betancurt, 1998). La modificación por entrecruzamiento se logra 
a través de la introducción de enlaces covalentes intra e inter moleculares de manera 
aleatoria en el gránulo del almidón bajo condiciones alcalinas. Los agentes entrecruzantes 
más comúnmente usados son el trimetafosfato de sodio (STMP), epiclorohidrina y 
oxicloruro de fósforo (POCl3) (Singh & col., 2007). La manifestación macroscópica del 
efecto de estos agentes en el gránulo de almidón está influenciada por la naturaleza 
química de cada agente. En el caso del POCl3, es una molécula altamente reactiva, 
reacciona rápidamente con el almidón, por lo que la reacción puede darse a nivel de 
superficie del gránulo. Por otro lado, los agentes STMP y epiclorohidrina, reaccionan 
lentamente con el almidón, logrando difundirse al interior del gránulo (Hirsch & Kokini., 
2002). Este hecho puede sugerir que las características fisicoquímicas de los almidones 
Introducción 
2 
 
entrecruzados son diferentes debido al agente entrecruzante empleado. En este trabajo las 
condiciones de reacción empleadas permitieron obtener almidones modificados con 
perfiles de viscosidad similares. Por lo tanto es importante hacer una caracterización 
fisicoquímica a los almidones entrecruzados, aplicando diversos análisis como calorimetría 
diferencial de barrido, pruebas reológicas, cromatografía y evaluar la formación de pasta a 
través de un analizador rápido de viscosidad (ARV) así como una caracterización 
morfológica de los almidones entrecruzados, a través de microscopía de luz polarizada y 
microscopía de barrido electrónico, para entender cómo actúan estos agentes sobre el 
almidón, con la finalidad de proponer nuevas o específicas aplicaciones de usos de estos 
almidones para la industria. 
Antecedentes 
3 
 
II ANTECEDENTES 
2.1 PLÁTANO 
El plátano es un término general que involucra un número de especies o híbridos del 
genero Musa de la familia Musaceae. Casi todos los cultivos de plátanos comestibles 
surgieron a partir de dos especies diploides, Musa acuminata y Musa Balbisiana, las cuales 
son nativas del sureste de Asia. Convencionalmente, las contribuciones haploides de las 
respectivas especies a los cultivos de plátanos son denominados A y B. Musa paradisíaca 
pertenece al grupo AAB. Los cultivos de plátanos crecen abundantemente en muchos 
países en desarrollo. Se considera una de las principales fuentes de energía para las 
personas y como el cuarto cultivo alimentario más importante del mundo, después del 
arroz, trigo y maíz (Zhang & col., 2005). 
Debido a su alto contenido de almidón (más del 70% en base seca) El plátano es procesado 
para obtener este polisacárido, con el interés de ofrecer una posible fuente importante no 
convencional para aislar almidón con aplicaciones en la industria de alimentos u otras. 
Además esto representa una alternativa tecnológica para el aprovechamiento de este 
recurso agrícola sub-utilizado (Waliszewski & col., 2003; Manrique-Quevedo & col., 
2007). 
2.2 ALMIDÓN 
2.2.1 Aspectos generales del almidón 
El almidón es el principal polisacárido de reserva sintetizado por las plantas superiores. Es 
un componente importante de un gran número de productos agrícolas como los cereales 
(maíz, trigo, arroz, cebada) en los cuales el contenido de almidón es de 30-80% , 
leguminosas (frijoles, chíncharos, haba) con 25-50% , tubérculos (papa, tapioca) con 60-
90% , y algunos frutos en estado fisiológico maduro (mango, plátano) los cuales pueden 
contener hasta un 70 % en base seca de este carbohidrato (Núñez-Santiago & col., 2004). 
Debido a las propiedades fisicoquímicas y funcionales que presenta el almidón se utiliza en 
diferentes industrias como la de alimentos, farmacéutica, textil y petrolera. El almidón está 
organizado en discretas partículas o gránulos de los cuales sus características morfológicas, 
composición química y arreglo molecular son característicos de la fuente botánica. 
Sin embargo, las propiedades fisicoquímicas que presentan los almidones están gobernadas 
por el contenido de sus dos polisacáridos constituyentes: amilosa y amilopectina, así como 
Antecedentes 
4 
 
a la organización de estos dos polímeros en el interior del gránulo. Una propiedad del 
almidón en relación a su funcionalidad en los alimentos es la habilidad para absorber agua 
durante su calentamiento, lo cual resulta en la gelatinización y pérdida de la organización 
granular (Blazek & Copeland, 2007). 
2.2.2 Componentes principales 
Cuando los gránulos de almidón son extraídos y secados, muestran una apariencia polvosa 
y son insolubles en agua. Su forma y tamaño depende de la fuente botánica de donde son 
extraídos. 
Desde el punto de vista químico, el almidón está compuesto principalmente por dos 
polisacáridos similares: la amilosa y amilopectina. Aunque un 0.5 - 2 % de la composición 
química total de los gránulos puede estar representada por diferentes constituyentes que no 
son carbohidratos, tales como proteína de 0.05 % (tubérculos) hasta un 0.5 % (cereales), 
lípidos de 0.1 (tubérculos) a 1.0 % (cereales) y cenizas de 0.1 a 3.0 % (Guilbot & Mercier, 
1985). La proporción amilosa y amilopectina depende del origen del almidón. La mayoría 
de los almidones presenta 20 - 25 % de amilosa y son los considerados almidones 
“normales”. En algunos almidones en los cuales la amilosa es casi inexistente (<1 % p/p), 
éstos son los llamados almidones cerosos o “waxy” (Be-Miller & Huber, 2007). 
Amilosa 
La amilosa es un polímero esencialmente lineal que consiste de glucopiranosas unidas con 
enlaces α 1 - 4. El grado de polimerización (GP) está entre 100 y 10,000. Cada molécula 
lleva un extremo reductor y uno no reductor. 
En algunas fuentes de almidón, las moléculas de amilosa contienen dos u ocho puntos de 
ramificación en la molécula. La longitud de cadena de esas ramificaciones varía de cuatro 
a 100 GP. En algunas especies de plantas, la amilosa contiene algunos grupos fosfatos, 
probablemente en la posición del carbono 6 de la glucosa (Liu, 2005). 
Las moléculas de amilosa tienen un peso molecular promedio de 106 Da aproximadamente. 
La posición axial de los enlaces α1 - 4 de las unidades de glucosa da a la molécula una 
forma helicoidal (Figura 1). En el interior de la hélice predominan los átomos de hidrógeno 
y es de carácter hidrofóbico/lipofílico, y los grupos hidroxilos están posicionados al 
exterior del espiral (Be-Miller y Huber, 2007). 
Antecedentes 
5 
 
 
Figura 1. Amilosa. 
Fuente: Whistler & Daniel, 1984. 
Amilopectina 
La amilopectina es una molécula muy grande y altamente ramificada con puntos de 
ramificación que representan de 4 – 5 % de los enlaces totales (Figura 2). Consiste de una 
cadena que contiene un solo extremo reductor, al cual se unen numerosas cadenas y estas a 
suvez contienen otras cadenas. La amilopectina es el principal componente de los gránulos 
de almidón y dependiendo de la fuente botánica varía el porcentaje de amilopectina en el 
gránulo, de 98 – 99 % en los almidones cerosos o “waxy” y alrededor del 60 % en los 
almidones de maíz altos en amilosa. La mayoría de los almidones normales contienen 70 
% de amilopectina. Las ramificaciones de la amilopectina forman racimos (clusters) en 
doble hélices. La masa molecular de entre 107 (GP ~60,000) hasta tal vez 5x108, coloca a 
la amilopectina entre las moléculas más grandes encontradas en la naturaleza (Jane, 2006; 
Be Miller & Huber, 2007). 
 
 
Figura 2. Amilopectina. 
Fuente: Whistler & Daniel, 1984. 
 
 
Antecedentes 
6 
 
2.2.3 Almidón de plátano 
En general los gránulos de almidón de plátano son de forma irregular, microscópicamente 
se ven con forma oval y alargados. 
Los gránulos de almidón de plátano “macho” (Musa paradisiaca L) presentan forma de 
oval a elipsoidal con un tamaño de 20 a 50 µm (Núñez-Santiago & col., 2004). La 
funcionalidad del almidón de plátano como en todos los almidones depende de la 
proporción de sus componentes: amilosa y amilopectina, de su tamaño y estructura 
molecular. Se ha reportado un contenido de amilosa de 16 hasta 19.5 % para la variedad 
Cavendish y un 40.7 % para la variedad Valery (Zhang & col., 2005). Debido al contenido 
de amilosa, se puede clasificar al almidón de plátano dentro de los almidones normales 
(Cuadro 1), pero su temperatura y entalpía de gelatinización son muy diferentes de 
aquellos almidones normales y cerosos de maíz (Núñez-Santiago & col., 2004). 
 
Cuadro 1. Temperatura y ∆H de almidones de diferentes fuentes 
Almidón 
(fuente botánica) 
Ti (°C) Tp(ºC) ∆Η (J/g) Referencia 
Plátano 75.46 80.70 16.82 Núñez-Santiago 
& col., 2004. 
Maíz 66.11 77.71 10.45 Núñez-Santiago 
& col., 2004. 
Maíz ceroso 64.2 74.6 15.4 Sing & col., 2003 
 Ti=Temperatura de inicio; Tp= Temperatura pico; ∆H= Entalpia 
 
 
El almidón de plátano presenta baja estabilidad a tratamiento de congelación y por ello no 
se recomienda su uso en productos alimenticios congelados. 
Bello-Pérez & col (1998), reportaron que el almidón de amaranto presenta mayor 
estabilidad al congelamiento-deshielo, comparado con el almidón de plátano. Sin embargo, 
el almidón de plátano forma pastas altamente viscosas (Figura 3), en dispersiones al 5 % se 
ha observado que la viscosidad de las pastas de este almidón son casi dos veces más 
Antecedentes 
7 
 
viscosas y estables que las pastas formadas con el almidón de maíz normal, y que en 
concentraciones al 6 % presentan picos de viscosidad máxima hasta cuatro veces mayor 
que las pastas de almidón de maíz normal (Núñez-Santiago & col., 2004; Zang & col., 
2005). 
 
 
Figura 3. Perfiles de viscosidad de los almidones de plátano y maíz. 
Fuente: Núñez-Santiago & col., 2004 
 
2.2.4 Caracterización morfológica 
La microscopía de luz polarizada es un método que se basa en el comportamiento que 
tienen algunas componentes de la célula y los tejidos ante la luz polarizada. Agama-
Acevedo & col. (2005), reportaron que con luz polarizada es posible observar el orden 
dentro de la estructura del gránulo de almidón. 
El arreglo ordenado radial de las moléculas de almidón es debido a su naturaleza 
semicristalina. Esto es evidente por la birrefringencia observada como la cruz de malta en 
la parte media alta de los gránulos de almidón (Figura 4), este es el punto de desarrollo del 
gránulo de almidón durante la biosíntesis conocido como hilium. 
Antecedentes 
8 
 
 
Figura 4. Microfotografía del almidón de maíz 
Fuente: Méndez-Montealvo & col., 2007. 
 
El almidón está compuesto por dos macromoléculas con diferente estructura: amilosa 
(Componente lineal) y la amilopectina (componente ramificado). Dentro de los gránulos, el 
almidón tiene un ordenamiento semicristalino, y la cristalinidad se debe al ordenamiento y 
longitud de las cadenas de amilopectina (Agama-Acevedo &col., 2005). 
La modificación de los almidones involucra fenómenos físicos, químicos y bioquímicos en 
la superficie de contacto de las fases. Por lo que la microscopía electrónica de barrido ha 
tenido un papel importante en el entendimiento de la estructura y morfología granular de 
los almidones modificados. La microscopía se emplea para detectar cambios en la 
estructura causados por las modificaciones químicas. Carmona-García & col. (2009), 
observaron en el almidón de plátano entrecruzado con una mezcla de STMP/STPP, una 
superficie ligeramente fraccionada y agrietada, como efecto del grado de entrecruzamiento 
en el almidón. 
2.2.5 Propiedades funcionales 
Entre los polímeros de carbohidratos, el almidón es el que ha tenido mayor atención debido 
a sus aplicaciones en diferentes productos alimenticios. Este polímero contribuye 
grandemente en las propiedades texturales de muchos alimentos, por lo que es 
ampliamente usado en esta industria, en la cual tiene aplicaciones como espesante, 
estabilizador, agente gelificante y agente de retención de agua (Manrique-Quevedo & col., 
2007). 
Antecedentes 
9 
 
La funcionalidad del almidón está ampliamente relacionada con su gelatinización y sus 
características de formación de pasta. La habilidad de la amilosa para retrogradar 
rápidamente y de la amilopectina para retrogradar lentamente producen geles y efectos en 
la textura de los alimentos con el tiempo de almacenamiento. La versatilidad de la 
estructura física de los gránulos y la estructura fina de sus polímeros constituyentes son 
responsables de una amplia variedad de aplicaciones de este carbohidrato (Zhang & col., 
2005). 
2.2.6 Propiedades fisicoquímicas 
Los almidones nativos son insolubles en agua fría, pero cuando son suspendidos en agua 
pueden presentan un limitado y reversible hinchamiento. Sin embargo, cuando el almidón 
nativo es sometido a un proceso de calentamiento en exceso de agua y por arriba de los 60 
ºC, ocurren cambios en la estructura de los gránulos (Figura 5). El primer cambio es la 
pérdida de la birrefringencia. Si se continua calentando, los enlaces puente de hidrógeno se 
rompen y se absorbe más agua, provocando el hinchamiento del gránulo (Bornet, 1993). La 
principal razón por la cual ocurre el hinchamiento es la expansión de la región amorfa, 
aumentando la posible interacción de los gránulos con el agua. Durante el hinchamiento, la 
amilosa se difunde en la fase continua y los gránulos son solubilizados progresivamente. 
Por lo tanto, en esta etapa se puede considerar a los gránulos como una suspensión de 
partículas hinchadas inmersas en una fase continua enriquecida de amilosa (BeMiller & 
Huber, 2007). 
Los almidones muestran un comportamiento único de viscosidad con el cambio de 
temperatura, concentración y cizallamiento. Se cree que la viscosidad de las dispersiones 
de los almidones está fuertemente influenciada por el hinchamiento de los gránulos. Sin 
embargo el hinchamiento de los gránulos y la velocidad de gelificación dependen 
principalmente de la fuente de almidón. Esto debido a que el contenido de amilosa y peso 
molecular de la amilopectina varía con la fuente de almidón. Este comportamiento puede 
medirse a través de un microviscoamilografo o un analizador rápido de viscosidad (ARV) 
y en un reómetro. 
Se ha reportado que el comportamiento de formación de pasta está gobernado por el 
contenido de amilosa, tamaño de distribución de gránulo, fracción de volumen del gránulo, 
forma del gránulo, interacción gránulo-gránulo y la viscosidad de la fase continúa. 
 
Antecedentes 
10 
 
 
 
Figura 5. Transiciones de fase en el almidón por influencia hidrotérmica. 
 Fuente: Bornet, 1993. 
 
La información que se obtiene a través de las pastas es de vital importancia cuando se 
considera al almidón como un posible ingrediente o como parte importante de algún 
alimento. 
2.2.7 Formaciónde pastas 
La viscosidad máxima en el ARV (Figura 6), refleja la habilidad de los gránulos para 
hincharse libremente antes de la ruptura de su estructura física. Los almidones con gran 
capacidad de hinchamiento son menos resistentes a la ruptura durante la cocción y esto 
ayuda a que muestren un decremento en la viscosidad después que se ha alcanzado la 
viscosidad máxima. La figura 6 muestra un perfil de viscosidades obtenido en un 
microviscoamilografo para un almidón sometido a un ciclo de calentamiento (50°C) -
cocción (95°C) - enfriamiento (50°). Durante la etapa de calentamiento, las partículas 
empiezan a hincharse gradualmente, en el punto donde la mayoría de las partículas están 
hinchadas ocurre un incremento rápido de la viscosidad. El hecho de que el hinchamiento 
de los gránulos se lleve a cabo en un intervalo de temperatura, indica la heterogeneidad de 
los gránulos. El pico de viscosidad máxima ocurre en el punto en el cual las partículas se 
encuentran totalmente hinchadas y se ha producido la lixiviación de la amilosa (figura 6). 
Antecedentes 
11 
 
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Figura 6. Amilograma de almidón de maíz ceroso 
Fuente: Thomas & Atwell, 1999. 
 
A medida que la temperatura sigue incrementándose para después mantenerse constante 
(95°C) durante un periodo de tiempo, los gránulos se rompen y ocurre una subsecuente 
alineación de los polímeros de los gránulos, como consecuencia de esto disminuye la 
viscosidad. Esto es lo que en términos en inglés es definido como “BreakDown”. En esta 
etapa la viscosidad indica la estabilidad de los gránulos. Posterior a esta etapa, la pasta es 
enfriada produciendo una reasociación entre las moléculas del almidón, especialmente 
amilosa. Esta reasociación de amilosa causa la formación de un gel y la viscosidad final 
puede ser incrementada, afectando la textura, aceptabilidad y digestibilidad de los 
alimentos que contienen almidón (Lui, 2005; Biliaderis, 1991). 
Al conjunto de cambios que sufre el almidón cuando es calentado en exceso se denomina 
gelatinización, y finaliza con la formación de pastas de almidón. Una pasta se define como 
el estado del almidón después de la gelatinización. De manera general se puede describir a 
una pasta como un sistema de dos fases: la primera, compuesta de una fase de gránulos 
hinchados y la segunda como una fase continúa de moléculas de amilosa lixiviada. El 
incremento en la viscosidad durante el periodo de enfriamiento indica no solo la relación 
Antecedentes 
12 
 
inversa de la viscosidad y la temperatura de las suspensiones, sino también la tendencia de 
varios constituyentes presentes en la pasta caliente (gránulos hinchados, fragmentos de 
gránulos hinchados y moléculas de almidón solubilizadas) para asociarse o retrogradar 
cuando la temperatura de las pastas disminuye (Singh & col., 2007). 
Al enfriar una pasta caliente de almidón, ésta generalmente produce un gel firme y 
viscoelástico. La formación de zonas agregadas en un gel se puede considerar como la 
primera etapa de intento, por parte de las moléculas de almidón, para recristalizar. Cuando 
la pasta o gel se enfría y almacena, el almidón se vuelve progresivamente menos soluble. 
En solución diluida, las moléculas de almidón precipitan. Los procesos colectivos de las 
moléculas de almidón en una solución o en una pasta llegando a ser menos solubles se 
llaman retrogradación. 
La modificación química permite un cambio en las propiedades mecánicas de las pastas de 
los almidones. La viscosidad de las pastas puede ser incrementada o reducida por la 
aplicación de un sustituyente en la modificación química. Adicionalmente, los métodos de 
modificación, las condiciones de reacción y la fuente de almidón son factores que 
gobiernan el comportamiento de la pasta de los almidones. 
Jhoty & col. (2006), encontraron que cuando entrecruzaban el almidón de cassava con 
epiclorohidrina empleando concentraciones de 0.25 y 0.50 %, los almidones mostraban un 
incremento en el pico de viscosidad máxima, sin embargo entrecruzando a concentraciones 
más altas del reactante (0.75 a 1 %) observaron una caída drástica de la viscosidad. Este 
comportamiento fue atribuido a que a estas concentraciones de epiclorohidrina se obtuvo 
un alto nivel de entrecruzamiento y que los enlaces entrecruzados restringieron el 
hinchamiento de los gránulos. 
2.2.8 Propiedades térmicas de los almidones 
La gelatinización es un fenómeno de transición de fase orden-desorden en donde se 
absorbe calor y está en función del contenido de agua. 
Este proceso endotérmico se analiza mediante calorimetría diferencial de barrido (CDB), 
para obtener la temperatura de gelatinización y calcular la entalpía (∆H) a la cual se lleva a 
cabo la transición de fase (Zang & col; 2005, Liu, 2005). La figura 7 es un termograma 
típico obtenido por CDB, en donde se muestra una endoterma producida por una transición 
de primer orden como la fusión. La integración de los límites que conforman el pico, y 
Antecedentes 
13 
 
tomando en cuenta la cantidad de muestra y velocidad de calentamiento, se puede calcular 
la entalpía de transición de fase (Donovan, 1979). 
En un termograma, la baja temperatura de la endoterma refleja la desorganización del 
polímero en las cadenas de la región cristalina, proceso que se facilita por el hinchamiento 
que se da por la acción del agua en la región amorfa. Como el contenido de agua 
disminuye y llega a ser insuficiente para los siguientes procesos de fusión completa, los 
cristales parcialmente hidratados tienden a fusionarse a altas temperaturas. 
 
 
Figura 7. Representación esquemática de un termograma obtenido por CDB, mostrando 
una endoterma correspondiente a una transición de primer orden. (T0= Temperatura de 
inicio de la transición, Tp= temperatura pico, Tf= temperatura final de la transición.) 
Fuente: Martínez-Navarrete & col., 1998. 
 
La CDB es una herramienta útil para el análisis de la gelatinización (Cuadro 2), la cual es 
una propiedad fisicoquímica importante de los almidones, que varía de acuerdo a la 
composición de estos (relación amilosa-amilopectina, contenido de fósforo, lípidos, 
proteínas y enzimas, etc.) y a la estructura molecular de la amilopectina (longitud de 
cadena, grado de ramificación, peso molecular) así como a la arquitectura molecular 
(relación amorfo-cristalino) morfología y distribución de tamaño de los almidones (Singh 
& col.,2007). 
Antecedentes 
14 
 
Se ha demostrado a través de la CBD que las modificaciones químicas afectan las 
propiedades térmicas de los almidones nativos alterando las temperaturas de transición 
(Temperatura de inicio,Ti, pico,Tp y final,Tf) y entalpía asociadas con la gelatinización. 
Cuando un almidón que ya ha sido previamente gelatinizado y almacenado durante cierto 
tiempo se somete a un programa de calentamiento en el calorímetro, ocurre una transición 
endotérmica. Esta transición se da por la fusión de la amilopectina recristalizada. La 
entalpía que calcula el equipo en este caso se denomina entalpía de retrogradación y 
corresponde al orden-desorden de la transición de los cristales. 
2.2.9 Caracterización reológica 
El análisis de las propiedades reológicas de los almidones es un paso importante en la 
caracterización y la comprensión de sus propiedades funcionales. 
La viscosidad puede medirse en términos de reología fundamental por la relación del 
esfuerzo de corte (τ) y la velocidad de cizalla (γ). La viscosidad es la propiedad de un 
fluido que tiende a oponerse al flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos con bajas 
viscosidades fluyen fácilmente mientras que los de viscosidades altas fluyen lentamente. El 
comportamiento de flujo de un líquido newtoniano viene dado por la relación:τ=µγ (1) 
Donde: 
τ = Esfuerzo de corte (Pa) 
µ = Viscosidad (Pa*s) 
γ = Velocidad de deformación (s-1) 
 
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06
 
Antecedentes 
16 
 
Lo que significa que la relación tangencial es igual a la velocidad de deformación 
multiplicada por una constante: el coeficiente viscosidad. 
Como puede observarse en la figura 8, la representación gráfica de un fluido newtoniano es 
una línea recta que sale del origen. 
Existen numerosos líquidos empleados en la industria de los alimentos, en los cuales no se 
cumple este simple comportamiento. Cuando no se tiene esa proporcionalidad se presentan 
otros tipos de comportamientos como se muestra en la figura 8. 
Un líquido no newtoniano se define como aquel que exhibe un flujo uniforme, pero para el 
que no es constante la relación tangencial y velocidad de deformación. Existen cuatro tipos 
de fluidos no newtonianos: reofluidificado por cizalla (Pseudoplástico), reoespesante por 
cizalla (Dilatante), tixotropía y reopexia. 
 
 
 
 
 
Figura 8. Curvas de flujo de los diferentes tipos de fluidos. 
Fuente: Muller, 1973. 
 
Antecedentes 
17 
 
Las curvas que se obtienen con este tipo de fluidos pueden ser descritas mediante el 
modelo de la ley de la potencia o ecuación de Ostwal-De Waele (ecuaciones 2 y 3). 
 
 
 
 
Donde: 
τ= Esfuerzo de corte (Pa) 
η = Viscosidad (Pa.s) 
γ = Velocidad de corte ó deformación (s-1) 
κ = Coeficiente de consistencia (Pa.sn) 
n = Índice de comportamiento de flujo (adimensional) 
κ y n son constantes, κ ha sido denominada índice de coeficiente de consistencia y n 
índice de comportamiento de flujo. Este último constituye una medida del grado de 
desviación del comportamiento newtoniano (Núñez-Santiago & col., 2001). 
Los líquidos pseudoplásticos o reofluidizantes (n < 1), son menos espesos cuando los 
materiales se someten a altas velocidades de deformación que cuando se cizallan 
lentamente. En una gráfica, de τ en función de la γ, a diferencia de los líquidos 
newtonianos, en los fluidos psedoplásticos no es una línea recta. 
El comportamiento dilatante o reoespesante (n > 1) es un fenómeno de espesamiento que 
se obtiene a altas velocidades de deformación, independiente del tiempo. Si las 
representaciones de τ en función de γ son dependientes del tiempo, se forma un bucle que 
se denomina histéresis (tixotropía en figura 8). 
Este tipo de comportamiento de flujo, se aplica al fenómeno de comportamiento elástico 
aplazado que en el caso de un adelgazamiento se denomina tixotropía y en el caso de 
espesamiento se llama reopexia (Macosko, 1994). Otro de los conceptos básicos de 
importancia en la reología es la viscoelasticidad. 
La mayoría de los materiales manifiestan simultáneamente comportamiento elástico y 
viscoso, fenómeno que se denomina viscoelasticidad. Esta propiedad puede determinarse a 
 
η =κ γγγγn (3) 
 
 
 τ =κ γγγγ
n 
 (2) 
Antecedentes 
18 
 
través de métodos de baja deformación o bajo esfuerzo, se pueden dividir en dos 
categorías: 
a) Métodos estáticos. Entre los que se pueden mencionar la prueba de relajación de 
esfuerzo (stress-relaxation) y la de esfuerzo (tensión) constante (creep). 
b) Métodos oscilatorios o dinámicos. Involucran la aplicación ya sea de un esfuerzo o 
de una deformación oscilatoria. 
De los métodos anteriores, las pruebas dinámicas son las que comúnmente se aplican a los 
materiales. En estas pruebas las muestras se someten a un movimiento oscilatorio de baja 
deformación o esfuerzo, para no exceder el intervalo de viscoelasticidad lineal que hace la 
recuperación completa imposible. Los parámetros que se evalúan en estas pruebas son: 
módulo de almacenamiento (G’) es una medida de la energía almacenada y recuperada por 
el material en un ciclo y es un indicador del comportamiento elástico del material, y el 
módulo de pérdida (G’’) que es una medida de la energía disipada como calor por el 
material en un ciclo, y es un indicador del componente viscoso del material. 
Ambos módulos son funciones de la frecuencia y se pueden expresar en términos de la 
relación de amplitudes (τ0/γ0) y el ángulo de desfasamiento: 
 
(4) 
(5) 
 
Otra función usada para describir el comportamiento viscoelástico de los materiales es la 
tangente del ángulo de desfasamiento, denominado tan delta o tan δ, que es también una 
función de la frecuencia. 
(6) 
La tan δ indica la relación entre la cantidad de energía disipada y la energía almacenada, es 
decir, entre la porción viscosa y elástica de la muestra (Núñez-Santiago & col., 2001). 
 
 
 
G’= (τ0/γ0 ) cos (δ) 
G’’= (τ0/γ0 ) sen (δ) 
tan (δ) = G’’/ G’ 
Antecedentes 
19 
 
2.2.10 Análisis estructural 
La cromatografía de exclusión de tamaño (SEC), también llamada cromatografía 
permeación en gel (GPC) o filtración en gel, es un tipo de cromatografía basada en la 
separación por tamaño molecular. 
En particular la cromatografía de alta resolución por exclusión de tamaño (HPSEC) es una 
técnica ampliamente usada para la determinación del peso molecular y la distribución de 
longitud de cadena de las moléculas de los polisacáridos. 
Cuando un polímero en solución es inyectado a través de una columna de SEC, las cadenas 
del polímero son separadas de acuerdo a las diferencias en volumen hidrodinámico por el 
material que constituye la columna. La columna está construida de tal manera que permita 
el acceso a las moléculas pequeñas y las excluya de las moléculas grandes. La retención 
del volumen (o tiempo de retención) de una fracción proporciona una medición del tamaño 
molecular. 
El cromatograma resultante representa una distribución del tamaño molecular. La figura 9 
muestra un cromatograma típico obtenido a partir de un sistema HPSEC acoplado a tres 
detectores: detector de índice de refracción (IR) para determinar la concentración, un 
viscosímetro diferencial (DP) para medir la viscosidad y un detector de luz para la 
determinación del peso molecular (Liu, 2005). 
 
Figura 9. Cromatograma típico obtenido por HPSEC. 
RI=Detector de Índice de refracción 
DP= Viscosimetría Diferencial 
LS=detector de Luz 
Fuente: Liu, 2005. 
Antecedentes 
20 
 
2.3. ALMIDONES MODIFICADOS 
Los almidones nativos se han usado por décadas en la industria de los alimentos, 
empleándose como agentes espesantes, mejoradores de textura, agentes de relleno y en 
productos de panadería. Pero estos usos estaban limitados debidos a que los almidones 
nativos no son resistentes a la cizalla, a pH ácidos, y no son estables a calentamientos 
prolongados, además tienen tendencia a la retrogradación, y esto repercuteen la 
propiedades de textura del producto elaborado (Wurzburg & Szymanski,1970). 
Dentro de las estrategias para mejorar las características funcionales de los almidones que 
emplea la industria de alimentos, se encuentran las modificaciones químicas (Cuadro 3). 
Las cuales se usan para mejorar las características de cocción y prevenir la tendencia a la 
retrogradación. Los almidones modificados químicamente tienen muchas aplicaciones en 
los alimentos, se emplean como agente espesante en alimentos tales como salsas, natillas, 
relleno para pasteles y postres, productos en los cuales la industria requiere almidones 
capaces de impartir las características viscioelásticas que mejoren la textura (Morikawa & 
Nishinari, 2000). 
Un almidón modificado es un derivado del almidón que involucra un cambio en sus 
propiedades funcionales debido a la incorporación de un componente ajeno a su estructura 
original o nativa. 
La modificación del almidón generalmente se lleva a cabo a través de reacciones de 
derivatización tales como eterificación, esterificación, entrecruzamiento, descomposición 
(hidrólisis ácida o enzimática y oxidación del almidón) o por tratamientos físicos usando 
calor o humedad. La mayoría de los almidones modificados consisten en la introducción de 
grupos sustituyentes de niveles relativamente bajos a través de la interacción de grupos 
hidroxilos de la molécula con reactivos químicos capaces de reaccionar a condiciones 
relativamente bajas. 
El sustituyente resultante se introduce en la molécula del almidón a través de enlaces ester 
o éter. Los niveles de sustituyentes en los almidones modificados usados en la industria de 
los alimentos son de bajo grado de sustitución y generalmente van desde 0.2 a 
0.0001moles. El grado de sustitución (G.S.) se define como moles de sustituyente por 
moles de almidón. A pesar de que los niveles de sustitución en los almidones modificados 
con grado alimenticio son bajos, esos grupos siempre tienen un profundo 
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20
07
. 
Antecedentes 
22 
 
efecto en las propiedades físicas y funcionales de los almidones (Wurzburg & Szymanski, 
1970; Singh & col., 2007; Chel-guererro & Betancurt, 1998) 
2.3.1 Tipos de modificaciones químicas 
Recientemente muchos tipos de modificación química como son la hidrólisis ácida, 
oxidación, eterificación, esterificación y entrecruzamiento han tenido mucho auge ya que 
estas reacciones permiten un cambio considerable en las características de hinchamiento y 
gelatinización de los almidones (Cuadro 4). 
Las modificaciones químicas pueden llevarse a cabo de tres diferentes maneras: 
• En suspensión, el almidón es suspendido en agua, la reacción química se 
lleva a cabo en un medio acuoso hasta obtener las propiedades requeridas. 
Posteriormente la suspensión se filtra, lava y se deja secar a temperatura 
ambiente. 
• En pasta, el almidón es gelatinizado con reactantes químicos en pequeñas 
cantidades de agua; la pasta se agita, y cuando la reacción se termina, el 
almidón se deja secar a temperatura ambiente. 
• En estado sólido, el almidón es humectado con reactantes químicos en 
soluciones acuosas, se deja secar, y finalmente se hace reaccionar a una alta 
temperatura. 
 
El resultado de la modificación química del almidón es mejorar su estabilidad molecular al 
cizallamiento mecánico, hidrólisis ácida y a altas temperaturas, obteniendo una viscosidad 
deseada, incrementando la interacción con sustancias iónicas, electronegativas, 
electropositivas, y reduciendo la retrogradación de un almidón nativo. 
Por ejemplo, un almidón oxidado es producido por la reacción del almidón con un agente 
oxidante específico bajo condiciones controladas de temperatura y pH. El reactivo más 
usado para esta modificación es el hipoclorito de sodio (NaClO). Se ha reportado que a 
bajos niveles de oxidación se incrementa la viscosidad de las pastas de los almidones. La 
formación de los grupos carbonilo (C=O) y carboxilo (COOH) de manera discontinua a lo 
largo de la cadena reduce la temperatura de la gelatinización, incrementa la solubilidad y 
disminuye la gelificación (Singh & col., 2007). 
 
Antecedentes 
23 
 
Cuadro 4. Diferentes tipos de modificaciones químicas en el almidón 
Tipo de modificación Preparación 
Eterificación Almidones hidroxipropilados-eterificación con óxido de 
propileno 
Esterificación Almidón-acetato 
Esterificación con anhídrido acético o acetato vinílico 
Entrecruzamiento Fosfato mono-almidón 
Esterificación con ácido orto-fosfórico, u orto fosfato de 
sodio o de potasio, o trimetafosfato de sodio. 
Di-almidón acetilado-esterificación con anhídrido 
acético y ácido adípico. 
Modificación dual Fosfato di-almidón acetilado-esterificación por 
trimetafosfato de sodio u oxicloruro. 
Di-almidón fosfatado- combinación de tratamientos para 
mono-almidón fosfato y di-almidón fosfato 
Fuente: Singh & col., 2007. 
 
Eterificación. A diferencia de los enlaces ester como los almidones-acetato los cuales 
tiende a ser diacetilatos bajo condiciones alcalinas, los almidones-eter son más estables a 
pH altos. Con la eterificación se obtienen almidones con viscosidad estable (Lui, 2005). 
Los almidones hidroxipropilados son generalmente preparados por eterificación de un 
almidón nativo con óxido de propileno en presencia de un catalizador alcalino. Los grupos 
hidroxipropilos introducidos en las cadenas de almidón son capaces de romper los enlaces 
inter - intra moleculares de hidrógenos, debilitando la estructura granular del almidón, 
permitiendo un incremento en el libre movimiento de las cadenas en la región amorfa 
(Singh & col., 2007). El óxido de propileno es un epóxido asimétrico y una molécula muy 
reactiva debido a la tensión de sus tres componentes epóxidos en el anillo con ángulos de 
enlace de ~ 60 °. La reacción de óxido de propileno con almidón bajo condiciones 
alcalinas se lleva a cabo por sustitución nucleofílica bimolecular o tipo SN2. 
Antecedentes 
24 
 
En la hidroxipropilación se ha observado que los grupos reactivos introducidos en las 
cadenas del almidón son capaces de romper los enlaces intra e inter moleculares de 
hidrogeno, lo cual permite un aumento en la accesibilidad del agua hacia los gránulos 
produciendo bajas temperaturas de gelatinización. 
Morikawa & Nishinari.(2000) realizaron estudios de gelatinización en almidones de papa 
modificados dualmente (hidroxipropilación-entrecruzamiento), encontraron que las 
temperaturas de transición disminuyeron al igual que la entalpía con el grado 
hidroxipropilación, pues se ha reportado que la Tp (temperatura pico) disminuye con el 
grado de hidroxipropilación. 
Por otro lado el entrecruzamiento también altera las características térmicas de los 
almidones. El efecto dependerá del tipo de reactante utilizado y de la concentración de 
este, así como también las condiciones de reacción y la fuente botánica del almidón. 
Se ha reportado que el entrecruzamiento incrementa la temperatura de gelatinización y 
disminuye la ∆Η en los almidones (Singh & col., 2007). Esto puede ser debido a la 
formación de enlaces intermoleculares formados que reducen la movilidad de las cadenas 
amorfas en el gránulo. 
Esterificación. El ester-almidón es un grupo de almidones modificados en los cuales se ha 
sustituido un grupo hidroxilo por un grupo ester. Los niveles de los sustituyentes de los 
grupos hidroxilos a lo largo de la cadena son expresados como un promedio del grado de 
sustitución (GS). 
El GS se define como los moles de sustituyente por mol de glucosa (unidad de 
anhidroglucosa). Los agentes permitidos por la administración de alimentos y 
medicamentos (FDA por sus siglas en inglés) para la preparación de almidones monoester 
orgánicos e inorgánicos para alimentos son anhídrido acético, acetato vinílico, anhídrido 
succínico y tripolifosfato de sodio (Lui, 2005). Los almidones acetilados con bajo GS son 
obtenidos por la esterificación del almidón nativo con anhídrido acético en presencia de 
una catálisis alcalina (Singh & col., 2007). 
Entrecruzamiento. El almidón entrecruzado contiene dos tipos de hidroxilos primario (6-
OH) y el secundario (2-OH). Estos hidroxilos son capaces de reaccionar con agentes 
multifuncionales dando como resultado almidones entrecruzados. El entrecruzamiento se 
hace para limitar el hinchamiento de los gránulos bajo condiciones de cocción o para 
prevenir la gelatinización del almidón. Los agentes entrecruzantes permitidos por la FDA 
Antecedentes 
25 
 
para entrecruzar almidones con grado alimenticio son el oxicloruro de fósforo, 
trimetafosfato de sodio, mezclas de ácido adípico/anhídrido acético, 
tripolifosfato/trimetafosfato de sodio, y epiclorohidrina (Lui, 2005). 
2.3.2 Generalidades del entrecruzamiento 
La modificación química por entrecruzamiento en los almidones consiste en la 
introducción de grupos funcionales, los cuales forman enlaces covalentes intra e inter-
moleculares de manera aleatoria en el gránulo de almidón. Estos enlaces refuerzan los 
enlaces por puente de hidrógeno entre las moléculas del almidón. Como consecuencia, los 
almidones entrecruzados son más resistentes a altas temperaturas, pH ácidos y al 
cizallamiento alto lo que permite mejorar sus propiedades de textura. 
En la preparación de los almidones entrecruzados se dispersan los almidones nativos en 
sistemas acuosos (en condiciones alcalinas) con reactantes capaces de reaccionar mínimo 
con dos de los grupos OH de las moléculas vecinas. Las pastas que se obtienen a partir de 
almidones entrecruzados son más estables al tratamiento térmico en tiempos prolongados 
de calentamiento, al incremento de la acidez o a diferente cizalla. Adicionalmente, el 
entrecruzamiento disminuye la ruptura del gránulo y la pérdida de la viscosidad. 
Se ha observado en almidones entrecruzados de maíz ceroso , que durante su cocción 
forman pastas más viscosas y fuertes, que su contraparte nativa, y con pocas 
probabilidades de presentar ruptura cuando son sometidas a: largos periodos de 
calentamiento, incremento de acidez o cizallamiento (Tattiyakul & Rao, 2000;Singh & col 
, 2007 ;Nabeshina & Grossmann , 2001). 
2.3.3 Tipos de agentes entrecruzantes 
Los principales agentes utilizados para realizar el entrecruzamiento de los almidones con 
grado alimenticio son: trimetafosfato de sodio (STMP), fosfato monosódico (SOP), 
tripolifosfato de sodio (STPP), epiclorohidrina (EPI), oxicloruro de fósforo (POCl3), una 
mezcla de ácido adípico y anhídro acético y cloruro de vinilo. 
Oxicloruro de fósforo (POCl3). Es un agente entrecruzante eficiente en dispersiones a un 
pH >11 en presencia de una sal neutra. Cuando este reactivo se añade a la dispersión de 
almidón la cual se encuentra en condiciones alcalinas (pH 8-12), el grupo fosfato 
hidrofílico reacciona inmediatamente con los OH‾ del almidón formando di-almidón 
fosfato. La reacción se hace especialmente eficiente por encima de un pH 11 y en presencia 
de sulfato de sodio. Cuando el oxicloruro de fósforo se adiciona a la dispersión de almidón, 
Antecedentes 
26 
 
el primer ion cloruro reacciona con el agua inmediatamente (con una vida media de 0.01s) 
y se forma di-cloruro de fósforo (figura 10a), probablemente este compuesto sea el agente 
entrecruzante. No hay un tiempo para que el oxicloruro de fósforo se difunda al interior del 
gránulo. Los dos cloruros restantes del di-cloruro de fósforo reaccionan con el agua casi 
simultáneamente con una vida media de cuatro minutos. El oxicloruro de fósforo debe ser 
adicionado a la dispersión de almidón tan rápido como sea posible para generar fósforo di-
cloruro (figura 10b), el cual reacciona con el gránulo para efectuar el entrecruzamiento 
(Liu, 2005). 
Quan & col (1997), encontraron que la Tp de gelatinización del almidón del maíz 
entrecruzado con POCl3 aumenta con el nivel de reactante adicionado mientras que los 
valores de entalpía disminuyen. 
Cl P H2O
O
Cl
+ Cl P
O
Cl
O- + Cl-
pH 11.3
Cl P
O
Cl
Almidón
pH 11.3
20-60 min
Na SO4
O P
O
O-
O + 2 Cl-
di cloruro de fósforo
di almidón fosfato
+
Cl
O- Almidón Almidón
a)
b)
di cloruro de fósforo
tri cloruro de fósforo
 
Figura 10. Reacciones del almidón con POCl3. 
a) Transformación del tricloruro de fósforo a di cloruro de fósforo 
b) Transformación del di cloruro de fósforo a di almidón fosfato. 
 Fuente: Liu, 2005. 
Debido que la reacción del almidón con POCl3 se lleva a cabo rápidamente puede darse en 
la superficie o cerca de los canales del gránulo, como en el caso del almidón de maíz. Este 
hecho permite la posibilidad de que en el gránulo de maíz se formen tres tipos de enlaces 
Antecedentes 
27 
 
de entrecruzamiento: proteína-proteína, proteína-almidón o almidón-almidón (Han & Be-
Miller, 2008). 
Trimetafosfato de sodio (STMP). Este agente entrecruzante reacciona lentamente con el 
almidón para forma di-almidón fosfato; sin embargo, se puede acelerar esta reacción 
incrementando el pH y la concentración del STMP. 
Se ha reportado que el fenómeno de retrogradación se ve suprimido cuando existe 
entrecruzamiento en el almidón empleando una mezcla de Trimetafosfato de sodio y 
tripolifosfato de sodio, la baja entalpía de retrogradación que se obtiene puede ser debida a 
la restricción de la movilidad de la amilopectina ocasionada por los enlaces entrecruzados 
debido a la presencia del grupo fosfato introducido (Singh &col., 2007). 
El STMP tiene una estructura de anillo por lo cual necesita una reacción bimolecular que 
da como resultado la formación de almidón trifosfato (Hirsch & Kokini, 2002). Sang & 
col. (2007) propusieron la siguiente ruta de la reacción del almidón con STMP en una 
solución acuosa de hidróxido de sodio a un pH de 9.5 - 12.5. 
En el primer paso se abre el anillo del STMP por efecto de un ataque del ion alcoholato de 
un almidón en el STMP para formar el compuesto intermediario tripolifosfato mono 
almidón (Figura 11). 
O
P
O
P
O-
P
O-
O O-
O
+ O-
reacción
nucleofílica
Almidón O
O-O-
O O O
P P P
O-
O-
(STMP)
Trifosfato mono-almidón
O-
O-
Almidón
Na +
Na +
Na +
 
Figura 11. Reacción del STMP con el almidón. 
Fuente: Sang & col., 2007 
En un pH alcalino los cuatro hidrógenos ionizables enel trifosfato mono-almidón 
intermediario podrían ser negativamente cargados. Los tres grupos fosforil a lo largo de la 
cadena trifosforil tienen un ácido OH fuertemente ionizable con un pK ~ 3, mientras que 
los grupos γ tienen uno débilmente ionizado a un pK~8-9. Aparentemente, los pirofosfatos 
en el compuesto intermediario ionizado, son más fáciles de separar que los grupos 
Antecedentes 
28 
 
ortofosfatos cuando el ion hidróxido o el ion alcoholato-almidón atacan al producto 
intermediario trifosfato mono-almidón en un pH 11.5-12.5. El ataque del ion RO– u OH– 
en el α−fósforo del grupo trifosfato es más eficaz que cualquiera de los átomos de fósforo 
β o γ− y solo forma di almidón mono fosfato (DAMF) y mono almidón mono fosfato 
(MAMF) (Figura 12). 
Almidón O
O-O-
O O O
P P P
O-
O-O O
O-
O
P O-O
O-
O O
P P
O-
O-O- O+
O-
O
P O-O
O-
O O
P P
O-
O-O- O+
pH 11.5-12.5
(P-P)
(P-P)
Almidón O-
pH 11.5-12.5
HO-
Almidón Almidón
(DAMF)
Almidón
(MAMF)
αααα ββββ γγγγ
αααα ββββ γγγγ
αααα ββββ γγγγ
 
Figura 12. Transformación del trifosfato mono almidón a mono y di almidón fosfato. 
Fuente: Sang & col., 2007 
Este mecanismo explica el por qué el mono-almidón mono-fosfato (MAMP) no se forma 
cuando el almidón se fosforila a pH de 12.5. Sin embargo, a un pH 10.5 la concentración 
de alcoholato almidón se reduce aproximadamente a un 90 %, entonces la reacción de RO–
Almidón O
O-O-
O O O
P P P
O-
O-O O O
O-
O O
P P
O-
O OH-
O
P
O-
O- O
H2O
O
P
O-
O- HO
pH 9.5-10.5
Trifosfato mono-almidón
(MADP)
(P)
+Almidón
αααα ββββ γγγγ αααα ββββ γγγγ
 
Figura 13. Eliminación del grupo γ fosforil, para formar mono almidón di fosfato. 
Fuente: Sang & col., 2007 
DAMF= Di almidón mono fosfato 
MAMF= Mono almidón mono fosfato 
MADP= Mono almidón di fosfato 
Antecedentes 
29 
 
con el almidón trifosfato intermediario es lenta. Asimismo, el almidón tripolifosfato 
reacciona lentamente por un mecanismo de competición. Al parecer el grupo γ-fosforil se 
pierde por el mecanismo de eliminación el cual es una reacción unimolecular (Figura 13). 
Epiclorohidrina. Es un oxirano derivado del 3-cloro-1propeno y comúnmente se le conoce 
como epiclorohidrina (1-cloro-2,3-epoxipropano). Tiene una facilidad para reaccionar con 
nucleófilos, incluyendo a los nucleófilos biológicos, para unirse con ellos. Cuando el anillo 
de oxirano se abre por el ataque de un nucleófilo, el ion alcóxido que se forma desplaza al 
ion cloruro intermolecularmente dando un nuevo oxirano (Figura 14), este anillo a su vez 
se abre con otra reacción de sustitución nucleófilica (Ege, 2003). 
El mecanismo de reacción de este agente entrecruzante con el almidón ocurre en una serie 
de pasos, una reacción multifuncional en la cual una o dos moléculas de epiclorohidrina 
pueden ser consumidas para formar un solo enlace entrecruzado. De la reacción de 
epiclorohidrina con almidón se obtienen almidón-gliceroles (Figura 15a-b). Teóricamente 
se cree que en un intervalo de entre 50 hasta 2360 unidades de glucosa, existe un enlace 
entrecruzado. La cinética de reacción que se ha propuesto consiste de tres pasos: 
 
 
 
Almidón-O- Na+ + CH2-CH-CH2-Cl
O
Almidón-O-CH2-CH-CH2+NaCl
O
(a)
epiclorohidrina 
 
Figura 14. Reacción de la epiclorohidrina con el almidón 
Fuente: Jyothi & col., 2006. 
 
En reacciones bajo condiciones heterogéneas, en las cuales puede existir una alta relación 
almidón-epiclorohidrina, el principal producto formado es el di almidón glicerol (figura 
15a). Sin embargo, bajo condiciones homogéneas se observa que el compuesto 
intermediario que se forma por la unión del sodio con el almidón (Figura 15a), puede sufrir 
almidón 2,3-epoxipropano 
 
Almidón –OH + NaOH Almidón -O Na+ + H2O 
Antecedentes 
30 
 
una reacción de sustitución abriendo el anillo del epóxido por efecto del OH– para formar 
el mono almidón-glicerol (figura 5b). 
 
Almidón-O-Na+ + CH2-CH-CH2-O-Almidón
O
Almidón-O-CH2-CH CH2 -O-Almidón
OH (b)almidón 2,3-epoxipropano 
 
Almidón-O-CH2-CH-CH2 Almidón-O-CH2-CH-CH2-OH
OHO
OH-/H2O
(c)almidón 2,3-epoxipropano almidón glicerol 
Figura 15. Formación de mono y di almidón glicerol. 
Fuente: Jyothi & col., 2006. 
 
La reacción de almidón con epiclorohidrina en un medio alcalino heterogéneo ocurre por la 
formación del anión almidón-O–. Por lo que la clave en esta reacción es la formación del 
anión en el gránulo de almidón en suspensión (Jyothi & col., 2006). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
mono almidón glicerol 
di almidón glicerol 
a) 
b) 
Justificación 
31 
 
III JUSTIFICACIÓN 
Los almidones son utilizados como materia prima en la industria de los alimentos, como 
ingredientes básicos debido a sus propiedades funcionales, actuando como estabilizadores, 
emulsificantes, mejoradores de textura, entre otros; siendo sus propiedades funcionales 
determinantes en la calidad del producto final. El almidón comúnmente es extraído de 
cereales, principalmente de maíz. En México, actualmente la cantidad de maíz no es 
suficiente para abastecer las demandas de consumo humano. Debido a esto se han buscado 
fuentes alternativas para la obtención de almidón. Los frutos en estado inmaduro como el 
plátano representan una alternativa importante para extraer este polisacárido, estudios 
previos han demostrado que contienen 70 % de almidón en base seca. Se han realizado 
estudios fisicoquímicos al almidón nativo de plátano que sugieren que podría tener 
aplicación industrial. Actualmente la industria de alimentos demanda almidones capaces de 
mejorar la presentación, dar estabilidad, textura y calidad a los productos finales. Los 
almidones nativos no pueden proveer estos atributos a los alimentos, por ello los almidones 
modificados son ampliamente usados en esta industria. En este trabajo se propone emplear 
el almidón de plátano como materia prima para aprovechar este producto agrícola sub-
utilizado y modificarlo químicamente para potenciar sus propiedades funcionales, 
mediante entrecruzamiento empleando diversos agentes entrecruzantes permitidos por la 
administración de alimentos y medicamentos (FDA por sus siglas en inglés): oxicloruro de 
fósforo, trimetafosfato de sodio y epiclorohidrina. Esta modificación altera la estructura 
granular haciéndola más resistente al cizallamiento, al calentamiento prolongado y a la 
acidificación. Sin embargo los agentes citados previamente presentan diferentes 
mecanismos de reacción, por lo que es necesario realizar una caracterización fisicoquímica 
y morfológica y establecer los diferentes cambios producidos por las modificaciones. 
 
 
 
 
 
Hipótesis 
32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IV HIPÓTESIS 
Los diferentes agentes entrecruzantes tendrán mecanismos de modificación diferente sobre 
la estructura del almidón de plátano, lo cual repercutirá en sus propiedades fisicoquímicas 
y funcionales. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Objetivos 
33 
 
V OBJETIVOS 
5.1 Objetivo General 
Estudiar el efecto de la epiclorohidrina, trimetafosfato de sodio (STMP) y oxicloruro de 
fósforo (POCl3), en el almidón de plátano (Musa paradisiaca L) a través de sus 
propiedades fisicoquímicas, morfológicas y estructurales, para analizar la manifestación 
macroscópica de tres diferentes mecanismos de reacción de diversos agentes en el almidón. 
5.2 Objetivos específicos 
• Evaluar la estabilidad de las pastas de los almidones entrecruzados, al 
calentamiento y a la acidificación a través de un analizador rápido de viscosidad 
para determinar el agente que confiera mejor estabilidad. 
• Analizar los cambios en las propiedades térmicas de los almidones modificados, 
empleando calorimetría diferencial de barrido para observar el efecto de los agentes 
entrecruzantes. 
• Analizar morfológicamente los almidones modificados a través de microscopía 
electrónica de barrido (MEB) y microscopía de luz polarizada y trasmitidapara 
examinar posibles cambios en la estructura granular por efecto de la reacción de 
entrecruzamiento. 
• Determinar las propiedades reológicas de los almidones entrecruzados mediante 
curvas de flujo y pruebas dinámicas para examinar la forma en que se manifiestan 
de manera macroscópica los cambios en la estructura química, consecuencia del 
entrecruzamiento, así como la estabilidad de los almidones en medio ácido. 
• Analizar los componentes del almidón a través de cromatografía de líquidos de alta 
resolución por exclusión de tamaño, para determinar cuál es más susceptible al 
entrecruzamiento. 
 
Materiales y métodos 
34 
 
VI MATERIALES Y MÉTODOS 
6.1 MATERIALES 
Se aisló almidón nativo a partir de plátano (Musa paradisiaca L.) en el Departamento de 
Desarrollo Tecnológico del Centro de Desarrollo de Productos Bióticos perteneciente al 
IPN. Todos los reactivos utilizados en este trabajo fueron grado analítico y HPLC. Para el 
estudio en HPSEC se utilizó isoamilasa (EC. 3.2.1.68) de Hayashibara Biochemicla 
Laboratories, Inc. Kayama, Japón). 
6.2 MÉTODOS 
En la figura 16 se muestra el diagrama que resume la estrategia experimental empleada en 
este trabajo. A continuación se describen cada uno de los métodos del diagrama. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 16. Diagrama de los métodos experimentales que se aplicaron a los almidones 
entrecruzados y al almidón nativo. 
CDB 
STMP 
Fisicoquímica Morfológica
Caracterización 
MEB MLP 
POCl3 Epiclorohidrina 
Almidones Entrecruzados 
Almidón Nativo 
Pruebas dinámicas 
ARV 
 
(HPSEC) 
 
Estructural 
Curvas de flujo 
Materiales y métodos 
35 
 
6.2.1 Entrecruzamiento con oxicloruro de fósforo (POCl3) 
Los métodos utilizados para modificar el almidón nativo de plátano por entrecruzamiento 
están basados en los propuestos por Cooreman & col., (1995), y Wu & Seib, (1990). 
En 300 mL de una solución alcalina de sulfato de sodio al 5 % con un pH de 10.5 se 
suspendieron 200 g (base seca) de almidón nativo, y se adicionaron 0.08 % de POCl3 la 
mezcla se realizó en un matraz balón de tres cuellos (1000 mL) .Se adicionó agua destilada 
hasta obtener 581g en total. La reacción se llevó a cabo durante una hora, manteniendo las 
condiciones alcalinas y a una temperatura isotérmica de 35 ºC. Finalmente la mezcla se 
neutralizó a un pH 6.5 para terminar la reacción usando una solución de HCl 1M. La 
suspensión resultante se pasó a través de un filtro Büchner, usando papel filtro Whatman 
No 4. Se realizaron tres lavados con agua destilada. El sólido filtrado se dejó secar a 30 ºC 
en una estufa durante 12 h. 
6.2.2 Entrecruzamiento con trimetafosfato de sodio (STMP) 
En 100 mL de una solución al 5 % de NaCl con un pH de 10.5 con NaOH 1N, se 
dispersaron 100 g de almidón nativo, se adicionaron 0.2 % de STMP a la mezcla contenida 
en un matraz balón de tres cuellos (1000 mL). La mezcla se mantuvo en agitación por 20 
horas con una temperatura de 40 ºC. Las condiciones alcalinas se mantuvieron durante toda 
la reacción. Transcurridas las 20 h, se detuvo la reacción neutralizando la mezcla con una 
solución de HCl 1 M a un pH de 6.5. La suspensión resultante se pasó a través de un filtro 
Büchner usando papel filtro Whatman No 4 y se lavó tres veces con agua destilada. El 
sólido filtrado se dejó secar a 30 ºC en un horno durante 12 h. 
6.2.3 Entrecruzamiento con epiclorohidrina 
En un matraz balón de tres cuellos (1000 mL) se suspendieron 100 g de almidón nativo 
(base seca) con 100 mL de una solución de NaOH 0.082 M con un pH de 12.4, y con 0.05 
% de epiclorohidrina, se adicionó agua destilada hasta obtener un peso de 286 g de la 
mezcla. Las condiciones alcalinas se mantuvieron durante toda la reacción. La dispersión 
se agitó a temperatura ambiente por 48 horas a 250 rpm, empleando un agitador mecánico 
(Marca Ika modelo Eurostar PWR CVSI). Después de este tiempo se detuvo la reacción, 
neutralizando la mezcla a pH de 6.5 usando HCl 1 M. La suspensión obtenida se pasó a 
través de un filtro Büchner usando papel filtro Whatman No 4 y se lavó tres veces con 
agua destilada. El sólido filtrado (almidón) se dejó secar a temperatura de 30 ºC en una 
estufa durante 12 h. 
Materiales y métodos 
36 
 
6.2.4 Viscosidad de las pastas 
Para determinar el perfil de viscosidad (Cp) de las dispersiones de almidón, se empleó el 
método 61-02 de la AACC (2000), con ligeras modificaciones. Se prepararon suspensiones 
de almidones al 10 % (p/v) de sólidos totales, 28 g en total se transfirieron al tazón del 
analizador rápido de viscosidad (ARV-4 Series, Newport Scientific Pty,Ltd, Warriewood, 
NSW, Australia). Se programó el equipo a un ciclo de calentamiento-cocción-enfriamiento, 
que inició a los 30 °C y se llevó hasta 95 °C, manteniéndose a esta temperatura por 10 
minutos para luego enfriar a 50 °C, manteniéndose isotérmico por 10 minutos. Se empleó 
una velocidad de calentamiento y enfriamiento durante todo el ciclo de 4 °C/min y una 
velocidad de agitación de 160 rpm. Para evaluar la estabilidad de las pastas a la 
acidificación, este mismo programa se repitió adicionando 0.49 g de ácido acético a la 
dispersión para obtener un pH final de 1.8. 
6.2.5 Análisis morfológico 
Microscopía electrónica de Barrido 
Para la microscopía electrónica de barrido se usó un Microscopio electrónico de barrido 
(MBE) Philips XL30 (Philips Electron Optics, Eindhove, Netherlands) a un voltaje de 10 
kV. Los gránulos de almidón fueron espolvoreados en una cinta de celofán de doble 
adhesión cubierta con una capa de carbón colocada en soporte de aluminio y se cubrieron 
con oro-paladio, posteriormente se tomaron las microfotografías con una magnitud de 
650x. 
Microscopía de luz polarizada 
La birrefringencia de los gránulos se evaluó con un microscopio de luz polarizada (Nikon, 
model Eclipse E400, Japan) con un objetivo de 10x equipado con una cámara digital 
(Canon Power Shot S40, Japan). Los almidones se dispersaron en un porta-objetos y se les 
añadió una gota de agua destilada. Se cubrió con un cubre-objetos. Se observaron a cuatro 
temperaturas de calentamiento: 30, 70, 80 y 95 ºC. Una vez obtenidas las imágenes, se 
determinó la distribución de tamaño de partícula de los gránulos tomando de manera 
aleatoria 532 imagenes, usando el programa NIS-Elements, Imaging Software, Basic 
Research (NIS-Elements-BR 2.30 SPI, Nikon, Japan) para obtener los datos de área y 
perímetro, los cuales se usaron para calcular los valores de tamaño de partícula de los 
gránulos. 
 
Materiales y métodos 
37 
 
6.2.6 Análisis térmico 
Gelatinización 
Las propiedades térmicas de los almidones entrecruzados se examinaron por CDB, 
empleando un calorímetro de barrido diferencial pyris-1(DSC, Perkin-Elmer, 
Norwalk,USA) calibrado previamente con indio. Se pesaron 4.0 mg de muestra en una 
charola de aluminio y se adicionaron 8.0 µL de agua desionizada para obtener una relación 
almidón-agua de 1:2. Las charolas se cerraron herméticamente. Se dejó estabilizar la 
charola por 1 hora. Se sometió la charola a un programa de calentamiento de 25 a 120 ºC, 
con una velocidad de calentamiento de 10 ºC/min. Como referencia se usó una charola de 
aluminio vacía. 
Retrogradación 
Una vez calentadas las charolas para gelatinización, estas se almacenaron a 4 ºC, durante 7 
días. Una vez transcurrido este lapso de tiempo se sometieron nuevamente al mismo 
programa de calentamiento descrito previamente para obtener así las propiedades térmicas 
de retrogradación. 
Las temperaturas de transición: temperatura de inicio, temperatura pico, temperatura final y 
también la ∆H, obtenidas durante la gelatinización y retrogradación fueron calculadas de 
acuerdo al peso en base seca del almidón utilizando el software Pyris para Windows 
versión 3.8.1. 
6.2 7 Propiedades reológicas 
Curvas de flujo. 
A partir de dispersiones de almidón-agua al 5 y 10 %, se obtuvieron pastas