Aislamiento y purificación del almidón
El almidón se extrajo siguiendo el método descrito por Rincón et al. (6). Se colocó una porción de los tubérculos pelados, limpios y troceados con una cantidad de agua igual en una licuadora (Oster), mezclándose a velocidad media por un minuto. El homogeneizado se filtró a través de filtro de muselina y el residuo fue resuspendido en dos volúmenes de agua destilada, repitiéndose el procedimiento hasta obtener un filtrado claro, indicando que todo el almidón ha sido extraído. Los filtrados se centrifugaron a 2000 r.p.m. en una centrífuga IEC Centra. MP4R (rotor horizontal 224) durante 15 min., descartándose el sobrenadante. El residuo se lavó varias veces con 10 ml de agua destilada para eliminar otros constituyentes presentes. El almidón extraído se secó en estufa Labline Imperial a la temperatura de 45ºC por 24 h, pasándose luego a través de un tamiz malla 60 (250 m m) y se almacenó en bolsas plásticas selladas al vacío a temperatura ambiente, en un sellador de bolsas VacSy, Modelo VG-017 de Zepter International.

Análisis químico, físico y fisicoquímico
Al almidón nativo se le determinó el contenido de humedad, nitrógeno, proteína (N x 6,25) y cenizas por los métodos oficiales de la AACC (7). La materia grasa fue determinada de acuerdo al método descrito por Schoch (8). La fibra cruda se determinó en un Tecator Fibertec System M (1020 Hot Extractor). El contenido de amilosa se evaluó por el método colorimétrico de Juliano (9) y la amilopectina fue obtenida por diferencia. La acidez y pH según metodología de Smith (10). La determinación de la pureza del almidón en base seca, se realizó por diferencia tomando en cuenta a los otros componentes contenidos en el almidón (proteína, materia grasa, fibra cruda y cenizas).

Evaluación microscópica
La morfología y el tamaño de los gránulos de almidón de D. bulbifera se determinaron mediante microscopía de barrido electrónico (MBE), usando un equipo Hitachi Modelo S-2400 a 20 kV, de acuerdo a Rincón et al. (6). De las micrografías se determinó el valor promedio y desviación estándar del tamaño del granulo de almidón, de acuerdo a su diámetro máximo y mínimo; así como las características de superficie y forma del gránulo.

Poder de hinchamiento, solubilidad y absorción de agua
Se realizó según Schoch (11) y Anderson (12) en un rango de temperatura de 60ºC a 95ºC, con ciertas modificaciones: 4 g de almidón fueron trasvasados cuantitativamente con 200 ml de agua a un balón de 500 ml de tres bocas, dentro del cual se introdujo un agitador magnético. En la boca central del balón se conectó un refrigerante y en una de las otras dos bocas un termómetro, a la tercera abertura se le coloca un tapón que puede ser removido durante el análisis. El balón se colocó sobre una plancha de calentamiento con agitación. El termostato fue ajustado de tal manera que la temperatura aumentara 1,5°C/min y se agitó a una velocidad constante, que permitiera mantener el almidón en suspensión durante el calentamiento. A intervalos de 5 min, entre 60°C y 95°C se tomaron alicuotas de 10 ml de la suspensión, colocándolas en tubos de centrifuga previamente pesados. Los tubos de centrifuga con la alícuota a temperatura ambiente son nuevamente pesados (A). Se centrifugó a 2200 rpm. en una centrifuga IEC Centra. P4R (rotor horizontal 224) durante 15 min. El líquido sobrenadante se decantó en cápsulas de porcelana previamente taradas, evaporando mediante baño de vapor (Lab-Line, Modelo 3580) hasta que no presentaran humedad visible. Las cápsulas fueron secadas en estufa al vacío (Shel Lab, Modelo14300) a 60°C hasta peso constante, colocadas en desecador a vacío y pesadas (b). Los tubos de centrifuga con el residuo fueron también pesados (a). Se realizaron los siguientes cálculos:

W1 = % almidón en base seca en la suspensión

W1 = (Peso almidón en base seca (g) / Peso almidón en base humedad (g) + 200) x 100

W2 = almidón en cada alícuota

W2 = A x W1 / 100

W3 = almidón residual en el sedimento de cada alícuota

W3 = W2 - b

% SS (% Sólidos solubles (g / g almidón)) = (b / W2) x 100

AA (agua absorbida g / g almidón) = a - W3 / W3

PH (Poder de Hinchamiento) = a x 100 / W2 x (100 - % SS)

A = peso de alícuota (g)

a = peso del sedimento en el tubo

b = peso del residuo en la cápsula

Características de "pasting" de la suspensión de almidón
Se determinaron las propiedades de gelatinización de almidones nativos de tubérculos de Dioscorea, papa y maíz utilizando un micro-viscoamilógrafo-Brabender, Modelo 803220, utilizando las siguientes condiciones:

Muestra pesada: 8(g)

Agua añadida: 100(ml)

Velocidad de calentamiento: 7,5(°C/min)

Rango de medida: 360 (cmg)

Programa de temperatura: 25 °C - 90°C - 50°C

90 °C (durante 15 min)

50 °C (durante 15 min)

Los parámetros a considerar fueron los siguientes: temperatura de gelatinización, viscosidad inicial, viscosidad máxima (pico de viscosidad), viscosidad al final del período de calentamiento (90 °C, 15 min), viscosidad a 50 °C. Estos parámetros expresados en unidades Brabender (UB) fueron determinados según el software del equipo (viscograph 2.0.12). Para efecto de cálculos se denominó a la viscosidad máxima como P, viscosidad al final del período de calentamiento a 90 °C como H y la viscosidad a 50 °C como C. Las características reológicas como estabilidad, asentamiento y consistencia expresadas en unidades Brabender se interpretaron y calcularon de acuerdo a Mazur et al. (13) y Merca y Juliano (14). Entendiéndose como: Estabilidad la diferencia entre la viscosidad máxima y la viscosidad al final del período de calentamiento (90 °C); Asentamiento: la diferencia entre la viscosidad a 50 °C y la viscosidad máxima; Consistencia: la diferencia entre la viscosidad a 50 °C y la viscosidad al final del período de calentamiento (90 °C).

RESULTADOS Y DISCUSION
Tamaño y apariencia de los gránulos de almidón
En la Figura 1 se muestran las fotomicrografias de los gránulos de almidón nativo de D. bulbifera obtenidas por microscopía electrónica de barrido. Los gránulos de almidón se observan mayormente de forma irregular, semejándose a una pirámide con vértices redondeados y en escaso número gránulos alargados con bordes redondeados. Los valores promedios y la desviación estándar para el diámetro mínimo y máximo de los gránulos de almidón de D. bulbifera (Tabla 1) son de 21,83 ± 6,38 y 35,00 ± 8,70 m m respectivamente (n=15). El rango de valores encontrados para el almidón D. bulbifera indica que los gránulos son grandes, similar a lo reportado para otras Dioscoreas, como es el caso D. alata (20–140 m m) y la D. cayanensis (10–70 m m) y de mayor tamaño al compararlos con lo observado para gránulos de almidón de D. esculenta (1–5 m m) (15). Las micrografías muestran para la D. bulbifera gránulos de superficie lisa, sin fracturas ni roturas, lo que indica un procedimiento de aislamiento y purificación adecuado.

FIGURA 1
Fotomicrografías de gránulos de almidón nativo de Dioscorea bulbifera

TABLA 1
Composición química (g/100g secos), propiedades físicas, fisicoquímicas
y características morfológicas de almidón nativo de Dioscorea bulbifera

Composición química
En la Tabla 1 se muestran el rendimiento y la composición química (expresada en base seca) del almidón aislado de D. bulbífera. Se obtuvo un rendimiento promedio en almidón de 28,42 g/100 g del peso de los tubérculos en base seca. La composición química indica la pureza del almidón y su consideración es importante en la evaluación de las propiedades reológicas, ya que estás pueden verse afectadas por las impurezas presentes. La pureza del almidón encontrada es de 98,54%. La humedad es de 12,83%, éste valor permite determinar la estabilidad del almidón en el tiempo. Los contenidos encontrado en cuanto a materia grasa (0,22%) y proteínas (0,31%) son bajos, esto indica junto con el análisis microscópico (ausencia de proteínas adheridas al gránulo) la pureza del almidón extraído. El estudio revela un contenido en amilosa de 29,37 %, este valor es relativamente comparable al encontrado para D. alata (30%) y D. cayenensis (27%) y muy superior a D. esculenta (14%) (15). La textura y viscosidad de la pasta de almidón puede cambiar cuando se enfria, resultando una pasta viscoelástica o un gel, dependienendo de la cantidad de amilosa. Por su contenido en amilosa, el almidón de papa (20%), maíz (25%) y trigo (25%) usualmente se consideran formadores de gel (16), por lo que, podría inferirse que el almidón de bulbifera con un mayor contenido de amilosa (29,37%), probablemente origina un gel firme.

Poder de hinchamiento, solubilidad (como sólidos solubles) y absorción de agua del almidón
Estos valores se muestran en la Tabla 2. Como era de esperarse el poder de hinchamiento se incrementa con el aumento de la temperatura, ya que a altas temperaturas se sucede una relajación progresiva de las fuerzas de enlace dentro del gránulo, lo que se traduce en un aumento del poder de hinchamiento al aumentar la temperatura; esto se evidencia, a partir de 70°C en el almidón de D. bulbifera. En cuanto a la solubilidad del almidón, ésta aumenta a consecuencia del hinchamiento del gránulo y del incremento de la temperatura. Tanto el poder de hinchamiento como el índice de solubilidad indican el grado de asociación existente (enlaces intragranular) entre los polímeros del almidón (amilosa y amilopectina). El valor más alto observado de solubilidad para el almidón nativo de D. bulbifera se presenta a 85°C, esto se puede atribuir, a que, con el aumento de la temperatura el gránulo gelatiniza, resultando la ruptura del orden molecular dentro del gránulo y la solubilización de las moléculas de amilosa. La capacidad de absorción de agua del almidón nativo de D. bulbifera se ve también incrementada al aumentar la temperatura, observándose un incremento relativamente constante de 5,61 a 20,64 (g agua/g almidón) entre 65ºC y 80ºC.

TABLA 2
Propiedades fisicoquímicasa de almidón nativo de Dioscorea bulbifera

Comportamiento reológico
La Tabla 3 y la Figura 2 muestran las características reológicas de la suspensión de almidón de D bulbífera a la concentración de 8% (bs). El almidón exhibió una temperatura inicial de gelatinización de 70,8°C y una máxima viscosidad a 88,6ºC de 435 UB. Durante el período de calentamiento se presenta una disminución relativa de la viscosidad de la pasta de 435 UB a 295 UB al final del período de calentamiento, sin la definición de un pico de viscosidad, lo que indica una mayor estabilidad del gránulo. Durante el período de enfriamiento se sucede un incremento relativo de la viscosidad, encontrándose una consistencia bastante estable a la cocción y una baja tendencia a la retrogradación. Estos resultados sugieren la posible utilización de este almidón en sistemas o formulaciones de alimentos donde se requiera el desarrollo de una rápida viscosidad y un gel de consistencia estable. Al comparar los valores obtenidos para el almidón de D. bulbifera con los publicados por Rincón et al. (5) para la harina de la misma dioscorea, esta última presenta un mayor rango de temperatura de gelatinización (73,5°C - 78,0°C) y una viscosidad máxima más baja (160 UB), esto puede atribuirse, a que, la amilosa en la harina se encuentra acomplejada a lípidos y proteínas. Al comparar las características de gelatinización de la suspensión de almidón en estudio con las suspensiones de almidones de maíz y papa a las mismas condiciones (Tabla 3), los resultados indican para el almidón de cereal una temperatura de gelatinización mayor (73,2°C) y una viscosidad máxima menor (281 UB), sin pico de viscosidad definido. Para la suspensión de almidón de papa la temperatura de gelatinización es de 61,9°C (menor a la presentada por la suspensión de Dioscorea) y la viscosidad máxima de 1112 UB, casi tres veces más que la observada para el almidón de bulbifera, originándose un pico de viscosidad bien definido debido a la caída abrupta de la viscosidad. Estos resultados sugieren que en el almidón de papa predomina una mayor cantidad de enlaces débiles y un menor grado de cristalinidad y por lo tanto, gránulos muy frágiles que se destruyen fácilmente (9); en cuanto a los gránulos de almidón de Dioscorea y maíz. estos son menos frágiles y se destruyen con menos facilidad.

TABLA 3
Características viscográficas de suspensiones de almidón nativo1
de Dioscorea bulbifera, Zea mays y Solanum tuberosum

FIGURA 2
Amilograma de suspensiones de almidón nativo de Solanum tuberosum (a),
Dioscorea bulbifera (b) y Zea mays (c)

1. Gujska E, D-Reinhard W and Khann K. Physicochemical properties of field pea, pinto and navy bean starches. J Food Sci 1994; 59 (3): 634-637.
   
   

2. Luallen TE. Starch as a functional ingredient. Food Techn 1985; 39(1): 59-63.
   
   

3. Langeland KA and Burks KC. Identification and biology of non-native plants in Florida´s natural areas. IFAS Publication SP 257. University of Florida, Gainsesville. 1998; p.165.
   
   

4. Vélez F y Vélez G. Plantas Alimenticias de Venezuela. Fundación Bigott. Sociedad de Ciencias Naturales La Salle. Monografía Nº 37. 1990. p. 162.
   
   

5. Rincón A., Araujo de VC, Padilla F.y Martín E. Evaluación del posible uso tecnológico de algunos tubérculos de las dioscoreas: ñame congo (Dioscorea bulbífera) y mapuey (Dioscorea trífida). Arch latinoamer Nutr 2000; 50 (3): 286-290.
   
   

6. Rincón AM, Padilla F, Araujo de VC and Tillett S. Myrosma cannnifolia, chemical composition and physicochemical properties of the extracted starch. J Sci Food Agric 1999; 79 (4): 532-536.
   
   

7. American Association of Cereal Chemists (AACC). Approved Methods of the American Association of Cereal Chemists. Ed. AACC, St. Paul, MN, USA. 1993.
   
   

8. Schoch TJ. Fatty substances in starch. In: Methods in Carbohydrates Chemistry. Vol IV. Ed. Whistler RL, Academy Press, New York, USA. 1964. pp. 56-61.
   
   

9. Juliano BO. A Simplified Assay for Milled-Rice Amylose. Cereal Sci Today 1971; 16:334.
   
   

10. Smith R. Characterization and analysis of starch. In: Starch: Chemistry and Technology Vol. II. Ed. Whistler RL, Paschall EF Academic Press, New York, USA. 1967. pp. 569-635.
    
    

11. Schoch TJ. Swelling Power and Solubility of Granular Starches. In: Methods in Carbohydrates Chemistry. Vol. IV. Ed. Whistler RL, Academy Press, New York, USA 1964. pp. 106-109.
    
    

12. Anderson RA. Water absorption and solubility and amilograph characteristics of roll-cooked small grain products. Cereal Chem 1982; 59: 265-269.
    
    

13. Mazur E.T, Schoch T J and Kite F. Graphical analysis of the Brabender viscosity curves of the various starches. Cereal Chem 1957; 34: 141-151.
    
    

14. Merca FE and Juliano BO. Physicochemical properties of starch of intermediate-amylosa and waxy rice differing in grain quality. Starch/Starke 1981; 33: 253-260.
    
    

15. Gallant DJ, Bewa H, Buy QH, Bouchet B, Szylit O. and Sealy. On ultrastructural and nutritional aspects of some tropical tuber starches. Starch/Starke 1982; 34 (8): 255-262.
    
    

16. Thomas D.J And Atwell WA. Starches. Ed. Eagan Press Handbook Series. St. Paul, MN, USA. 1999. pp. 4-7.