Almidón
Polímero de glucosa utilizado como reserva de energía en las plantas

Almidón
Almidón de maíz mezclado con agua
Identificadores
  • 9005-25-8 controlarY
Araña química
  • ninguno
Tarjeta informativa de la ECHA100.029.696
Número CE
  • 232-679-6
Número RTECS
  • GM5090000
UNIVERSIDAD
  • 24SC3U704I controlarY
  • DTXSID0049789
Propiedades
( C
6yo
10Oh
5)
norte
Masa molarVariable
AparienciaPolvo blanco
DensidadVariable [1]
Punto de fusiónse descompone
insoluble (ver gelatinización del almidón )
Termoquímica
4,1788 kilocalorías por gramo (17,484 kJ/g) [2] ( Valor calorífico superior )
Peligros
410 °C (770 °F; 683 K)
NIOSH (límites de exposición a la salud en EE. UU.):
PEL (Permisible)
TWA 15 mg/m3 ( total) TWA 5 mg/m3 ( resp.) [3]
Ficha de datos de seguridad (FDS)ICSC 1553
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
controlarY verificar  ( ¿qué es   ?)controlarY☒norte
Compuesto químico
Estructura de la molécula de amilosa
Estructura de la molécula de amilopectina

El almidón o almidón es un carbohidrato polimérico que consiste en numerosas unidades de glucosa unidas por enlaces glucosídicos . Este polisacárido es producido por la mayoría de las plantas verdes para almacenar energía. En todo el mundo, es el carbohidrato más común en las dietas humanas y se encuentra en grandes cantidades en alimentos básicos como el trigo , las patatas , el maíz , el arroz y la mandioca .

El almidón puro es un polvo blanco, insípido e inodoro, insoluble en agua fría o alcohol . Está formado por dos tipos de moléculas: la amilosa lineal y helicoidal y la amilopectina ramificada . Dependiendo de la planta, el almidón contiene generalmente entre un 20 y un 25 % de amilosa y entre un 75 y un 80 % de amilopectina en peso. [4] El glucógeno , la reserva energética de los animales, es una versión más ramificada de la amilopectina.

En la industria, el almidón se suele convertir en azúcares, por ejemplo mediante el malteado . Estos azúcares pueden fermentarse para producir etanol en la fabricación de cerveza , whisky y biocombustibles . Además, los azúcares producidos a partir del almidón procesado se utilizan en muchos alimentos procesados.

Mezclar la mayoría de los almidones en agua tibia produce una pasta, como la pasta de trigo , que se puede utilizar como agente espesante, endurecedor o adhesivo. El principal uso industrial no alimentario del almidón es como adhesivo en el proceso de fabricación de papel . Una pasta similar, el almidón para ropa o para lavar ropa , se puede aplicar a ciertos productos textiles antes de plancharlos para endurecerlos.

Etimología

La palabra "almidón" proviene de una raíz germánica que significa "fuerte, rígido, fortalecer, endurecer". [5]

El alemán moderno Stärke (fuerza, almidón) está relacionado y se refiere a las principales aplicaciones históricas, sus usos en textiles: encolado de hilos para tejer y almidonado de lino .

El término griego para almidón, "amylon" (ἄμυλον), que significa "no molido", también está relacionado. Proporciona la raíz amilo, que se utiliza como prefijo para varios compuestos de carbono relacionados con el almidón o derivados de él (por ejemplo, alcohol amílico , amilosa , amilopectina ).

Historia

Se han identificado granos de almidón de los rizomas de Typha (espadañas, juncos) como harina en piedras de moler en Europa que datan de hace 30.000 años. [6] Se encontraron granos de almidón de sorgo en piedras de moler en cuevas de Ngalue , Mozambique que datan de hasta 100.000 años atrás. [7]

La pasta de almidón de trigo extraído puro se utilizaba en el Antiguo Egipto , posiblemente para pegar papiro . [8] La extracción de almidón se describe por primera vez en la Historia Natural de Plinio el Viejo alrededor del 77-79 d. C. [ 9] Los romanos también lo usaban en cremas cosméticas , para empolvar el cabello y para espesar salsas. Los persas y los indios lo usaban para hacer platos similares a la halva de trigo gothumai . El almidón de arroz como tratamiento de superficie del papel se ha utilizado en la producción de papel en China desde el año 700 d. C. [10] A mediados del siglo VIII, la producción de papel encolado con almidón de trigo comenzó en el mundo árabe. [11] El almidón de lavandería se describió por primera vez en Inglaterra a principios del siglo XV y fue esencial para hacer cuellos con volantes del siglo XVI . [12]

Reserva de energía de las plantas

Gránulos de almidón de patata en las células de la patata.
Almidón en el endospermo en la fase embrionaria de la semilla de maíz

Las plantas producen glucosa a partir de dióxido de carbono y agua mediante la fotosíntesis . La glucosa se utiliza para generar la energía química necesaria para el metabolismo general , así como un precursor de una miríada de bloques de construcción orgánicos como ácidos nucleicos , lípidos , proteínas y polisacáridos estructurales como la celulosa . La mayoría de las plantas verdes almacenan cualquier glucosa adicional en forma de almidón, que se empaqueta en gránulos semicristalinos llamados almidón o amiloplastos . [13] Hacia el final de la temporada de crecimiento, el almidón se acumula en las ramitas de los árboles cerca de los brotes. Las frutas , semillas , rizomas y tubérculos almacenan almidón para prepararse para la siguiente temporada de crecimiento. Las plantas jóvenes viven de esta energía almacenada en sus raíces, semillas y frutas hasta que pueden encontrar un suelo adecuado en el que crecer. [14] El almidón también se consume por la noche cuando no se produce la fotosíntesis.

Las algas verdes y las plantas terrestres almacenan su almidón en los plástidos , mientras que las algas rojas , las glaucófitas , las criptomonas , los dinoflagelados y los apicomplexa parásitos almacenan un tipo similar de polisacárido llamado almidón floridiano en su citosol o periplasto . [15]

La glucosa, especialmente cuando está hidratada, ocupa mucho espacio y es osmóticamente activa. El almidón, por otro lado, al ser insoluble y, por lo tanto, osmóticamente inactivo, se puede almacenar de forma mucho más compacta. Los gránulos semicristalinos generalmente consisten en capas concéntricas de amilosa y amilopectina que pueden volverse biodisponibles según la demanda celular en la planta. [16]

La amilosa está formada por largas cadenas derivadas de moléculas de glucosa conectadas por enlaces α-1,4-glicosídicos . La amilopectina está muy ramificada pero también deriva de la glucosa interconectada por enlaces α-1,6-glicosídicos. El mismo tipo de enlace se encuentra en el polisacárido de reserva animal glucógeno . Por el contrario, muchos polisacáridos estructurales como la quitina , la celulosa y el peptidoglicano están unidos por enlaces β-glicosídicos , que son más resistentes a la hidrólisis. [17]

Estructura de las partículas de almidón

En las plantas, el almidón se almacena en gránulos semicristalinos. Cada especie de planta tiene un tamaño de gránulo de almidón distintivo: el almidón de arroz es relativamente pequeño (aproximadamente 2 μm), los almidones de papa tienen gránulos más grandes (hasta 100 μm), mientras que el almidón de trigo y la tapioca se encuentran en un punto intermedio. [18] A diferencia de otras fuentes botánicas de almidón, el almidón de trigo tiene una distribución de tamaño bimodal, con gránulos tanto más pequeños como más grandes que varían de 2 a 55 μm. [18]

Algunas variedades de plantas cultivadas tienen almidón de amilopectina puro sin amilosa, conocidos como almidones cerosos . El más utilizado es el maíz ceroso , otros son el arroz glutinoso y el almidón de patata ceroso . Los almidones cerosos sufren menos retrogradación , lo que da como resultado una pasta más estable. Un cultivar de maíz con una proporción relativamente alta de almidón de amilosa, amylomaize , se cultiva para el uso de su fuerza de gel y para su uso como almidón resistente (un almidón que resiste la digestión) en productos alimenticios.

Biosíntesis

Las plantas sintetizan almidón en dos tipos de tejidos. El primer tipo son los tejidos de almacenamiento, por ejemplo, el endospermo de los cereales y las raíces y tallos de almacenamiento, como la mandioca y la patata. El segundo tipo son los tejidos verdes, por ejemplo, las hojas, donde muchas especies vegetales sintetizan almidón transitorio a diario. En ambos tipos de tejidos, el almidón se sintetiza en los plastidios (amiloplastos y cloroplastos).

La vía bioquímica implica la conversión de glucosa 1-fosfato a ADP -glucosa utilizando la enzima glucosa-1-fosfato adenililtransferasa . Este paso requiere energía en forma de ATP . Una serie de sintasas de almidón disponibles en los plástidos luego agregan la ADP-glucosa a través del enlace α-1,4- glicosídico a una cadena creciente de residuos de glucosa, liberando ADP . La ADP-glucosa casi con certeza se agrega al extremo no reductor del polímero de amilosa, ya que la UDP-glucosa se agrega al extremo no reductor del glucógeno durante la síntesis de glucógeno . [19] La pequeña cadena de glucano, además, se aglomera para formar las iniciales de los gránulos de almidón.

La biosíntesis y expansión de los gránulos representan un evento molecular complejo que se puede subdividir en cuatro pasos principales, a saber, iniciación de los gránulos, coalescencia de gránulos pequeños, [20] transición de fase y expansión. Varias proteínas se han caracterizado por su participación en cada uno de estos procesos. Por ejemplo, una proteína asociada a la membrana del cloroplasto, MFP1, determina los sitios de iniciación de los gránulos. [21] Otra proteína llamada PTST2 se une a pequeñas cadenas de glucano y se aglomera para reclutar la sintasa de almidón 4 (SS4). [22] También se sabe que otras tres proteínas, a saber, PTST3, SS5 y MRC, participan en el proceso de iniciación de los gránulos de almidón. [23] [24] [25] Además, dos proteínas llamadas ESV y LESV desempeñan un papel en la transición de fase acuosa a cristalina de las cadenas de glucano. [26] Varias sintasas de almidón catalíticamente activas, como SS1, SS2, SS3 y GBSS, son fundamentales para la biosíntesis de gránulos de almidón y desempeñan un papel catalítico en cada paso de la biogénesis y expansión de los gránulos. [27]

Además de las proteínas mencionadas anteriormente, las enzimas ramificadoras del almidón (EB) introducen enlaces α-1,6-glicosídicos entre las cadenas de glucosa, creando la amilopectina ramificada. La enzima desramificadora del almidón (EBD) isoamilasa elimina algunas de estas ramificaciones. Existen varias isoformas de estas enzimas, lo que da lugar a un proceso de síntesis muy complejo. [28]

Degradación

El almidón que se sintetiza en las hojas de las plantas durante el día es transitorio: sirve como fuente de energía durante la noche. Las enzimas catalizan la liberación de glucosa de los gránulos. Las cadenas de almidón insolubles y altamente ramificadas requieren fosforilación para ser accesibles para las enzimas degradantes. La enzima glucano, diquinasa de agua (GWD) instala un fosfato en la posición C-6 de la glucosa, cerca de los enlaces de ramificación 1,6-alfa de la cadena. Una segunda enzima, fosfoglucano, diquinasa de agua (PWD) fosforila la molécula de glucosa en la posición C-3. Después de la segunda fosforilación, la primera enzima degradante, beta-amilasa (BAM) ataca la cadena de glucosa en su extremo no reductor. La maltosa es el principal producto liberado. Si la cadena de glucosa consta de tres moléculas o menos, BAM no puede liberar maltosa. Una segunda enzima, la enzima desproporcionadora-1 (DPE1), combina dos moléculas de maltotriosa. De esta cadena, se libera una molécula de glucosa. Ahora, el BAM puede liberar otra molécula de maltosa de la cadena restante. Este ciclo se repite hasta que el almidón se degrada por completo. Si el BAM se acerca al punto de ramificación fosforilado de la cadena de glucosa, ya no puede liberar maltosa. Para que la cadena fosforilada se degrade, se requiere la enzima isoamilasa (ISA). [29]

Los productos de la degradación del almidón son predominantemente maltosa [30] y cantidades más pequeñas de glucosa. Estas moléculas se exportan desde el plástido al citosol, la maltosa a través del transportador de maltosa y la glucosa mediante el translocador de glucosa plastídico (pGlcT). [31] Estos dos azúcares se utilizan para la síntesis de sacarosa. La sacarosa puede luego utilizarse en la vía oxidativa de las pentosas fosfato en las mitocondrias, para generar ATP por la noche. [29]

Industria del almidón

Jarabe de glucosa
Molino de almidón en Ballydugan ( Irlanda del Norte ), construido en 1792
Fábrica de almidón West Philadelphia en Filadelfia (Pensilvania) , 1850
Compañía de almidón impecable en Kansas City

Además de las plantas ricas en almidón consumidas directamente, en 2008 se procesaron industrialmente 66 millones de toneladas de almidón. En 2011, la producción había aumentado a 73 millones de toneladas. [32]

En la UE, la industria del almidón produjo alrededor de 11 millones de toneladas en 2011, de las cuales alrededor del 40% se utilizó para aplicaciones industriales y el 60% para usos alimentarios, [33] la mayoría de este último como jarabes de glucosa . [34] En 2017, la producción de la UE fue de 11 millones de toneladas, de las cuales 9,4 millones de toneladas se consumieron en la UE y de las cuales el 54% fueron edulcorantes de almidón. [35]

En 2017, Estados Unidos produjo alrededor de 27,5 millones de toneladas de almidón, de las cuales aproximadamente 8,2 millones de toneladas fueron jarabe de alta fructosa , 6,2 millones de toneladas fueron jarabes de glucosa y 2,5 millones de toneladas fueron productos de almidón. [ aclaración necesaria ] El resto del almidón se utilizó para producir etanol (1.600 millones de galones). [36] [37]

Procesamiento industrial

La industria del almidón extrae y refina los almidones de los cultivos mediante molienda húmeda, lavado, tamizado y secado. Hoy en día, los principales almidones refinados comerciales son el almidón de maíz , la tapioca , el arrurruz [38] y los almidones de trigo, arroz y patata . En menor medida, las fuentes de almidón refinado son la batata, el sagú y el frijol mungo. Hasta el día de hoy, el almidón se extrae de más de 50 tipos de plantas.

El almidón crudo se procesa a escala industrial para obtener jarabes de maltodextrina y glucosa y jarabes de fructosa. Estas conversiones masivas están mediadas por una variedad de enzimas, que descomponen el almidón en diversos grados. En este caso, la descomposición implica hidrólisis, es decir, la ruptura de enlaces entre subunidades de azúcar mediante la adición de agua. Algunos azúcares se isomerizan. Se ha descrito que los procesos ocurren en dos fases: licuefacción y sacarificación. La licuefacción convierte el almidón en dextrinas . La amilasa es una enzima clave para producir dextrina. La sacarificación convierte la dextrina en maltosas y glucosa. En esta segunda fase se utilizan diversas enzimas, incluidas la pullanasa y otras amilasas. [39]

Almidón de maíz, ampliado 800x, bajo luz polarizada, que muestra una cruz de extinción característica
Almidón de arroz bajo microscopio de luz transmitida. Una característica del almidón de arroz es que los gránulos tienen un contorno angular y tienden a agruparse.

Dextrinización

Si el almidón se somete a calor seco, se descompone para formar dextrinas , también llamadas "pirodextrinas" en este contexto. Este proceso de descomposición se conoce como dextrinización. Las (piro)dextrinas son principalmente de color amarillo a marrón y la dextrinización es parcialmente responsable del color amarillento del pan tostado. [40]

Alimento

Extracción de almidón de sagú de tallos de palma

El almidón es el carbohidrato más común en la dieta humana y está contenido en muchos alimentos básicos . Las principales fuentes de ingesta de almidón en todo el mundo son los cereales ( arroz , trigo y maíz ) y las hortalizas de raíz ( patatas y mandioca ). [41] Se cultivan muchos otros alimentos ricos en almidón, algunos solo en climas específicos, incluyendo bellotas , arrurruz , arracacha , plátanos , cebada , fruta del pan , trigo sarraceno , canna , colocasia , cuco-pinta , katakuri , kudzu , malanga , mijo , avena , oca , arrurruz polinesio , sagú , sorgo , batatas , centeno , taro , castañas , castañas de agua y ñames , y muchos tipos de frijoles , como habas , lentejas , frijoles mungo , guisantes y garbanzos .

Antes de que existieran los alimentos procesados, la gente consumía grandes cantidades de plantas que contenían almidón, sin cocinar ni procesar, que contenían grandes cantidades de almidón resistente . Los microbios del intestino grueso fermentan o consumen el almidón, produciendo ácidos grasos de cadena corta , que se utilizan como energía y apoyan el mantenimiento y el crecimiento de los microbios. Al cocinarse, el almidón se transforma de un gránulo insoluble y difícil de digerir en cadenas de glucosa de fácil acceso con propiedades nutricionales y funcionales muy diferentes. [42]

En las dietas actuales, los alimentos altamente procesados ​​se digieren más fácilmente y liberan más glucosa en el intestino delgado: llega menos almidón al intestino grueso y el cuerpo absorbe más energía. Se cree que este cambio en el aporte de energía (como resultado de comer más alimentos procesados) puede ser uno de los factores que contribuyen al desarrollo de los trastornos metabólicos de la vida moderna, como la obesidad y la diabetes. [43]

La relación amilosa/amilopectina, el peso molecular y la estructura molecular fina influyen en las propiedades fisicoquímicas, así como en la liberación de energía de los diferentes tipos de almidones. [44] Además, la cocción y el procesamiento de los alimentos afectan significativamente la digestibilidad del almidón y la liberación de energía. El almidón se ha clasificado como almidón de digestión rápida, almidón de digestión lenta y almidón resistente, dependiendo de su perfil de digestión. [45] Los gránulos de almidón crudo resisten la digestión por enzimas humanas y no se descomponen en glucosa en el intestino delgado; en cambio, llegan al intestino grueso y funcionan como fibra dietética prebiótica . [46] Cuando los gránulos de almidón están completamente gelatinizados y cocinados, el almidón se vuelve fácilmente digerible y libera glucosa rápidamente dentro del intestino delgado. Cuando los alimentos ricos en almidón se cocinan y se enfrían, algunas de las cadenas de glucosa se recristalizan y se vuelven resistentes a la digestión nuevamente. El almidón de digestión lenta se puede encontrar en los cereales crudos, donde la digestión es lenta pero relativamente completa dentro del intestino delgado. [47] Los alimentos preparados que contienen almidón más utilizados son el pan , los panqueques , los cereales , los fideos , la pasta , las gachas y las tortillas .

Durante la cocción a altas temperaturas, los azúcares liberados del almidón pueden reaccionar con los aminoácidos a través de la reacción de Maillard , formando productos finales de glicación avanzada (AGEs), que aportan aromas, sabores y textura a los alimentos. [48] Un ejemplo de un AGE dietético es la acrilamida . Evidencias recientes sugieren que la fermentación intestinal de los AGEs dietéticos puede estar asociada con la resistencia a la insulina , la aterosclerosis , la diabetes y otras enfermedades inflamatorias. [49] [50] Esto puede deberse al impacto de los AGEs en la permeabilidad intestinal. [51]

La gelatinización del almidón durante la cocción de pasteles puede verse afectada por la competencia del azúcar por el agua , lo que impide la gelatinización y mejora la textura.


Azúcares de almidón

Anuncio de jarabe de maíz Karo de 1917
Anuncio de almidón de maíz de Niagara, década de 1880

El almidón se puede hidrolizar en carbohidratos más simples mediante ácidos , diversas enzimas o una combinación de ambos. Los fragmentos resultantes se conocen como dextrinas . El grado de conversión se cuantifica normalmente mediante el equivalente de dextrosa (ED), que es aproximadamente la fracción de los enlaces glucosídicos del almidón que se han roto.

Estos azúcares de almidón son, con diferencia, el ingrediente alimentario a base de almidón más común y se utilizan como edulcorantes en muchas bebidas y alimentos. Entre ellos se incluyen:

  • Maltodextrina , un producto de almidón ligeramente hidrolizado (DE 10-20) utilizado como relleno y espesante de sabor suave.
  • Diversos jarabes de glucosa (DE 30–70), también llamados jarabes de maíz en los EE. UU., son soluciones viscosas utilizadas como edulcorantes y espesantes en muchos tipos de alimentos procesados.
  • Dextrosa (DE 100), glucosa comercial, preparada por la hidrólisis completa del almidón.
  • Jarabe de alta fructosa , elaborado mediante el tratamiento de soluciones de dextrosa con la enzima glucosa isomerasa , hasta que una fracción sustancial de la glucosa se ha convertido en fructosa. En los EE. UU., el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa es significativamente más barato que el azúcar y es el principal edulcorante utilizado en alimentos y bebidas procesados. [52] La fructosa también tiene una mejor estabilidad microbiológica. Un tipo de jarabe de maíz con alto contenido de fructosa, el JMAF-55, es más dulce que la sacarosa porque está elaborado con más fructosa, mientras que el dulzor del JMAF-42 es similar al de la sacarosa. [53] [54]
  • Los alcoholes de azúcar , como el maltitol , el eritritol , el sorbitol , el manitol y el hidrolizado de almidón hidrogenado , son edulcorantes elaborados al reducir azúcares.

Almidones modificados

Los almidones alimentarios modificados están codificados con E según la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria y con INS como aditivos alimentarios según el Codex Alimentarius : [55]

Los INS 1400, 1401, 1402, 1403 y 1405 son ingredientes alimentarios de la UE sin número E. [56] Los almidones modificados típicos para aplicaciones técnicas son los almidones catiónicos , el hidroxietilalmidón , los almidones carboximetilados y los almidones tiolados. [57]

Uso como aditivo alimentario

Como aditivo para el procesamiento de alimentos , los almidones alimentarios se utilizan normalmente como espesantes y estabilizadores en alimentos como pudines, natillas, sopas, salsas, rellenos de tartas y aderezos para ensaladas, y para elaborar fideos y pastas. Funcionan como espesantes, extensores, estabilizadores de emulsiones y son aglutinantes excepcionales en carnes procesadas.

Los caramelos engomados, como las gominolas y las gomas de vino, no se fabrican utilizando un molde en el sentido convencional. Se llena una bandeja con almidón nativo y se nivela. A continuación, se presiona un molde positivo sobre el almidón dejando una impresión de unas 1000 gominolas. A continuación, se vierte la mezcla de gelatina en las impresiones y se coloca sobre una estufa para que se endurezca. Este método reduce en gran medida la cantidad de moldes que se deben fabricar.

Almidón resistente

El almidón resistente es almidón que escapa a la digestión en el intestino delgado de individuos sanos. El almidón con alto contenido de amilosa del trigo o el maíz tiene una temperatura de gelatinización más alta que otros tipos de almidón y retiene su contenido de almidón resistente a través del horneado , la extrusión suave y otras técnicas de procesamiento de alimentos. Se utiliza como fibra dietética insoluble en alimentos procesados ​​como pan, pasta, galletas, galletas saladas, pretzels y otros alimentos con bajo contenido de humedad. También se utiliza como suplemento dietético por sus beneficios para la salud. Estudios publicados han demostrado que el almidón resistente ayuda a mejorar la sensibilidad a la insulina, [58] [59] reduce los biomarcadores proinflamatorios interleucina 6 y el factor de necrosis tumoral alfa [60] [61] y mejora los marcadores de la función colónica. [62] Se ha sugerido que el almidón resistente contribuye a los beneficios para la salud de los cereales integrales intactos. [63]

Almidón sintético

Se ha demostrado que un proceso quimioenzimático sin células sintetiza almidón a partir de CO2 e hidrógeno. La ruta química de 11 reacciones principales se trazó mediante un diseño de ruta computacional y convierte el CO2 en almidón a una velocidad que es aproximadamente 8,5 veces mayor que la síntesis de almidón en el maíz . [64] [65]

Aplicaciones no alimentarias

Adhesivo de almidón

Fabricación de papel

La fabricación de papel es la mayor aplicación no alimentaria de los almidones a nivel mundial, consumiendo muchos millones de toneladas métricas al año. [33] En una hoja típica de papel para fotocopias, por ejemplo, el contenido de almidón puede ser tan alto como el 8%. En la fabricación de papel se utilizan almidones modificados químicamente y no modificados. En la parte húmeda del proceso de fabricación de papel, generalmente llamada "extremo húmedo", los almidones utilizados son catiónicos y tienen una carga positiva unida al polímero de almidón. Estos derivados del almidón se asocian con las fibras de papel aniónicas o cargadas negativamente / celulosa y rellenos inorgánicos. Los almidones catiónicos junto con otros agentes de retención y encolado interno ayudan a dar las propiedades de resistencia necesarias a la banda de papel formada en el proceso de fabricación de papel ( resistencia en húmedo ) y a proporcionar resistencia a la hoja de papel final (resistencia en seco).

En la parte seca del proceso de fabricación de papel, la banda de papel se vuelve a humedecer con una solución a base de almidón. El proceso se denomina encolado de superficie . Los almidones utilizados se han despolimerizado química o enzimáticamente en la fábrica de papel o por la industria del almidón (almidón oxidado). Las soluciones de encolado/almidón se aplican a la banda de papel mediante diversas prensas mecánicas (prensas encoladoras). Junto con los agentes encoladores de superficie, los almidones de superficie imparten resistencia adicional a la banda de papel y, además, proporcionan retención de agua o "encolado" para obtener propiedades de impresión superiores. El almidón también se utiliza en los recubrimientos de papel como uno de los aglutinantes para las formulaciones de recubrimiento que incluyen una mezcla de pigmentos, aglutinantes y espesantes. El papel estucado tiene una suavidad, dureza, blancura y brillo mejorados y, por lo tanto, mejora las características de impresión.

Adhesivos

Los adhesivos para cartón corrugado son la siguiente aplicación más importante de los almidones no alimentarios a nivel mundial. Los pegamentos de almidón se basan principalmente en almidones nativos no modificados, más algunos aditivos como el bórax y la soda cáustica . Parte del almidón se gelatiniza para transportar la suspensión de almidones crudos y evitar la sedimentación. Este pegamento opaco se llama adhesivo SteinHall. El pegamento se aplica en las puntas de las estrías. El papel acanalado se presiona sobre un papel llamado soporte. Luego, este se seca a fuego alto, lo que hace que el resto del almidón crudo en el pegamento se hinche/gelatinice. Esta gelatinización hace que el pegamento sea un adhesivo rápido y fuerte para la producción de cartón corrugado.

El almidón se utiliza en la fabricación de diversos adhesivos o pegamentos [66] para encuadernación de libros, adhesivos para papel tapiz , producción de bolsas de papel , bobinado de tubos, papel engomado , adhesivos para sobres, pegamentos escolares y etiquetado de botellas. Los derivados del almidón, como las dextrinas amarillas, se pueden modificar mediante la adición de algunos productos químicos para formar un pegamento duro para el trabajo en papel; algunas de esas formas utilizan bórax o carbonato de sodio , que se mezclan con la solución de almidón a 50–70 °C (122–158 °F) para crear un muy buen adhesivo. Se puede agregar silicato de sodio para reforzar estas fórmulas.

Una importante aplicación no alimentaria relacionada con el almidón es la industria de la construcción, donde se utiliza almidón en el proceso de fabricación de placas de yeso para paredes . Se añaden almidones modificados químicamente o no modificados al estuco que contiene principalmente yeso . Se aplican a la fórmula hojas de papel de alto gramaje en la parte superior e inferior y se deja que el proceso se caliente y se cure para formar la placa de yeso rígida final. Los almidones actúan como un pegamento para la roca de yeso curada con la cubierta de papel y también proporcionan rigidez a la placa.

Otro

  • El almidón para ropa se utiliza para lavar la ropa. Su uso se extendió en Europa en los siglos XVI y XVII.
  • Productos químicos textiles a partir del almidón: los agentes de encolado de urdimbre se utilizan para reducir la rotura de los hilos durante el tejido . El almidón se utiliza principalmente para encolar hilos a base de algodón . El almidón modificado también se utiliza como espesante para la estampación textil .
  • En la exploración petrolera, el almidón se utiliza para ajustar la viscosidad del fluido de perforación , que se utiliza para lubricar el cabezal de perforación y suspender el residuo de molienda en la extracción de petróleo.
  • El almidón también se utiliza para fabricar algunos cacahuetes de embalaje y algunas placas para techos suspendidos .
  • En la industria de la impresión , se utiliza almidón de calidad alimentaria [67] en la fabricación de polvo en aerosol anti-reflejo que se utiliza para separar hojas de papel impresas y evitar que la tinta húmeda se desprenda .
  • Para los polvos corporales, se utiliza almidón de maíz en polvo como sustituto del talco , y de manera similar en otros productos de salud y belleza.
  • El almidón se utiliza para producir diversos bioplásticos , polímeros sintéticos que son biodegradables. Un ejemplo es el ácido poliláctico basado en la glucosa del almidón.
  • La glucosa del almidón se puede fermentar aún más para obtener etanol de maíz como biocombustible mediante el llamado proceso de molienda húmeda . En la actualidad, la mayoría de las plantas de producción de bioetanol utilizan el proceso de molienda seca para fermentar maíz u otra materia prima directamente para obtener etanol. [68]
  • En la industria farmacéutica, el almidón también se utiliza como excipiente , desintegrante de comprimidos y aglutinante. La amilosa sintética elaborada a partir de celulosa tiene un grado de polimerización bien controlado, por lo que puede utilizarse como posible vehículo para la administración de fármacos. [69]

Pruebas químicas

Gránulos de almidón de trigo, teñidos con yodo, fotografiados a través de un microscopio óptico.

Se puede utilizar una solución de triyoduro (I 3 − ) (formada al mezclar yodo y yoduro de potasio ) para detectar almidón. La solución incolora se vuelve azul oscuro en presencia de almidón. [70] La intensidad del color azul resultante depende de la cantidad de amilosa presente. Los almidones céreos con poca o ninguna amilosa presente se colorearán de rojo. La prueba de Benedict y la prueba de Fehling también se realizan para indicar la presencia de almidón.

Seguridad

En los EE. UU., la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal ( límite de exposición permisible ) para la exposición al almidón en el lugar de trabajo en 15 mg/m 3 de exposición total y 5 mg/m 3 de exposición respiratoria durante una jornada laboral de ocho horas. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 10 mg/m 3 de exposición total y 5 mg/m 3 de exposición respiratoria durante una jornada laboral de ocho horas. [71]

Véase también

Referencias

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  • CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos, información para trabajadores
  • Datos sobre el almidón, información para los trabajadores
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