Caracterización de soluciones de almidón y la acción de a-amilasa con dispersión de luz

Abstract

En este trabajo se reporta un conjunto de resultados de experimentos para hacer una caracterización de almidón de maíz, así como los cambios que sufre al actuar sobre él la enzima u-amilasa. Este sistema fue seleccionado ya que se tenía un estudio previo [1] realizado por M.C Ericka Rodríguez como parte del manual de prácticas docentes para el laboratorio de Biofísica utilizando el equipo de dispersión de luz. En la literatura se han reportado estudios de soluciones de almidón, así como las constituyentes por separado, utilizando diversas técnicas experimentales como dispersión estática de luz (SLS) [2],[3] dispersión dinámica de luz (DLS) [4]. y cromatografía de exclusión de tamaños con detección de concentración y dispersión de luz láser en multiángulo (HPSEC-MALLS) (5, 6]. Otros estudios involucran el uso de solventes diferentes del agua, como el Dimetil Sulfóxido, para los cuales se asegura una mejor solubilidad y estabilidad (4]. A grandes rasgos, se sabe que el almidón es un polisacárido compuesto de dos moléculas principalmente, amilasa y amilopectina (7, 8]. A nivel molecular se conoce el efecto de la acción de la enzima c-arnilasa que se refleja en un cambio en la distribución de tamaños de la molécula en solución. (*) La importancia fisiológica del almidón proviene del hecho de que es parte importante de muchos de los alimentos que nos proporcionan energía. En el proceso de ingesta de este polisacárido se liberan unidades de glucosa por medio de procesos enzimáticos para proveer al organismo de energía [9],[1]. Otro dato de relevancia es que entre el 70% y el 80% de las calorías consumidas por el ser humano es provisto por el almidón (10]. Se utiliza en la industria de los alimentos no sólo en la elaboración de pan, sino que tiene otros usos como adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente anti-envejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante. El objetivo principal de este trabajo de tesis es el de determinar mediante técnicas de dispersión de luz la distribución de tamaños de las moléculas de almidón de maíz en suspensión (utilizando como solvente agua), y cómo ésta se ve afectada al agregar a la suspensión la enzima a-amilasa, que hidroliza al almidón. Un segundo objetivo es el de implementar como técnica de estudio, en conjunto con DLS y SLS, la de dispersión de luz a ángulos pequeños SALS (Small Angle Light Scattering), y en un primer acercamiento contrastar los resultados obtenidos con estas dos técnicas. Una serie de condiciones debe ser impuesta en el sistema para asegurar confiabilidad en el uso de las técnicas mencionadas, de forma particular, la de homogeneidad del sistema. Para hacer un estudio sistemático del fenómeno de sedimentación, el cual debe ser despreciable en el intervalo de tiempo en el que se realizan las mediciones de dispersión, se realizó un tercer experimento (los primeros fueron DLS y SALS), que es el de Transmisión de Luz y que es complementario a los otros dos. En el segundo capítulo se enuncian los elementos básicos de teoría en los que están basadas las técnicas experimentales usadas en el trabajo. Se abordan la dispersión dinámica de luz (DLS), dispersión estática de luz (SLS) y la Ley de Beer, para la parte de Transmisión. Se describe brevemente en esta sección una serie de generalidades del sistema en estudio. En el tercer capítulo se abordan los detalles del desarrollo experimental: preparación del sistema, equipo utilizado, el arreglo experimental y la parte operativa en la realización del experimento. En el cuarto capítulo se presentan los datos obtenidos con los experimentos, los resultados del análisis de los datos, así como las interpretaciones de estos. En el capítulo de conclusiones y perspectivas se resumen las conclusiones del trabajo, se hace una evaluación de los objetivos planteados al inicio del trabajo y algunas perspectivas para el trabajo futuro. Finalmente, debe señalarse que sin la disposición mostrada por los responsables de los Laboratorios de Óptica (Jorge Sandoval), Biofísica (Amir Maldonado), Fluidos Complejos (Miguel Valdez), Laboratorio de Espectroscopia (Mario Enrique Alvarez), así como del Taller de Máquinas y Herramientas (Claudia Delgadillo), ninguno de los experimentos hubiese podido llevarse a cabo, no solo por la disposición de la infraestructura del laboratorio y equipo, sino también por su constante ayuda y orientación en el uso de éstos. Dado que el presente trabajo es experimental, es necesario establecer que, en el proceso de medición de propiedades de sistemas, suelen surgir aspectos complejos o que no tienen una solución trivial. Es por ello por lo que surge la necesidad de realizar estudios experimentales sencillos que permitan esclarecer estos aspectos y darle validez o confiabilidad a la solución al problema originalmente planteado.