1 caracteristicas generales de los granos de cereales
1. MODULO DE INDUSTRIAS DE HARINAS Y
BALANCEADOS .
TECNOLOGIA DE LOS CEREALES
Ing. Carlos
Rivas .
CARACTERÍSTICA
GENERALES DE LOS
GRANOS DE CEREALES.
• Morfología de los granos.
• Distribución de nutrientes en el grano.
• Principales constituyentes químicos del
grano.
2. MODULO DE INDUSTRIAS DE HARINAS Y
BALANCEADOS .
TECNOLOGIA DE LOS CEREALES
LOS CEREALES son plantas herbáceas de la familia de las
Gramíneas cuyas semillas se emplean para la alimentación
humana o animal, como granos o molidos en harina.
Producen frutos secos con una sola semilla (cariópside) .
La palabra cereal procede de latín, Ceres . En la mitología Romana ,
Diosa de los campos y las cosechas.
LOS CEREALES son considerados: la base alimentaria de las
grandes civilizaciones por :
• Constituir una de las primeras actividades agrícolas humanas.
• Forjar una forma de alimentación constante alrededor de la cual,
la actividad humana podía organizarse.
3. • Las culturas europeas se formaron en torno al
trigo, la cebada, el centeno y la avena.
• Las civilizaciones del extremo oriente alrededor
del arroz.
• El sorgo se estableció en África.
• En América se desarrollaron alrededor del
maíz.
4. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
OTRAS RELEVANCIAS A DESTACAR SOBRE LOS
CEREALES:
• Desde la antigüedad sirvió de alimento básico para el
hombre.
• Representa más de la tercera parte del ingreso calórico y
proteico de la dieta humana.
• Representa el alimento más económico en referencia a sus
costos en calorías y proteínas ( comparados con otros
alimentos: Leche, huevos, carnes).,
• Presenta ciertas ventajas:
-Adaptación a diversos suelos y condiciones climáticas.
-Gran productividad.
-Fácil cultivo.
-Buenas cualidades de almacenamiento.
-Gran valor alimenticio.
5. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
El incremento en su producción de cereales a nivel
mundial ha sido notorio. Esto ha estado marcado por
distintos factores entre los que se destacan:
• Búsquedas de variedades más productivas.
• Ampliación de tierras de cultivo.
• Mejoras en las labores.
• Tratamientos.
• Empleo de productos fitosanitarios, entre otros.
6. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
DIFERENCIAS BÁSICAS ENTRE LOS
CEREALES.
La composición El tamaño de los
El tamaño de los
La composición La forma del
química entre ellos. La forma del gránulos de almidón
gránulos de almidón
química entre ellos. grano
grano del endospermo
del endospermo
8. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
ESTRUCTURA DEL GRANO DE CEREAL.
CEREAL
GERMEN O EMBRIÓN: Se localiza en el centro o núcleo de la
semilla, a partir del cual se desarrolla una nueva planta.
ENDOSPERMO: Estructura harinosa o feculenta que envuelve
al embrión y que le proporciona los nutrientes necesarios
para su desarrollo.
PERICARPIO: Capas exteriores laminares que recubren al
grano.
CÁSCARA: Es la capa más exterior de todas y de cierta
dureza ya que protege a la semilla. Está formada por fibras
vegetales.
9. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Atendiendo a la presencia de cáscara en el grano
existen:
GRANOS DESNUDOS: Ausencia de la cáscara.
Ejemplos: Trigo, Maíz, Sorgo entre otros .
GRANOS NO DESNUDOS : Presentan cáscara.
Ejemplos: Arroz, Cebada.
10. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
PARTES CONSTITUYENTES DEL
Está PERICARPIO.
compuesto de varias capas de células. Se divide en
Epicarpio, Mesocarpio y Endocarpio , este último se
subdivide en células intermedias, cruzadas y tubulares.
EPICARPIO: Contiene células alargadas y rectangulares.
EL MESOCARPIO Y ENDOCARPIO : Varían en grosor y número
de capas para los diferentes granos de cereales.
TESTA: Está adherida a la parte ventral de las células
tubulares y consiste en 1 ó 2 estratos de células.
FUNCIÓN FUNDAMENTAL: Agente de protección contra causantes
bióticos externos, impedir pérdida de humedad y distribuir el agua y
otros nutrientes en el grano.
11. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
PARTES CONSTITUYENTES DE LA
CÁSCARA.
Constituidas por GLUMAS que son estructuras florales en
forma de hoja donde se desarrolla y encierra el grano.
Sirven como mecanismo de protección en el grano en la
fase de desarrollo y maduración.
Las Glumas están formadas por LA LEMA y LA PALEA.
LA LEMA: Generalmente cubre al embrión y
termina en una punta lanceolada.
LA PALEA: Cubre la parte ventral de los granos de cereales pequeños.
12. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
PARTES CONSTITUYENTES DEL
Consta
GERMEN.
del ESCÚTELO y del EJE EMBRIONARIO.
EL ESCUTELO: Se adhiere al endospermo. Sirve como almacén
de nutrientes y como puente de comunicación entre la plántula
en desarrollo y el almacén de nutrientes del endospermo.
EL EJE EMBRIONARIO: Está formado por la radícula y la
plúmula, que formarán las raíces y la parte vegetativa de
la planta.
13. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
CAPA DE ALEURONA : Capa que separa el
endospermo de la cubierta del grano .
Está compuesta por una sola capa de células,
menos la cebada que tiene de 2 a 4, el arroz que
tiene 6 y la avena que tiene 1 ó 2.
No contiene almidón, pero es rica en proteínas,
grasa y minerales, fundamentalmente el ácido
fítico.
FUNCIÓN: Es importante porque durante la germinación
sintetiza las enzimas indispensables para desdoblar los
nutrimentos del endospermo
14. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
PARTES CONSTITUYENTES DEL
EL ENDOSPERMO.
ENDOSPERMO: Es el depósito de almidón y otros
componentes que le sirven de nutriente a la planta. Se encuentra
constituido por tres partes: Periférico, Vítreo y Almidonoso.
EL ENDOSPERMO PERIFÉRICO : Caracterizado por: alto contenido en proteínas
y tener unidades de almidón pequeñas, angulares y compactas. Es el
responsable de la baja digestibilidad de nutrientes que presentan algunos
cereales
EL ENDOSPERMO VÍTREO: Los gránulos de almidón ocupan la mayoría del
espacio celular y están rodeados y separados de la matriz proteica que sirve
como pegamento para mantener la estructura interna de la célula. Los cuerpos
proteicos son redondos y pequeños si se compara con las unidades de almidón .
EL ENDOSPERMO ALMIDONOSO : Se encuentra encerrado por el
vítreo. Las unidades de almidón son de mayor tamaño y menos angulares.
La asociación entre la matriz proteica y los gránulos de almidón es más
débil, tienen un menor contenido de proteína que el anterior.
15. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
LA PROPORCIÓN ENTRE ENDOSPERMOS DETERMINA:
Dureza del
Dureza del Formas de
Formas de Densidad del grano
grano.
grano
Densidad del grano.
grano.
grano. procesamiento
procesamiento
•• La forma del grano.
La forma del grano.
FACTORES QUE •• Tiempo de cocción.
Tiempo de cocción.
AFECTAN EL •• Descortezado yy pulido.
Descortezado pulido.
PROCESAMIENT •• Molienda seca yy Húmeda.
Molienda seca Húmeda.
O.
16. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
DISTRIBUCIÓN DE NUTRIENTES EN EL GRANO.
Los constituyentes químicos no están distribuidos de
Los constituyentes químicos no están distribuidos de
manera homogénea en el grano.
manera homogénea en el grano.
El almidón aumenta sus niveles del exterior hacia el centro del
El almidón aumenta sus niveles del exterior hacia el centro del
grano.
grano.
Los restantes nutrientes muestran un patrón diferente.
Los restantes nutrientes muestran un patrón diferente.
CUBIERTAS O ENVOLTURAS: Compuestos celulósicos,
proteínas, lípidos, minerales, vitaminas y pigmentos
carotenoides. rico en azúcares, proteínas, lípidos minerales,
GERMEN: Es
vitaminas y enzimas activas .
ENDOSPERMO: Carbohidratos, proteínas, pequeñas
cantidades de minerales, vitaminas y compuestos
enzimáticos. DE ALEURONA: Son de alto valor nutritivo, contiene
LAS CAPAS
proteínas, grasas y vitaminas del complejo B.
17. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS CEREALES.
Los cereales no refinados son fuentes valiosas de proteínas,
carbohidratos, grasas, minerales, vitaminas B y E y enzimas.
Aportan fibra y ácidos grasos esenciales a la dieta.
Las proteínas no aportan un balance óptimo en
aminoácidos esenciales, siendo la lisina su aminoácido
limitante .
19. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
COMPOSICIÓN EN HIDRATOS DE CARBONO DE LOS CEREALES
Hasta aprox. el 90 % del grano puede estar compuesto por hidratos
de carbono y dentro de ellos EL ALMIDÓN es el que se encuentra en
mayor proporción. ( LOS CEREALES: Rango de contenido en almidones: 40-
80%)
Cereal Almidón Celulosa Hemicelulosa β-glucanas Pentosanas Azúcares
libres
Arroz elaborado 85 1 2 0,1 0,9 0,4
Avena entera 4,6 3,2 1,3
Cebada 5,8 7,5 3,5
Centeno 2,4 6,4 7,1
Maíz 70 2 3 - 6,2 1,9
Sorgo 75 2,5 2,5 - - 2
Trigo 60 2 5 0,8 4,9 2,3
20. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
• Relación de los componentes
PROPIEDADE moleculares principales. (Amilosa –
S Amilopectina.
FUNCIONALE • Organización física de las macromoléculas
S DE LOS en la estructura del granulo. (Distribución y
ALMIDONES tamaño de partículas.
•• Más poder de hinchamiento.
Más poder de hinchamiento.
TAMAÑO DE
GRÁNULOS •• Menor solubilidad.
Menor solubilidad.
MÁS •• Más capacidad de retención de agua.
Más capacidad de retención de agua.
PEQUEÑOS.
•• Mas baja susceptibilidad a la α-amilasa . .
Mas baja susceptibilidad a la α-amilasa
21. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Comparación de los gránulos de almidón en
diferentes cereales.
Cereal Tamaño Forma
Trigo grandes: 15-40 µ lenticular
pequeños: 1-40 µ esférica
Centeno grandes: 25-60 µ lenticular
pequeños: 2-10 µ esférica
Avena hasta 60 µ lenticular
Maíz gránulos simples: esférica
2-10 µ angular, poligonal
2-30 µ esférica
2-30 µ
Arroz entre 2-12 µ angular
22. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
CONSTITUYENTES DEL ALMIDÓN
ALMIDÓN
CONSTITUIDO POR POLÍMEROS…..
AMILOSA AMILOPECTINA
La proporción relativa de Con ligeros cambios de la
Con ligeros cambios de la
La proporción relativa de
amilosa yy amilopectina
amilosa amilopectina proporción entre amilasa yy
proporción entre amilasa
determinan muchas de amilopectina se pueden
amilopectina se pueden
determinan muchas de
las características de los conseguir enormes efectos en
conseguir enormes efectos en
las características de los
almidones presentes en una amplia variedad de
una amplia variedad de
almidones presentes en
los cereales.
los cereales. características funcionales.
características funcionales.
23. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
AMILOSA
Está constituida enteramente por moléculas de glucosa,
unidas por las posiciones 1,4 teniendo los enlaces
glicosídicos una configuración alfa ( α). Es una molécula
esencialmente lineal, PM entre 20,000 a 60,000.
24. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Contenido de Amilosa en los almidones más comunes
Tipo de Almidón % de Amilosa
Maíz 24 a 36
Trigo 17 a 29
Arroz 8 a 37
25. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
AMILOPECTINA
Contiene ramificaciones que le dan una forma
molecular de árbol (no lineal). Está constituida por
unidades α-D-glucosa unido por enlaces α -1,4
glicosídicos en las cadenas principales y que se
ramifican mediante enlaces α -1,6 glicosídicos.
Tiene PM ≥ 100,000.
26. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Propiedades de la amilosa y amilopectina
Propiedad Amilosa Amilopectina
Forma molecular lineal ramificada
Enlaces glicosídicos α -1,4 α -1,4 y α -1,6
Peso molecular 250 000 108
Complejo con el yodo azul (≈ 650 nm) rojo púrpura (≈ 550 nm)
Afinidad con el yodo 19-20 % 1%
Susceptibilidad a la retrogradación Alta Baja
Productos de acción de β amilasa ≈ 100 % maltosa 55-60 % maltosa
Producto de acción de pululanasa no afecta rompe enlace α -1,6
Producto de acción α amilasa y glucosa glucosa
amiloglucosidasa
27. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Proporción Amilosa/Amilopectina en el grano.
Más común
Más común Cerosa o Waxy
Cerosa o Waxy Amiloliptidos
Amiloliptidos
25 // 75 %
25 75 % 100% Amilopectina
100% Amilopectina Altas en
Altas en
Amilosas
Amilosas
Escasa
retrogradación.
Propiedades importantes de los almidones.
Absorción yy retención de
Absorción retención de Capacidad de formación de
Capacidad de formación de
agua.
agua. gel.
gel.
28. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Azúcares Libres se encuentran presentes en
cantidades no superiores al 3%, mayormente
en capas externas que en el endospermo.
La sacarosa, rafinosa, maltosa, estaquiosa,
La sacarosa, rafinosa, maltosa, estaquiosa,
neoquestosa, glucosa yyfructosa
neoquestosa, glucosa fructosa
Otros polisacáridos no feculentos presentes en las
capas externas son:
La celulosa, hemicelulosas, β-glucanas y pentosanas
La celulosa, hemicelulosas, β-glucanas y pentosanas
29. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
La celulosa es un polímero formado por unidades de D-glucosa unidas
mediante enlaces β-1,4, formando una estructura básicamente lineal, la
que se asocia de manera sólida consigo mismo y es insoluble en agua.
Pericarpio
Pericarpio
Abunda en :
Germen
Germen
30. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Las hemicelulosas son polímeros ramificados de diferentes
azúcares ( xilosa, arabinosa, galactosa, ácido glucónico y glucosa). El
peso molecular y su solubilidad en agua son muy variados.
Solubles en Beneficiosas
Solubles en
agua
agua
Se clasifican
Insolubles en agua
Insolubles en agua Perjudiciales
31. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Las β -glucanas son polímeros de glucopiranosil unido por enlaces 1-4
o 1-3, siendo su proporción de aproximadamente 3 a 1.
Las pentosanas tienen una estructura similar a las hemicelulosas y se
conforman por pentosas como la arabinosa y la xilosa.
Ligar Agua
Ligar Agua
Característica principal:
32. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Todos los cereales contienen 4 grupos de
proteínas diferenciados por la solubilidad.
Albúminas:
Proteínas funcionales del grano
Proteínas funcionales del grano
Globulinas:
Prolaminas::
Prolaminas: Proteínas de reserva yy estructurales
Proteínas de reserva estructurales
Glutelinas: del grano
del grano
Denominación de las fracciones proteicas en los diferentes cereales
Fracción
Fracción Trigo
Trigo Arroz
Arroz Maíz
Maíz Centeno
Centeno Avena
Avena Cebada
Cebada
Prolamina Gliadina
Prolamina Gliadina Orizina
Orizina Zeina
Zeina Secalina
Secalina Gliadina Hordeina
Gliadina Hordeina
Glutelina Glutenina Orizenina
Glutelina Glutenina Orizenina Zeanina Secalinina Avenina
Zeanina Secalinina Avenina Hordenina
Hordenina
33. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Fracciones más ricas en
Fracciones más ricas en ALBÚMINAS
ALBÚMINAS
aminoácidos esenciales
aminoácidos esenciales
yy
Compuestas por enzimas, nucleoproteínas, GLOBULINA
GLOBULINA
glucoproteínas, juegan un papel muy importante durante la SS
germinación. Se encuentran localizadas
fundamentalmente en el germen.
Fracciones más pobres en
Fracciones más pobres en
aminoácidos esenciales
aminoácidos esenciales
PROLAMINA
PROLAMINA
Estas proteínas se forman en los protoplástidos, en los denominados SS
cuerpos proteicos del endospermo, durante la maduración de los
granos. En algunos cereales estas se encuentran entrelazadas por
medio de enlaces disulfuro lo que dificulta su extracción.
36. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
LÍPIDOS
Los lípidos suelen representar entre el 1 - 4 % del
grano de los cereales, encontrándose
fundamentalmente en el germen de los mismos. Se
localizan en todos los tejidos del grano como
componente de la membrana celular.
Predominan los triglicéridos seguidos de los
glicerofosfolípidos , también se puede
encontrar cantidades apreciables de mono y
diglicéridos y ácidos grasos libres.
Los ácidos grasos saturados constituyen el 11-26
Los ácidos grasos saturados constituyen el 11-26
% del total y los no saturados el 72-85 %.
% del total y los no saturados el 72-85 %.
38. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
VITAMINAS Y MINERALES
Los cereales son considerados como fuente importante de algunas
vitaminas y minerales, los que se encuentran fundamentalmente en las
capas externas del grano (pericarpio y capas de aleurona) y el germen.
Complejo B
Tiamina
Riboflavina
Niacina + Vitamina
Vitaminas más importantes :
E
Piridoxina,
Ácido
Pantoténico.
Carecen: Vitamina B12 y Liposolubles
40. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Las enzimas presentes en los granos de cereales son
fundamentalmente
Carbohidrasas.
Proteasas.
Desempeñan un papel importante en el
Lipasas.
procesamiento o en la calidad de los productos
Fitasas.
derivados de ellos.
Oxidasas.
Hidrolasas.
Las diastasas o amilasas ( α y β amilasas) se encuentran en todos
los cereales. Estas forman parte de las hidrolasas.
Las carbohidrasas que son capaces de hidrolizar los enlaces glicosídicos Beta.
41. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Las α-amilasas (alfa 1-4 glucanohidrolasas), proceden del
embrión del germen o de las capas externas del grano. Actúan sobre
los enlaces α 1-4 pero al azar, produciendo maltosa, isomaltosa,
glucosa, oligosacáridos y dextrinas límites, de ahí que se le
denominen también enzimas liquefactoras
Las β-amilasas (1-4 glucanomaltohidrolasas), proceden
del endospermo del grano, son exoenzima que hidrolizan los
enlaces α 1-4 de la amilosa y amilopectina a partir de los
extremos no reductores produciendo maltosa y dextrinas límites
fundamentalmente.
42. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Las proteasas se encuentran fundamentalmente en el
germen, aunque cantidades menores están presentes en el
endospermo. Hidrolizan las uniones peptídicas de las
proteínas y dan grupos aminos y carboxilos, originando
polipeptidos de menor PM.
Las lipasas se distribuyen fundamentalmente en el germen
de los cereales, pero existen en todas las partes del grano.
Hidrolizan los triglicéridos produciendo mono y diglicéridos y
finalmente ácidos grasos libres con la consecuente
disminución del pH. Esta enzima se inactiva a una
temperatura de 60 º C
Las fitasas, hidroliza el ácido fítico hasta inositol y ácido
fosfórico que son solubles, y por tanto, ayudan a mejorar la
absorción de minerales y proteínas.
43. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS
CEREALES.
Oxidasas.
Son enzimas relacionadas con las reacciones de oxido-reducción en los sistemas
biológicos
La gluco-oxidasa y sulfidril oxidasa producen peróxido de hidrógeno, substrato de una
peroxidasa endógena, catalizando la formación de puentes fenólicos entre las
macromoléculas proteicas y glucídicas.
Lipoxigenasas.
Las oxidoreductoras juegan un papel vital, puesto que su acción hace disponible la
energía requerida por la célula viviente para sus procesos vitales.
Celulasas y hemicelulasas.
Son responsables de la descomposición de los polisacáridos en el almidón,
compuestos por fibras insolubles, como celulosa y hemicelulosa.
