Aunque los ancestros humanos habían estado cocinando tubérculos de plantas ricos en almidón desde tiempos antiguos, la investigación sobre el almidón no comenzó hasta el siglo XIX. En 1811, el químico alemán Krichoff descubrió que el ácido sulfúrico diluido hacía que el almidón de papa supiera dulce. Pronto se demostró que era glucosa producida por la hidrólisis del almidón. En la década de 1940, los químicos suizos K. H. Meyer y T. Schoch descubrieron que el almidón contiene dos tipos de polisacáridos: amilosa y amilopectina.
Sus Similitudes
Ambos son polisacáridos con glucosa como unidad fundamental. Parte de la glucosa de la fotosíntesis se transforma en almidón y se almacena en los tejidos de las plantas, particularmente abundante en semillas y tubérculos. Cuando las plantas requieren energía, estos almidones son hidrolizados por enzimas en glucosa. También pueden descomponerse en glucosa mediante ácidos diluidos en laboratorio. Tanto la amilosa como la amilopectina comparten la misma fórmula química (C₆H₁₀O₅)n, y n es el grado de polimerización (DP) que varía desde cientos hasta varios cientos de miles. La estructura helicoidal es su característica común.
Amilosa vs. Amilopectina: Diferencias
Estructura de la Amilosa
Los cientos a miles de moléculas de glucosa unidas por enlaces 1,4-glucosídicos forman una cadena larga y recta. Los enlaces de hidrógeno de los grupos hidroxilo retuercen la cadena en una hélice, y cada giro de la hélice contiene seis residuos de glucosa. Los átomos de hidrógeno hidrofóbicos se encuentran dentro de la hélice, mientras que los grupos hidroxilo hidrofílicos están en el exterior. Generalmente, la amilosa no tiene ramificaciones, pero una minoría tiene ramas limitadas debido a los enlaces 1,6-glucosídicos. Una rama ocurre cada pocos cientos de residuos de glucosa. La mayoría de estas ramas son cadenas cortas con diez glucosas, pero algunas tienen cadenas largas con un DP de varios cientos. Debido a que las ramas son muy raras (menos del 1%), su estructura y propiedades son similares a la amilosa con solo cadena recta.
El tamaño de la amilosa varía significativamente en diferentes plantas. En la amilosa de cereales, el DP es de aproximadamente 300-1200, mientras que este valor es tan alto como alrededor de 4000 en la papa. La amilosa generalmente constituye el 20-30% del almidón, pero es particularmente abundante en algunas plantas genéticamente modificadas y en ciertas plantas naturales. El maíz alto en amilosa y los guisantes arrugados tienen aproximadamente un 70% de amilosa.
Estructura de la Amilopectina
Además de la amilosa, el almidón natural también contiene aproximadamente un 70% de amilopectina donde las glucosas no solo están unidas por enlaces 1,4-glucosídicos, sino también ramificadas por enlaces 1,6-glucosídicos. En promedio, un punto de ramificación ocurre cada 25-30 unidades de glucosa, haciéndola completamente diferente de la amilosa y algo similar a una rama de árbol. Estas cadenas se dividen en tipos A, B y C. Las cadenas A no tienen ramificaciones, las cadenas B están altamente ramificadas y solo hay una cadena C con un extremo reductor en una molécula de amilopectina. Las cadenas C tienen un rango amplio de DP de 15 a 120, y 40 es común. Las cadenas C sirven como columna vertebral de la cual crecen algunas largas cadenas B (DP>37, 60-80 es muy común, y algunas superan 100). Algunas cadenas B más cortas y cadenas A crecen de la larga cadena B.
Todas las cadenas A y algunas cadenas B están ubicadas en el lado exterior de la amilopectina y se enredan en hélices dobles levógiras. Las ramas cercanas al tronco son largas, mientras que las de la parte exterior son cortas. El DP promedio en la cadena A varía de 6 a 12, y las cadenas B cortas tienen un DP de aproximadamente 13-24. Los investigadores también han encontrado cadenas superlargas que tienen cientos o incluso miles de unidades de glucosa, como el arroz índica, el trigo y el trigo sarraceno. Además, la distribución de cadenas cortas con DP 6-17 es muy característica en la amilopectina y se ha denominado 'huella digital' de muestra.
La estructura ramificada hace que la amilopectina sea significativamente más grande que la amilosa. Su DP es 10 a 100 veces mayor que el de la amilosa. Esto significa que una molécula contiene miles a varios cientos de miles de residuos de glucosa. Incluso dentro de la misma planta, el DP varía enormemente, y el DP en la mayoría de la amilopectina es muy grande. Parte del almidón producido por la fotosíntesis es amilosa, pero algunas plantas no la sintetizan en absoluto. Por ejemplo, el maíz ceroso y el arroz contienen casi únicamente amilopectina. Comúnmente se les llama cerosos debido al endospermo ceroso de la semilla.
Amilosa vs Amilopectina: Propiedades físicas y químicas
Ambas cambiar el color de la solución de yodo: la amilosa exhibe un color azul, mientras que la amilopectina muestra un tono purpúrico-rojo. La mayoría de la amilosa reside en las regiones amorfas de las gránulas de almidón y está conectada de manera relajada, por lo que es más soluble en agua. Cuando se enfría la solución, se forma un gel elástico. Por otro lado, la robusta helice doble en la amilopectina la hace menos soluble en agua. Su solución es más viscosa y forma un gel blando no elástico cuando se enfría. Esta diferencia se debe a la red tridimensional formada por la amilosa. En consecuencia, las ramas suelen ser quimicamente eliminadas de la amilopectina para hacerla más parecida a la amilosa.
Tanto la α como la β-amilasa pueden hidrolizar el almidón, pero solo clavan las uniones glicosídicas 1,4. Estas enzimas descompon la amilosa en glucosa y maltosa. Sin embargo, Ellos solo degradan parcialmente la amilopectina en glucosa, maltosa y dextrin limite, ya que los sitios activo de la enzima cerca de los puntos de bifurcación están ausentes. Por lo tanto, se requiere γ-amilasa para destruir los puntos de bifurcación, aunque hidroliza las uniones glicosídicas 1,6 a un ritmo más lento.