DISTRIBUCIÓN DE LA PROTEÍNA EN FRACCIONES FÍSICAS DE LA
MOLIENDA Y TAMIZADO DEL GRANO DE AMARANTO
María Ester Búcaro Segura y Ricardo Bressani
Centro de Estudios en Ciencia y Tecnología de Alimentos. Instituto de Investigaciones.
Universidad del Valle de Guatemala. Guatemala

RESUMEN.
El objetivo del estudio fue establecer la distribución de las proteínas en las fracciones físicas de harina de amaranto, en particular entre la harina del germen y la harina del perispermo. La distribución de las proteínas se obtuvo aplicando la se rie de solventes utilizadas en la Metodología de Osborne & Mendel. La muestra de 2000 g de A. cruentus se dividió en cuatro partes iguales de 500 g. Una se tomó como control y las restantes fueron molidas individualmente con un molino de 3 fases. Cada harina fue luego tamizada por 18, 20, 30 y 40 mesh, obteniendo de cada lote de harina 5 fracciones. Muestras de estas harinas se observaron por estereoscopía y se analizaron por humedad, grasa y proteína. Estas características sugirieron que la fracción retenida en 30 mesh y la que pasaba 40 mesh posiblemente era el perispermo y el germen respectivamente. La de 30 mesh contenía 2.34% de grasa y 9.05% de proteína mientras que la que pasó 40 mesh contenía 16.18% grasa y 26.46% de proteína. La extracción y fraccionamiento de las proteínas indicó que las fracciones proteínicas mas importantes tanto en germen como en el perispermo fueron las solubles en agua y glutelinas medidas por Kjeldahl. La relación solubles en agua + globulinas a glutelinas fue de 2.1 a 1 en el grano, de 1.9 a 1 en el perispermo y de 1.7 a 1 en el germen. La distribución de las proteínas en el perispermo es muy similar a ladistribución en el germen. Los niveles de prolaminas en los dos tejidos son significativamente bajos. La extracción de las proteínas de la harina retenida en 30 mesh posiblemente el perispermo fue 71.1% medido por Kjeldahl y fue de 47.4% por el método de Bradford.

Palabras claves: Grano de amaranto, harinas, fracciones de diferentes granulometría, composición química, distribución proteínica, perispermo y germen.

SUMMARY.
Protein fraction distribution in milling and screened physical fractions of Grain amaranth. The purpose of the study was to establish the protein distribution based on solubility in physical fractions of amaranth flour, in particular between the flour from the germ and that from the perisperm. The protein distribution was obtained applying a series of solvents sequentially utilized in the classical methodology of Osborne & Mendel. The sample of A. cruentus weighing 2000 g was divided into 4 subsamples of 500 g each. One was left as the control while the other 3 were ground individually with a mill. Each flour was screened through 18, 20, 30 and 40 mesh screens, so that 5 fractions were obtained from each of the whole grain flours. Samples of each screened fractions were observed by stereoscopy and analyzed for moisture, fat and protein.
This characterization suggested that the fraction above the 30 mesh screen and the


flour which passed the 40 mesh screen probably were the perisperm and germ
respectively. The 30 mesh sample contained 2.34 fat and 9.05% protein while the 40
mesh contained 16.18% fat and 26.46 % protein. The extraction and partitioning of the
proteins indicated that the most important fractions in germ and perisperm were the
water soluble andglutelins measured by Kjeldahl. The relationship of the water soluble
+ globulin to glutelin ratio was 2.1 to 1 in the whole grain, 1.9 to 1 in the perisperm
and 1.7 to 1 in the germ. The distribution of proteins was very much alike between
germ and perisperm. The levels of prolamines were quite low. The protein extraction
of the perisperm proteins retained on the 30 mesh screen was low (71.1%) measured
by Kjeldahl and 47.4% with the Bradford method to measure protein.
Key words: Grain amaranth, flour of different particle size, chemical composition
protein distribution, perisperm and germ.
Recibido: 29-08-2001 Aceptado; 04-03-2002
INTRODUCCION
El grano de amaranto en una planta ancestral de uso popular entre los antiguos
habitantes del continente latino americano. La descontinuación de su uso se debió mas
a supersticiones que a un razonamiento científico, sin embargo en base a sus
cualidades nutritivas y potencial de uso en alimentos, su disponibilidad y utilización se
esta incrementando. Durante los últimos 20 años, el grano de amaranto se ha
estudiado extensamente, tanto desde el punto de vista genético agronómico como en
los otros eslabones de la cadena alimentaria, incluyendo desarrollo de productos y
valor nutritivo (1-3). El alto potencial del amaranto como fuente alimenticia se basa en
su alto contenido de proteína que varía entre 13-18% (4-6). Ademas esa proteína esta
compuesta por un buen balance de aminoacidos esenciales, principalmente lisina
aunque se ha informado que es deficiente en treonina (4). Debido a lo interesante de
la composición de la proteína, varios investigadores han estudiado el contenido de
fracciones proteínicas en el grano.
Bressani y García Vela(7) informaron que la distribución de proteínas en el grano
basada en su solubilidad, era de 20.7% de albúminas, 19.2% de globulinas, 2.2% de
prolaminas y 49.5% de glutelinas, con una relación entre globulina y albúmina de 0.95.
Este hallazgo coincidió con investigaciones de Soriano-Santos y col (8) y Segura-Nieto
y col (9) usando harina del grano de amaranto. Konishi y col (10) hallaron contenidos
altos de albúminas y globulinas pero con una relación globulina/albúmina de 1.2 - 2.3.
Numerosas investigaciones en este tema (11- 14), han utilizado diversidad de
soluciones para la extracción de proteína y siempre se ha encontrado una mayor
porción de albúmina y globulina, seguido de glutelinas como grupo proteico individual
mas importante y las prolaminas en muy pequeñas cantidades y hasta consideradas
como proteínas de reserva, como se ha indicado en el caso de los cereales.
Gorinstein y Moshe (12), declaran en su trabajo que el fraccionamiento proteico y la
composición de aminoacidos del amaranto es mas comparable a la soya que a los
cereales. La composición de aminoacidos de las proteínas constituyentes del grano fue


descrita por Barba de la Rosa y colaboradores (13 ) así: albúmina rica en lisina y
valina, globulina rica en metionina y cisteína; prolamina rica en aminoacidos azufrados
y fenilalanina y, por último, las glutelinas en leucina, treonina e histidina. En general las
glutelinas exhiben la mayor proporción de aminoacidos esenciales (2 ).
Recientemente Barba de la Rosa y colaboradores (13 ) recomendaron una serie de
solventes que encontraron óptimos para la extracción y caracterización de las
proteínas de la semilla entera del amaranto. Sin embargo, todoslos estudios realizados
hasta el momento se han hecho con el grano entero y no con las dos fracciones mas
importantes del grano como son el germen y el perispermo y se ha postulado en el
presente estudio que las fracciones proteicas del germen y perispermo son diferentes
como en los cereales.
Betschart y colaboradores (15) usaron sistemas de molienda perlado y lograron
separar con bastante éxito el germen del perispermo, confirmandose luego su éxito
mediante la separación manual del grano. Una de las fracciones, el germen, se
caracteriza por un alto contenido de grasa y proteína (2.3 - 2.6 veces mas), vitaminas y
minerales; la otra fracción, el perispermo se caracteriza por alto contenido de almidón.
Estos autores encontraron que el contenido de aminoacidos del perispermo era
diferente al del germen. El puntaje químico fue de 88 para el perispermo y 72 para el
germen; sin embargo, el PER del germen fue de 1.83, mientras que el del perispermo
fue de 0.62. Estas diferencias no fueron explicadas, pero sugieren que posiblemente
existían mayores diferencias entre los aminoacidos esenciales, proteínas constitutivas
y su distribución entre las dos fracciones físicas de la semilla.
El objetivo de la presente investigación fue establecer la distribución de las diversas
clase de proteínas por sus características de solubilidad en varios solventes, presentes
en las fracciones físicas del grano de amaranto, el germen y el perispermo, obtenidas
por abrasión y tamizaje.
MATERIALES Y METODOS
Para la realización del estudio se utilizó la variedad 84S-K277 (Rodale) que es un
Amaranthus cruentus. La semilla fue cultivada en Ahuachapan, El Salvador en 1993 y
almacenada a 5-8°C hasta suutilización. De un total de 2000 g, se prepararon 4
submuestras de 500 g cada una. Una de ellas de grano entero se utilizó como muestra
control y los otros 3 se pasaron individualmente por un molino de 3 fases con un
voltaje de 230, 7.8 amperios y 60 ciclos. (Molino # 1050, Lee Engineering Company
Milwaukee, Wisc. USA). Cada muestra fue pesada antes y después de la molienda y
luego almacenada a 5-8°C hasta el momento de la siguiente operación. Esta consistió
en fraccionar físicamente la harina integral del amaranto pasandola por 4 mallas y
pesando lo retenido en 18, 20, 30, y 40 mesh y la cantidad que pasaba 40 mesh. El
agitador eléctrico con las mallas se operó por 15 minutos por lote de 125 g para un
total de 500 g de harina. Cada porción fue pesada, envasada y almacenada a 5-8°C
hasta la siguiente fase que fue la extracción y fraccionamiento de la proteína.


Todas las muestras fueron molidas nuevamente a 40 mesh para analisis químico y
fraccionamiento del nitrógeno. Las muestras fueron analizadas por humedad, grasa y
proteína de acuerdo a los métodos de la AOAC (16).
Previo a la extracción y fraccionamiento de la proteína, las muestras fueron primero
tratadas con hexano en frío para remover la grasa por un período no menor de 24
horas. Luego se evaporó el solvente y las muestras se almacenaron a 5-8°C. Para la
solubilización y fraccionamiento de la proteína, se utilizó basicamente el método de
solubilidad de las proteínas de Osborne y Mendel en diferentes solventes
secuencialmente en muestras de 1 g de peso repetido 3 veces por cada muestra. Las
proteínas solubles en agua y el nitrógeno proteico se obtuvieron en extracciones con
10 ml de agua destilada. Se agitó por una horay luego se centrifugó por 90 minutos. El
sobrenadante se colocó en un balón de 25 ml. El residuo fue extraído dos veces mas
con 8 ml de agua destilada y los sobrenadantes mezclados y ajustados a 25 ml.
El residuo fue utilizado para solubilizar y fraccionar las globulinas con 10, 8 y 8 ml de
solución 0.17 M de Na2HPO4 (pH7) y se ajustó el volumen a 25 ml. El residuo se utilizó
para la extracción de las prolaminas 3 veces con 10, 8 y 8 ml cada vez con 70% de
propanol y el volumen se ajustó a 25 ml y finalmente el residuo fue tratado con 10, 8 y
8 ml de una solución de 0.1 M acido bórico, con 1% (w/v) de dodecil sulfato de sodio y
0.6% de 2 mercapto etanol a un pH de 10 para extraer las glutelinas. El residuo fue
luego secado y analizado por proteína, así como los extractos por el método Kjeldahl
de la AOAC (16). Los extractos también fueron analizados por su contenido de proteína
por el método de Bradford (17). Los resultado fueron analizados estadísticamente por
analisis de varianza.
RESULTADOS Y DISCUSION
Durante la molienda el grano se recuperó 95.51% de harina de un peso inicial de 500
g. El fraccionamiento físico de las harina dió los datos de peso de cada fracción que se
indican en la Tabla 1.
TABLA 1
Rendimiento de tamizado de las muestra molidas
Mesh

Rendimiento %

Retenida en # 18

7.97 + 0.97

Retenida en # 20

34.32 + 1.19

Retenida en # 30

24.51 + 0.88

Retenida en # 40

8.69 + 0.37

Pasó # 40

24.52 + 1.00


La distribución por peso retenido en 18, 20, 30 y 40 mesh primero aumentó en 20
mesh y luego disminuyó en 30 y 40 mesh. La cantidad que pasó 40 mesh fue del
24.52% del peso tamizado. De acuerdo a los datos de Betschart y col (15)quienes
usaron el pulidor Strong Scott, informaron de un rendimiento del 25% de peso original
de grano que llamaron germen/cascara y 75% que lo llamaron perispermo, cifras
similares a los del presente estudio. Sin embargo, Konishi y col (10) reportaron valores
de 35% de germen y 65% de perispermo.
De acuerdo a los datos de fraccionamiento físico del presente estudio, se puede
sugerir que la fracción que pasó 40 mesh con un rendimiento de 24.52% es
equivalente a la fracción cascara/germen de Bestchart y col (15), aunque no es muy
seguro sugerir que las cantidades retenidas en 18, 20, 30 y 40 mesh correspondan al
perispermo de Bestchart y col (15). Sanchez-Marroquin y col (18 ) usando un pulidor
Strong Scott y fraccionamiento por tamices de 30 y 60 mesh informaron valores de
75.8% de perispermo y 22% de cascara/germen. La suma de las fracciones físicas de
18, 20, 30 y 40 mesh del estudio suman 75.5% del peso original de harina, que podría
ser el perispermo. Sin embargo fotografías de las fracciones mostraron que sólo las
fracciones físicas retenidas en 30 y 40 no mostraban adherido en forma obvia el
germen. La suma de estas dos fracciones fue del 33%. Con el fin de poder disponer de
una mejor caracterización de las fracciones, estas se sometieron a un analisis químico
de humedad, grasa y proteína. La Tabla 2 resume los datos.
TABLA 2
Contenido de humedad, grasa y proteína en fracciones de tamizado de A. cruentus
Muestra

Humedad %

Grasa %

Proteína %

Proteína* %

Grano

11.59 + 1.08

7.53 + 0.22

15.78 + 0.06

18.13 + 0.20

11.59 + 0.18

5.19 + 0.02

12.04 + 0.07

10.66 + 0.16

11.80 + 0.11

4.29 + 0.01

10.51 + 0.08

11.80 + 0.11

11.70 +0.12

2.34 + 0.08

9.05 + 0.08

9.52 + 0.10

en # 40

10.94 + 0.07

6.40 + 0.12

15.01 + 0.14

15.56 + 0.03

Pasó # 40

9.48 + 0.27

16.18 + 0.52

26.46 + 0.07

30.45 + 0.11

Retenida
en # 18
Retenida
en #20
Retenida
en # 30
Retenida

Harina desgrasada - Se unieron las fracciones retenidas en 18 y 20 mesh.
La humedad varió de 9.48 + 0.27% en la fracción que pasó 40 mesh a 11.80+ 0.4% en
la fracción retenida en 20 mesh. No se encontró diferencias estadísticamente


significativas entre repeticiones, pero si entre fracciones a un p. de 0.05. Con respecto
al contenido de lípidos totales, no se encontraron diferencias estadísticamente
significativas entre repeticiones pero sí entre fracciones. La fracción que pasó 40 mesh
contenía entre 2 a 7 veces mas lípidos que las fracciones retenidas en 18, 20, 30 y 40
mesh. Se conoce que el germen de los cereales es rico en contenido de aceite, lo que
confirma que esta fracción (que pasó el tamiz de 40 mesh) es el germen/cascara del
grano de amaranto. La fracción retenida en 40 mesh es entre las fracciones de 18, 20 y
30 la de mayor contenido de lípidos, lo que sugiere que contiene alguna cantidad de
germen. Referente al contenido de proteína, hubo diferencias estadísticamente
significativas entre fracciones aunque no entre repeticiones.
La fracción física que pasó 40 mesh fue la que contenía la mayor cantidad de
proteína, mientras que la fracción retenida en 30 mesh fue la que contenía la menor
cantidad. Estos datos se interpretaran en el sentido que la fracción retenida en 30
mesh era el perispermo, fracción rica en almidón y la fracción que pasó 40 mesh, el
germen que de nuevo contiene mas proteína que elendospermo en granos, en
partícular cereales. Las muestras se observaron por estereoscopía tomando fotografías
de cada fracción. El anillo en el grano que es el germen de acuerdo a Irving y col (20)
estaba visualmente ausente en la muestra retenida en 30 mesh en la que se observaba
el perispermo, mientras que en la fracción retenida en 40 mesh se veían porciones de
una estructura amorfa y mas en la fracción que pasó 40 mesh. La fracción amorfa era
probablemente el germen.
La extracción y el fraccionamiento de la proteína se llevó a cabo en muestras
desgrasadas con hexano. Como se esperaba el contenido de proteína aumentó tanto
en el grano entero como en las fracciones físicas de la molienda en muestras sin
lípidos (Tabla 2).
Los resultados de la extracción y fraccionamiento de las diferentes proteínas y
fracciones, establecido por analisis de proteína por Kjeldahl se detallan en la Tabla 3.
TABLA 3
Distribución proteínica en las fracciones físicas de la molienda del grano de amaranto
(%)*
Muestras
Grano

Soluble en
agua

Globulina Prolamina Glutelina

Residuo

Total

34.10 +0.64 21.64 +0.16 4.14 +0.06 25.85 +0.13 4.34 +0.09 89.41+2.02

Retenida en 26.62 +0.26 26.24 +0.05 3.46 +0.17 27.89 +0.84 0.70 +0.05 84.91+1.25
#18/20
Retenida en 22.76 +0.04 19.59 +0.12 5.82 +0.07 22.49 +0.24 0.45 +0.02 71.13+0.35
# 30
Retenida en 23.50 +0.22 15.64 +0.22 4.45 +0.09 24.96 +0.12 13.81 +0.08 82.35+0.17
# 40
Pasó # 40

28.93 +0.73 26.25 +0.03 6.23 +0.08 31.17 +0.19 4.57 +0.08 97.15+0.82


* Método Kjeldahl
El analisis de varianza no encontró diferencias estadísticas significativas entre
repeticiones pero si encontró diferencias estadísticamente significativas (p