Almidones nativos vs. almidones modificados: cómo diferenciarlos y clasificarlos por Resonancia Magnética Nuclear de Hidrógeno (RMN 1H)
López, E.E.(i); Santos, L.N.(i); Feltrinelli, M.(i) (i)INTI-Química
Introducción
Los almidones están constituidos por moléculas de glucosa, que son carbohidratos de 6 carbonos con grupos hidroxilo, capaces de interactuar con el agua, dichas moléculas se unen formando cadenas: una lineal, amilosa y otra ramificada, amilo pectina.
La amilosa esta constituida por unidades D-glucosa enlazadas por medio de un enlace glicosídico alfa 1,4. En cambio, en la amilo pectina hay dos tipos de uniones glicosídicas, la alfa 1,4 en la parte lineal de la cadena y uniones alfa 1,6 donde comienzan las ramificaciones. El almidón absorbe agua fácilmente y al calentarlo se gelifica. Sin embargo a corto plazo se produce la ruptura del gel o sinéresis. Para evitar la sinéresis de los geles es necesario mantener separadas las cadenas poliméricas, insertando distintas moléculas entre éstas. Por tal motivo se producen almidones modificados donde se impide que las cadenas poliméricas se asocien unas con otras mediante la introducción de grupos monofuncionales (hidroxipropilo, octenilsuccínico, acetilo, etc.) que actúan como agentes de bloqueo tridimensional (ver Fig. 1)
Mediante el empleo de la Resonancia Magnética Nuclear de protón se han podido identificar y cuantificar la presencia de distintos sustituyentes en los almidones.
Metodología / Descripción Experimental Las muestras a analizar se suspenden en agua deuterada y 3-metilsililpropionato d4 de sodio, luego se agrega ácido triflúor acético y se someten a hidrólisis a 95 °C hasta total disolución. Se registra el espectro RMN 1H a 400 MHz en un equipo Bruker Avance DPX400 en tubo de 5 mm, pulso 30°, T1 = 1.0 segundo, temperatura 25 °C, ancho de ventana espectral 8200 Hz y un número variable de acumulaciones dependiendo del tipo de muestra (entre 16 y 64).
Como referencia se usa 3-trimetilsililpropionato d4 de sodio (sal de sodio del TMSP), δ = 0.0 ppm.
Resultados Comparando los espectrogramas RMN 1H de almidones nativos y almidones sustituidos, se puede identificar los distintos sustituyentes (ver Figs. 2, 3, 4 y 5):
Sal de TMSP
Fig. 1: Unidad de glucosa sustituida con grupo hidroxipropilo (HP). Los protones lábiles se intercambiaron por deuterio.
Fig. 2: Almidón nativo.
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Grupo HP
Fig. 3: Almidón sustituido con grupos hidroxipropilo (HP). Grupo OSA
Fig. 4: Almidón sustituido con grupos octenilsuccínico (OSA). Grupo AC
OSA: grupo octenilsuccínico HP: grupo hidroxipropilo AC: grupo acetilo
Conclusiones
Este trabajo permite identificar qué almidones están sustituidos y cuáles no, identificar el tipo de sustituyente y obtener el grado de sustitución en los mismos como:
Grado
de
sustitución
=
moles de unidad
sustituyen te de glucosa
×
100
Referencias
[1] H. Stahl, R.P McNaughJ, "A rapid nuclear magnetic resonance method for determining hydroxypropil group in modified starch“ Cereal Chemistry 47:345-350 (1970). [2] R. Gamsjaeger., E.E. López, A. Lagomarsino "Improved methods for the determination of hydroxypropylation in modified starch using NMR and comparison with classical methods” IX Congreso de Farmacia y Bioquímica Industrial, 2002. [3] A. Xu, P.A. Seib, “Determination of the Level and Position of Bubstitution in Hydroxypropylated Starch by High-Resolution 1HNMR Spectroscopy of Alpha-limit Dextrins” Journal of Cereal Science 25 (1997) 17-26.
Para mayor información contactarse con: Eduardo E. López – eelopez@inti.gov.ar
Fig. 5: Almidón sustituido con grupos acetilos (AC).
Los desplazamientos químicos asignados a los distintos sustituyentes resultan:
Tabla I. Tipo de sustituyente y desplazamiento.
Tipo de Sustituyente
Desplazamiento químico característico:
OSA
0,8 – 0,95 ppm (triplete)
HP
1,4 – 1,6 ppm (duplete)
AC
2,1 – 2,3 ppm (singulete)
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