Aproximadamente 5 kg de bulbilos de ñame congo fueron recolectados en un cultivo casero en la población de Santa Ana, municipio Santa Ana del estado Anzoátegui. Todas las muestras fueron tomadas de una planta de aproximadamente veinte meses de edad, cultivada sin utilización de fertilizante, en clima de sabana con temperaturas que oscilan entre 20 y 28ºC, altitud de 150 msnm y suelos arcillosos.

Para extraer el almidón nativo de la porción comestible se empleó la metodología descrita por Pérez et al. (1993), para ello se cortaron las muestras en cubos pequeños entre 1-1,5 cm y se licuaron en un equipo marca Oster a velocidad máxima por dos minutos, agregando agua destilada en una relación 1:2 (pulpa:agua). Después de licuar se centrifugó a 6.000 rpm, luego se eliminó la capa de polisacáridos no amiláceos, se resuspendió y se repitió el proceso. El licuado se tamizó con tela de muselina y el residuo se licuó nuevamente para una mejor extracción del almidón. La lechada se centrifugó a 6.000 rpm durante 15 min en una centrifugadora marca Damon IEC Division. Se limpió la superficie de sedimento de impurezas visibles, se resuspendió nuevamente en agua destilada y se centrifugó, repitiéndose este procedimiento hasta que se obtuvo un almidón totalmente libre de impurezas visibles. El almidón se colocó durante 24 h en un deshidratador de bandejas con corriente de aire (marca Mitchel, modelo 645159), a 45ºC. Seguidamente se molió en una licuadora marca Oster y se tamizó a través de un tamiz de 60 mesh.

La microscopía óptica de los almidones fue realizada con un microscopio de luz polarizada (Leitz, Wetzlar, Alemania) con un objetivo 40X (Nikon Optiphot-2). La captura de las imágenes se hizo con un software Pixela Image Mixer ver 3.0 (Pixela Corporation, Japón). Se utilizó agua destilada como dispersante del almidón, tal como lo describe Sívoli et al. (2007).

Para obtener las micrografías del almidón se usó un microscopio electrónico de barrido (Hitachi, Scanning Electron Microscopy, S-2400), trabajando con un haz de energía de 10 a 15kV y una bomba de vacío a 0,98 Torr de presión. Las muestras fueron fijadas en grafito y cubiertas con platino (Sívoli et al. 2007).

La distribución del tamaño de los gránulos de almidón se determinó con un instrumento de dispersión de luz Mastersizer 2000, utilizando agua como dispersante. Posteriormente las muestras se colocaron en el difractómetro y se analizaron según la metodología descrita por Malvern (2009), generando información del área superficial específica, diámetro de volumen proyectado (μm) y diámetro medio de superficie proyectada (μm).

El patrón de difracción de rayos-X se obtuvo con un difractómetro de polvo marca PANalyical modelo X´PertPRO, equipado con un programa de análisis de datos. Las condiciones de operación fueron las siguientes: radiación monocromática Cu-Kα (λ = 1,542 Å); voltaje: 40 kV, corriente: 40 mA, velocidad de corrida: 0,05º 2Ɵ/10s, se barrieron ángulos de 2º a 40º y la velocidad de giro de la muestra fue de 30 rpm. Las áreas cristalinas y la fracción amorfa se cuantificaron por ajuste de los patrones de difracción con el programa PeakFit v4 para win32 (Jadel Scientific, Estados Unidos de América). El grado de cristalinidad relativa se determinó mediante la relación entre el área total de la fracción cristalina (picos) y el área total de la fracción cristalina más el área de la fracción amorfa, según la siguiente relación:

Cristalinidad Relativa (CR)% = área de la fracción cristalina x 100 área total

Para la realización de los ensayos de viscosidad se empleó un Micro Viscoamilografo Brabender Modelo Pt 100. El perfil amilográfico del almidón fue realizado con una suspensión al 4% del almidón en agua, con base al peso seco según metodología 70-10 descrita en AACC (1995). Los parámetros evaluados fueron: temperatura inicial de gelatinización, viscosidad máxima, viscosidad a 95ºC, viscosidad a 95ºC por 15 min, viscosidad a 50ºC, viscosidad a 50ºC por 10 min, retrogradación, fragilidad y consistencia.

En la Figura 1, se muestra dos micrografías de los gránulos de almidón nativo de ñame congo obtenidas mediante microscopía de luz polarizada (MLP), en ellas se observa una distribución no uniforme de los gránulos. Adebayo e Itiola (1998) refiere que esto es lo esperado para almidones procedente de órganos aéreos. Se evidencia el fenómeno de birrefringencia, lo que indica algún grado de cristalinidad dentro de la matriz del gránulo. En la micrografía (Fig. 1B) se muestra la presencia del hilum o punto donde comienza a formarse el gránulo dentro de los cloroplastos.

En la Figura 2, se muestran las micrografías obtenidas por microscopía electrónica de barrido (MEB). En general, se observan gránulos grandes y pequeños, donde los grandes, en su mayoría, se asemejan a una pirámide de vértices redondeados. Otros gránulos son alargados de bordes redondeados y los gránulos más pequeños presentan forma ovalada.

Figura 1 Figura 1 Micrografías de los gránulos de almidón de ñame congo obtenidas por MLP.

Figura 2. Figura 2. Micrografías de gránulos del almidón de ñame congo obtenidas por MEB. (A) 500X y (B) 1000X

En la Tabla 1, se muestra el intervalo, la distribución y el diámetro medio de volumen granular del almidón nativo de ñame congo. El intervalo del diámetro granular se sitúa entre 0,417 µm y 69,183 μm, lo que indica que posee un amplio rango de tamaño. Este intervalo es más amplio al reportado para otras especies de Dioscorea como D. cayenensis, D. esculenta, D. dumetorum y D. rotundata (Hoover 2001). Con una distribución del tamaño granular bimodal (Fig. 3) y una población de 6,88% para gránulos con menos de 7 µm y otra población de 93,12% para gránulos mayores de 8 µm (Tabla 1). De acuerdo a los parámetros de Lindeboom et al. (2004) el almidón de ñame congo posee gránulos pequeños (menores a 10 μm) y grandes (mayores a 10 μm). Zhao y Whistler (1994) señalaron que almidones con estas características pueden emplearse en la elaboración de cosméticos, debido a la alta interacción que presentan los gránulos con el agua y Lovedeep et al. (2002) recomiendan emplearse como agentes encapsulantes de sabores, esencias y colorantes. Con relación al área específica de superficie, se observa en la Tabla 1 que el valor obtenido es de 482 m2/kg, mucho mayor al reportado para especies de Dioscorea alata, donde se reportó entre 135,52 m2/kg y 176,33 m2/kg (Riley et al. 2006).

Tabla 1. Tabla 1. Intervalo, distribución, diámetro medio y área de superficie de los gránulos del almidón de ñame congo.

Figura 3. Figura 3. Distribución del tamaño granular del almidón de ñame congo.

La Tabla 2 muestra el porcentaje de área ocupado por los picos del difractograma (Fig. 4) y el valor de cristalinidad relativa para el almidón de ñame congo. En la Figura 4, se observa la presencia de un pico a valores cercanos a 6º, un singlete a valores cercanos a 17º y un doblete a 22º y 24 º2Θ lo que permite señalar que el patrón de difracción de rayos-X es tipo B. Sievert et al. (1991) señalaron que la línea de difracción cercana a 6°2θ refleja empaquetamiento de las dobles hélices y su intensidad disminuye si se aplica al almidón un tratamiento de cocción y enfriamiento, por lo que concluyen que esta línea está fuertemente influenciada por la hidratación. Entre las especies pertenecientes a la familia Dioscorea, presentan difracción de rayos-X tipo B: D. alata, D. cayenensis, D. rotundata, D. bulbifera, D. esculenta, D. trifida y D. abyssinica; mientras que D. dumetorum presenta difracción de rayos-X tipo A (Gallant et al. 1982, Bou et al. 2006). De acuerdo con Gallant et al. (1982) el contenido de amilosa es siempre bajo para almidones tipo A y sus gránulos son de tamaño pequeño y similares entre sí. Por el contrario, los almidones tipo B tienen contenido de amilosa entre 25-30% y los gránulos en su mayoría son grandes, lo que concuerda con los resultados obtenidos en esta investigación.

El porcentaje de cristalinidad obtenido fue de 35,69 % para el almidón de ñame congo (Tabla 2), este valor es bajo si lo comparamos con el porcentaje de cristalinidad de otras especies como Ipomea batatas (38 %), Colocassia esculenta (45 %) y Manihot esculenta (38 %) (Hoover 2001). De acuerdo a Rodríguez et al. (2001) la baja cristalinidad podría estar relacionada con el alto contenido de amilosa del almidón, lo cual concuerda con los resultados obtenidos en la determinación de los parámetros químicos del almidón de ñame congo realizado por Meaño et al. (2014).

Tabla 2. Tabla 2. Porcentaje de área y cristalinidad relativa del almidón de ñame congo.