ESQUEMA DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

I. GENERALIDADESI.0 Título

CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS DURANTE EL ENVEJECIMIENTO DEL ARROZ

2.0 Personal InvestigadorAutor- Nombre : CESAR AUGUSTO MONTEZA ARBULU- Grado Académico: DOCTOR- Categoría – Modalidad: PRINCIPAL- Centro de Investigación: FACULTAD DE EINGENIERIA QUIMICA E

INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

3.0. Resolución de Aprobación

4.0. Tipo de Investigación4.1. De acuerdo al fin que se persigue

Aplicada

4.2. De acuerdo al Diseño de Investigación

Experimental

5.0. Área de InvestigaciónINGENIERIA Y TECNOLOGIA QUIMICAS

6.0. Línea de Investigación

7.0. Localidad e institución de ejecución Localidad: LAMBAYEQUEInstitución: UNPRG

8.0. Duración del Proyecto12 MESES

9.0. Fecha de inicio 07 DE MARZO DEL 2016

10.0.Fecha de término 07 DE MARZO DEL 2017

II. ASPECTOS DE LA INFORMACIÓN

1.0.REALIDAD PROBLEMÁTICA

1.1 Planteamiento del Problema

Cultivos de cereales como el arroz se cosechan en el mejor de los

casos una o dos veces en un año, mas es un alimento básico de la

humanidad y por lo tanto necesario durante todo el año. Por lo

tanto, sus granos tienen que someterse a un largo

almacenamiento hasta por un año o más. El carácter de los granos

de cereales también es adecuado para un almacenamiento

prolongado pues tienden a estar en equilibrio con el entorno

atmósfera y por lo tanto puede ser almacenado durante largos

períodos de tiempo sin deterioro apreciable.

El arroz es único entre los cereales en más de un sentido. Todos

los granos deben ser almacenados, y la principal preocupación

durante este almacenamiento es la forma en la adopción de tales

modos y medios para evitar el deterioro cualitativo o cuantitativo

del grano durante su almacenamiento.

El Arroz es el único de los granos alimenticios en los que ocurre un

cambio claro y dramático en su cocción y la conducta alimentaria

con el progreso del tiempo durante su almacenamiento.

Poco después de la cosecha, el arroz tiende a cocinarse de manera

pegajosa, haciendo bultos y masas húmedas. Este carácter cambia

gradualmente con el tiempo. Finalmente, después de varios meses

de almacenamiento, el arroz es comparativamente más seco,

suave, esponjoso y fluye libremente.

Existen cambios sustanciales con el tiempo de almacenamiento, es

decir, el envejecimiento es una propiedad inherente en el caso del

arroz. Esta es también una propiedad única de arroz y no ha sido

hasta ahora se encuentran en otros alimentos (granos como el

trigo, el maíz, el sorgo, mijo, legumbres).

1.2 Formulación del Problema

¿QUE CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS DURANTE EL ENVEJECIMIENTO DEL ARROZ, QUE PRODUCEN VARIACIONES CUANTITATIVAS Y CUALITATIVAS DEL GRANO DE ARROZ Y SU COCCION?

1.3 Justificación e importancia del estudio

Los científicos, siendo también consumidores, están familiarizados

con este único fenómeno de envejecimiento del arroz. Así que se

han interesados en estudiarlo. Este fenómeno fue estudiado por

primera vez por los científicos en Bangalore, en la India (en el

Colegio Central y en el Instituto Indio de Ciencia) a partir de 1930.

La experiencia fue llevada posteriormente en muchas otras países,

así desde 1950 en adelante (Japón, EE.UU., España). En primer

lugar se estudiaron y se midieron la naturaleza exacta y el alcance

de los cambios en la cocción, de las propiedades que los

consumidores perciben que sucedan en el arroz en el

almacenamiento. Luego trataron de investigar los cambios en los

componentes químicos y otras propiedades de arroz, con la

esperanza de explicar el mecanismo de los cambios en el

comportamiento de la cocción.

Esta capacidad del arroz de ser almacenado por largos períodos de

tiempo es de fundamental importancia para la salud humana la

civilización, siendo la base de la seguridad alimentaria de la

humanidad.

1.4 Objetivos

OBJETIVO GENERAL

DETERMINAR LOS CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS DURANTE EL ENVEJECIMIENTO DEL ARROZ

OBJETIVO ESPECIFICO

DETERMINAR LOS CAMBIOS FÍSICOS DURANTE EL ENVEJECIMIENTO DEL ARROZ

DETERMINAR LOS CAMBIOS QUÍMICOS DURANTE EL ENVEJECIMIENTO DEL ARROZ

2.0.MARCO TEÓRICO

2.1 Antecedentes del Problema

El envejecimiento de arroz comienza durante la precosecha y

continúa con el almacenamiento post-cosecha. Se trata de manera

espectacular los cambios en las propiedades físicas y físico-

químicas del grano de arroz, tales como cocinar, pegar y

propiedades térmicas. El presente informe se examinan y revela el

efecto del envejecimiento de arroz en los cambios de las

propiedades físicas de arroz. Los estudios descubierto que, durante

el envejecimiento, el arroz cocinado de edad tenía una textura más

duro y mucho más esponjoso que el arroz fresco y también menos

en la pegajosidad y adhesividad. Las viscosidades tales como la

viscosidad final y retroceso de arroz de edad aumentó

dramáticamente después de que el corto y mediano plazo de

almacenamiento. Estos se vieron afectados por dos factores

importantes tales como el tiempo y la temperatura de

almacenamiento. Durante el envejecimiento, el grano de arroz se

envejeció a una temperatura más alta y el tiempo ya mostraron un

aumento significativo de dureza de arroz cocido, la temperatura

pico, y la temperatura de conclusión. Sin embargo, el pegar y la

viscosidad desglose de arroz disminuyeron con tiempos de

envejecimiento más prolongado. Efecto del envejecimiento sobre

los cambios en las cualidades físicas del arroz. Available from:

https://translate.googleusercontent.com/translate_c?

depth=1&hl=es&prev=search&rurl=translate.google.com.pe&sl=en&

u=https://www.researchgate.net/publication/

281283597_Effect_of_aging_on_changes_in_rice_physical_qualitie

s&usg=ALkJrhiXykhVMVxaA0_XDsnqjxkfPsnvvg [accessed Mar 7,

2016].

El envejecimiento del arroz es un proceso complicado, que implica

cambios en las propiedades físicas y químicas del grano de arroz.

El almidón, proteínas y lípidos son los componentes principales de

granos de arroz que afectan la cocción y la calidad comestible.

Mientras que el contenido global de almidón, proteínas y lípidos en

el grano de arroz se mantienen esencialmente sin cambios durante

el almacenamiento, se producen cambios estructurales. Estos

cambios afectan al pegar y propiedades de gel, el sabor y la textura

del arroz cocido. Este artículo revisa la investigación en la física y

las propiedades químicas del grano de arroz y la evolución de estos

factores durante el almacenamiento. Los efectos de estos se

discuten los cambios en la funcionalidad de arroz.

https://www.researchgate.net/publication/

222532880_Ageing_of_Stored_Rice_Changes_in_Chemical_and_

Physical_Attributes . [accessed Mar 7, 2016].

(Zhou, 2016)

Los cambios cuantitativos en la conducta alimentaria de cocción del

arroz con tiempo de almacenamiento que se observaron fueron:

(A) Las propiedades de hidratación del arroz (es decir, la cantidad

de agua absorbida por el arroz durante la cocción en un tiempo

determinado, o la velocidad a la que se absorbe el agua durante la

cocción) cambia progresivamente con tiempo después de la

cosecha. Inicialmente, se produjo un aumento en la tasa de

absorción de agua durante unos meses. Pero entonces la tasa

disminuyó de manera constante con tiempo de almacenamiento y

este descenso se prolongó durante años. Así, el largo plazo

tendencia fue una tasa constante disminución de la hidratación con

el tiempo de almacenamiento.

(B) El nuevo arroz pierde una cantidad sustancial de los sólidos de

grano durante la cocción (6-10%) en el agua de cocción. Esta

pérdida disminuyó progresivamente con el tiempo con el arroz

viejo. El exceso de agua de cocción, en su caso, para esta razón

era espeso y viscoso en el caso del nuevo arroz. Pero se convirtió

en delgada y más libre que fluye después del envejecimiento.

(C) Cuando se cocina el arroz nuevo hinchó pero poco en la olla de

cocción. El arroz viejo hincha progresivamente más libremente en

la olla de cocción .

(D) Los granos de arroz alargado (se hicieron más largos) para

arriba en la cocción. Curiosamente, los granos nuevos de arroz se

alargan menos, mientras que los granos viejos alargan muy bien.

Así pues, se confirmó que los cambios anteriores no eran

simplemente percepciones de los consumidores, sino que también

podrían ser demostrados en un laboratorio sofisticado.

2.2 Base Teórica

Los científicos han meticulosamente registrado información sobre

los cambios precisos en diversas propiedades y componentes de

arroz durante su almacenamiento. Sin embargo, el fenómeno de su

envejecimiento sigue siendo un misterio. ¿Qué causó este cambio

global en las propiedades de cocción? La investigación ha

demostrado hasta ahora que el grano de arroz se hizo cada vez

más organizada, reforzada y resistente durante su almacenamiento

después de la cosecha. Pero ¿por qué y cómo ha ocurrido esto?

Gran cantidad de información se han recogido; muchos cambios en

almidón, proteínas, lípidos (grasa) y los carbohidratos se han

registrado y medido.

Pero una imagen clara de cómo todos estos cambios se suman a

explicar en general el proceso de envejecimiento de arroz aún no

ha surgido.

Además, hay que recordar, en ningún otro grano de cereales se ha

informado hasta el momento de un proceso similar de

envejecimiento. Este hecho es otra sorpresa. Salvo pequeñas

diferencias en el contenido de constituyentes y algunas

propiedades diferentes, todos los granos de cereales en términos

generales son básicamente de naturaleza similar. Por lo tanto, ¿por

qué tan prominente como un proceso envejecimiento opera en el

grano de arroz, pero no en otros granos de cereal es otro asunto

que queda por explicar.

Sea como fuere, se puede referir ampliamente a las diversas

teorías que se han ofrecido para explicar el proceso de

envejecimiento de arroz. Estos son:

(A) Una teoría propone que el almidón se polimeriza parcialmente

durante almacenamiento a través de la acción enzimática residual,

lo que puede explicar la comportamiento alterado de almidón.

(B) Según otra teoría, la principal proteína de arroz, se somete a

polimerización probablemente en parte a través de unión disulfuro,

que es lo que causa los cambios.

(C)Transformación Sulphydril-disulfuro, se ha demostrado que

sucede en las proteínas del arroz durante el almacenamiento. La

formación de puentes resultante se ha considerado que es un

factor principal detrás del envejecimiento

(D) Otras teorías sugieren que los lípidos juegan un papel

importante. Una teoría sugiere que los ácidos grasos libres (AGL)

pueden desarrollarse a partir de la grasa.

(E) Otra sugerencia, por otra parte, es que los lípidos se convierten

en compuestos carbonílicos de autooxidación. Estos causan

entrecruzamiento con el almidón y proteínas que conducen a

gradual fortalecimiento de la sustancia del grano.

(F) Por último, existe la teoría de que el proceso de envejecimiento

está relacionado con la polisacáridos no amiláceos. La pared

celular está formada por polisacáridos no almidones, junto con la

celulosa y otros compuestos tales como Ácido ferúlico. Estas

paredes de las células en el arroz se dice que endurecerse

gradualmente durante tiempo a través de la reticulación y luego

para mantener el grano juntos.

Trozos de evidencias a favor de cualquiera o todas estas teorías

han sido recogidos. Pero ninguno de estos por desgracia tiene éxito

en la explicación del proceso en general. O hay evidencias

contradictorias o hay justificación posible para poder explicar por

qué el mismo sistema no funciona en otros granos de cereales.

Se puede decir que el envejecimiento de arroz sigue siendo un

enigma a pesar de grandes esfuerzos durante décadas de la

investigación por un gran número de trabajadores en diferentes

laboratorios. El Envejecimiento de arroz tal vez sigue siendo la

última frontera de la investigación sobre el arroz de grano.

2.3 Variables

LOS CAMBIOS FÍSICOS Y QUIMICOS

EL ENVEJECIMIENTO DEL ARROZ

2.4 Hipótesis

Los cambios físicos y químicos en el envejecimiento del arroz son producidos por la polimerización de carbohidratos y proteínas

2.5 Definición de términos

El arroz (del árabe أرز, Ar-ruzz) es la semilla de la planta Oryza sativa. Se

trata de un cereal considerado alimento básico en muchas culturas culinarias

(en especial la cocina asiática), así como en algunas partes de América

Latina.1 El arroz es el segundo cereal más producido en el mundo, tras

el maíz.2 Debido a que el maíz es producido con otros muchos propósitos

aparte del consumo humano, se puede decir que el arroz es el cereal más

importante en la alimentación humana y que contribuye de forma muy

efectiva al aporte calórico de la dieta humana actual; es fuente de una quinta

parte de las calorías consumidas en el mundo. Desde 2008, se ha realizado

un racionamiento en algunos países debido a la carestía de arroz. En países

como Bangladés y Camboya puede llegar a representar casi las tres cuartas

partes de la alimentación de la población. Se dedican muchas hectáreas al

cultivo del arroz en el mundo. Se sabe que el 95% de este cultivo se extiende

entre los paralelos 53º, latitud norte, y 35º, latitud Sur. Su origen es objeto de

controversia entre los investigadores; se discute si fue en China o en India.

Morfología del grano

El grano de arroz, comunmente llamado semilla, recién cosechado

está formado por el fruto cariopse y por la cáscara, está última

compuesta por las glumelas (palea y lema). Industrialmente se

considera al arroz cáscara aquel comprendido por el conjunto de

cariopse y glumelas

A su vez el cariopse, está formado por el embrión, el endosperma,

capas de aleurona (tejido rico en proteínas), tegmen (cubierta

seminal), y el pericarpio (cubierta del fruto). El pericarpio es piloso y

tiene un espesor de aproximadamente 10 µm. Las capas de

aleurona están compuestas por 1 a 7 capas de células de

parénquima cuadrangular o rectangular, de 1-3 µm de espesor. El

embrión es extremadamente pequeño, localizado en la zona ventral

del cariopse. El endosperma consiste en células de parénquima

que se elongan en forma radial y está compuesto por gránulos de

almidón y algunos cuerpos proteicos (Juliano, 1980; Juliano, 1985).

La representatividad de estas capas del grano es importante dado

que influyen en el rendimiento industrial.

Procesos de transformacion del arroz para su asimilación en nuestro organismo

El arroz fresco contiene cerca de 80% de almidones (amilo, pectina y amilasa) que el ser humano no los puede digerir fácilmente. Se tienen que destruir las largas cadenas de almidones y transformarlas en digeribles formas de glucosa (el amilo pectina se convierte en amilasa, luego en dextrina, esta a su vez en maltosa que en el estómago se transforma en glucosa). Estas transformaciones se logran mediante la cocción del arroz.

Por las alturas elevadas -como en la Sierra- al existir una temperatura más baja, al cocinar el arroz fresco, no todos los almidones se convierten en maltosa, sino que quedan muchas dextrinas (sustancia gomosa) y el arroz se vuelve pegajoso y espesante, en consecuencia, poco apetecible.

Para transformar biológicamente la amilasa y el amilo pectina en maltosa, el arroz requiere un largo almacenamiento en la bodega, en un clima adecuado para que las enzimas alfa y beta transformen los almidones principalmente en maltosas, lo que demora entre 4 y 7 meses o más, dependiendo de las condiciones y la variedad. De esta forma el arroz se queda envejecido, con grano duro y casi sin sustancias pegajosas. El resultado al cocinarlo es que el arroz crece y queda bien graneado en el plato.

3.0 .MARCO METODOLÓGICO3.1 Diseño de Contrastación de la hipótesis

 3.2 Población y muestra

La Población es el arroz del departamento de Lambayeque, en todas sus variedades

La Muestra, es el arroz que se envejece en el Molino Chiclayo SAC , en todas sus variedades

3.3 Materiales, Técnicas e Instrumentos de recolección de datos

MATERIALES

Para determinación de Almidones:

Mortero de porcelana.

Tamiz 149 µm (ver INEN 154).

Tubos de centrífuga, de 50 cm3 , de fondo redondo y borde en la

boca.

Centrífuga.

Probeta graduada, de 250 cm3

Matraz Erlenmeyer, de 250 cm3

Plancha de calentamiento, con regulador de temperatura.

Tela metálica con asbesto.

Matraz aforado, de 100 cm3

Embudo acanalado con papel filtro, wathman

filtro de vidrio poroso o embudo tipo Hirsch.

Tubos de polarización, de 100 o de 200 mm de longitud.

Piceta o frasco lavador.

Solución al 33% de cloruro de calcio. Disolver dos partes de

cloruro de calcio exahidratado (Ca Cl2, 6H2) en una parte de

agua destilada y ajustar a una densidad de 1,30 a 20°C.

Alcalinizar muy ligeramente mediante la adición de una solución

0,1 N de hidróxido de sodio, en presencia del indicador de

fenolftaleína.

Solución al 0,8% de ácido acético, 5.3 Alcohol etílico al 65% d =

0,88 a 20°C.

Para Determinación de grasas

Ácido clorhídrico, HCl concentrado o Acido sulfúrico, H2SO4

concentrado

Hexano, C6H12, punto de ebullición 69ºC, libre de residuos.

Suspensión para ayuda de filtración, tierra de diatomáceas, 10g/L.

Suspender 10 g de la tierra de diatomácea en 1 L de agua

destilada.

Aceite de origen vegetal o mineral.

Embudo Buchner, de 12 cm de diámetro

Dedal de extracción de vidrio.

Papel de filtro, de 11 cm de diámetro cuantitativo (Whatman Nº 40

o equivalente)

Para determinación de proteínas:

Material usual de laboratorio

Acido sulfúrico concentrado, p.a.

Sulfato de potasio o sulfato de sodio, p.a

Sulfato cúprico, p.a.

Solución de hidróxido de sodio al 15 % . Disolver 150 g de NaOH

y completar a 1 litro. 6.5.- Solución de ácido sulfúrico 0.1 N.

Tomar 2.7 mL de H2SO4 conc. y completar a 1 litro, luego

estandarizar con Na2CO3 anhidro p.a.

Solución de hidróxido de sodio al 30 %. Disolver 300 g de NaOH y

completar a 1 litro. 6.7.- Solución indicadora de rojo de metilo al 1

% en etanol. Disolver 1 g de rojo de metilo en 100 mL de etanol

(95 %).

Solución de hidróxido de sodio 0.1 N. Tomar 4 g de NaOH y

enrasar a 1 litro con agua recientemente hervida y enfriada.

Valorar con ácido succínico. 6.9.- Acido bórico al 3 % . Disolver

30 g de ácido bórico y completar a 1 litro. 6.10.- Indicador de

Tashiro: rojo de metilo al 0.1 % y azul de metileno al 0.1 % en

relación de 2:1, en alcohol etílico. 6.11.- Solución de ácido

clorhídrico 0.1 N. Tomar 8.3 mL de HCl conc. y enrasar a 1 litro.

Valorar con Na2CO3 anhidro.

TECNICAS

Muestreo , Recolección de muestras de arroz fresco

Determinación de almidones

Determinación de proteínas totales, método  Kjeldahl  Extracción de grasas totales con método Soxhlet

Envejecimiento del arroz en Añejadora artificial

INSTRUMENTOS o EQUIPOS

Detectores de Humedad

Polarímetro o sacarímetro.

Fuente de luz monocromática o filtro para obtener luz

monocromática

Balanza analítica, sensible al 0,1 mg. 5.

Extractor Soxhlet

Bomba de vacío.

Cabina extractora de vapores orgánicos

Balanza analítica de cuatro cifras decimales

Horno de secado

Rotavapor (para la recuperación del solvente)

Desecador grande

Equipo Kjeldahl

Manto calefactor

pHmetro

3.4 Análisis estadístico de los datos

Validez y confiabilidad de los instrumentos.

Medidas resumen de los aspectos de la investigación en la

UNPRG.

Cuadros ilustrativos de los resultados.

ASPECTO ADMINISTRATIVO

1.0.CRONOGRAMA DE ACTIVIDADESSe establece la reunión de acciones señalando las etapas, duración (estimada en años, meses, semanas), a través de un diagrama de Gant.

TIEMPO

ACTIVIDADES

A Ñ O 2016-2017

M E S E S

M A M J J A S O N D E F- Fase de Planeamiento

X Revisión bibliográfica

Elaboración del

Proyecto

X

Presentación del

Proyecto

X

- Fase de Ejecución

x x x x Registro de Datos

Análisis Estadístico x x x

Interpretación de

Datos x x x

- Fase de Comunicación

Elaboración del

Informe x x x

Presentación del

Informe x

2.0PRESUPUESTO

Se realiza en función de los recursos no disponibles teniendo en cuenta

el Actual Clasificador de Gastos del Presupuesto de la República.

BIENES 5000

SERVICIOS 3000

TOTAL: S/. 8000

3.0FINANCIAMIENTO

Recursos propios del investigador cubrirán el presupuesto de la

investigación

III. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. https://translate.googleusercontent.com/translate_c?

depth=1&hl=es&prev=search&rurl=translate.google.com.pe&sl=en&u

=https://www.researchgate.net/publication/

281283597_Effect_of_aging_on_changes_in_rice_physical_qualities

&usg=ALkJrhiXykhVMVxaA0_XDsnqjxkfPsnvvg [accessed Mar 7,

2016].

2. Kshirod R. Bhattacharya, S. Z. (2015). An introduction to rice-grain

technology. New Delhi: WOODHEAD PUBLISHING INDIA PVT LTD.,

pag 147-151

3. Zhou, Z. (6 de MARZO de 2016). RESEARCHGATE. Obtenido de

https://www.researchgate.net/publication/222532880_Ageing_of_Stor

ed_Rice_Changes_in_Chemical_and_Physical_Attributes

4. Kshirod R. Bhattacharya, S. Z. (2015). An introduction to rice-grain

technology. New Delhi: WOODHEAD PUBLISHING INDIA PVT LTD.,

pag 152

5. «ProdSTAT» . FAOSTAT. Consultado el 7 de abril de 2009.6.  Smith, Bruce D. (1998). The Emergence of Agriculture (en inglés) (1ª

edición). Nueva York: W H Freeman & Co. ISBN 0716750554.7. [http://www.bbc.co.uk/worldservice/news/

2008/04/080411_rice_seq_wt_sl.shtmlBBC World Service - News - Global rice shortage

8. ↑ Saltar a:a b c d McGee, Harold (2004). On Food and Cooking: The Science and Lore of the Kitchen (en inglés) (ed. rev. edición). Nueva York: Scribner. p. 472.ISBN 0684800012.

9. http://agrytec.com/agricola/index.php?option=com_content&view=article&id=282:envejecimiento-del-arroz&catid=41:articulos-tecnicos&Itemid=19