Trabajo práctico individual de biología
Tema:
Catálisis del almidón en la germinación de diferentes semillas pertenecientes a la familia
Fabaceae.
EX1: La
Pregunta de investigación: pregunta
está
¿Qué semilla (entre el frijol Phaseolus vulgaris, el guisante Pisum sativum, o el haba Vicia faba) centrada y es
presenta una mayor actividad de la enzima amilasa durante la fase de germinación midiendo la pertinente al
tema.
glucosa como producto de la catálisis del almidón?
Introducción:
Uno de los alimentos más importantes en la cocina mexicana son las leguminosas, y por tanto
CP2:
han formado parte de mi dieta desde que tengo memoria. Tradicionalmente, la gente las come
Muestra
cocidas, pero desde hace algunos años, ha captado mi atención la creciente popularidad de los interés y
llamados “germinados” o “brotes” en los pasillos del supermercado. Estos tienen fama de ser curiosidad
de índole
altamente nutritivos, por lo que me propuse hacerlos yo misma algún día. Sin embargo, siempre personal
he sido muy torpe para los procesos de cultivación o crecimiento de plantas en general, así que
me pregunté cuál de todas las especies de leguminosas sería más “fácil” de germinar para
alguien como yo (es decir, un habitante de la Ciudad de México que no puede alterar con
tecnología las condiciones que rodean a la semilla). Dado que los frijoles P. vulgaris, los
guisantes P. sativum, y las habas V. faba son las más fáciles de encontrar en el mercado local,
me decanté por hacer la prueba con éstas tres.
Esta investigación acerca de la actividad de la enzima amilasa durante la fase de germinación
puede resultar útil para gente que esté interesada en producir germinados. Debe tomarse en
cuenta que la especie de semilla que germine con mayor facilidad es también, desde un punto
de vista económico, la más rentable. Además, estudios como los realizados por Davila, Sangronis
y Granito1 han demostrado que los germinados son un alimento barato, con altos niveles de
nutrientes, y, por tanto, favorables para la salud. En consecuencia, el que la gente sea capaz de
producir éstos por su cuenta podría serles de gran beneficio. Igualmente, personas interesadas
en tener un huerto urbano podrían guiarse de los resultados para saber qué tipo de semilla les
sería más fácil germinar, para así luego cultivarla.
Ex2: La
Marco teórico: información
del contexto
El fenómeno biológico en el que se enfoca este trabajo es el de la germinación. Es decir, el científico es
desarrollo de una planta a partir de una semilla después de un período de latencia.2 pertinente y
contextualiza
el tema.
1 Marisela Granito et al. “Germinated or fermented legumes: Food or ingredients of functional food,” Archivos
Latinoamericanos de Nutrición 53, No. 4 (2003), https://www.researchgate.net/profile/Marisela-
Granito/publication/8580625_Germinated_or_fermented_legumes_Food_or_ingredients_of_functional_food/links/569
554aa08ae3ad8e33d61f1/Germinated-or-fermented-legumes-Food-or-ingredients-of-functional-food.pdf.
2 IOWAAGLITERACY, “Science 101: Germination,” Iowa Agriculture Literacy Foundation, 4 de mayo de 2018,
https://iowaagliteracy.wordpress.com/2018/05/04/science-101-germination/
,Antes que nada, hay que entender la composición de las semillas con las que se va a trabajar. A
éstas las conforman tres partes: el embrión, el endospermo, y la cubierta. La parte que nos
interesa ahora es el endospermo, dado que en éste se almacenan carbohidratos en forma de
almidón.3 Éste es de especial importancia durante el proceso de germinación, cuando, tras la
imbibición,4 el embrión “activa la formación de ácido giberélico, fito-hormona que a su vez activa
la producción de α-amilasa [...].”5 Junto con la β-amilasa, ésta última cataliza el almidón y lo
convierte en azúcares fermentables.6 Debido a ello, en este experimento se evaluará la actividad
de la enzima amilasa según las cantidades de producto (glucosa) presentes en la semilla. Es
importante mencionar que la energía procedente de ésta y otros compuestos es utilizada
posteriormente para el crecimiento del embrión mencionado al principio,7 por lo que los
resultados de la investigación también servirán como un posible indicador de qué tan exitoso
será el desarrollo de la planta posteriormente. Es decir que si, por ejemplo, se quisieran hacer
germinados para consumo humano, una mayor presencia de glucosa en las semillas significaría
que, posiblemente, este proceso se dará con mayor facilidad.
Ahora bien, las cantidades de exactas de almidón contenidas varían entre los diferentes tipos de
semilla, al igual que las temperaturas óptimas para el funcionamiento de su amilasa. Como se
mencionó al principio, las tres que nos interesan son todas pertenecientes a la familia Fabaceae
(es decir, leguminosas), y la literatura nos indica lo siguiente:
• El frijol P. vulgaris contiene 45%8 de su peso seco en almidón. El rango de
temperatura óptimo para su amilasa es de entre 21°C - 26°C.9
• El guisante P. sativum contiene 50% 10 de su peso seco en almidón. El rango de
temperatura óptimo para su amilasa es de entre 4°C - 21°C.11
3 N. Border Fettel, P. Bowden, and T. McNee, Barley Growth and Development (New South Wales:
PROCROP Series, 2010), https://www.dpi.nsw.gov.au/__data/assets/pdf_file/0003/516180/Procrop-
barley-growth-and-development.pdf.
4
IOWAAGLITERACY, “Science 101: Germination.”
5 Facultad de Química de la UNAM, Cebada. Producción de Malta (Ciudad de México:
UNAM),http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/malteadodecebada_16925.pdf.
6 Facultad de Química de la UNAM, Cebada.
7 GRDC, “Section 4: Plant Growth and Physiology,” en Barley (Australia: GRDC Grownotes, 2018),
https://grdc.com.au/__data/assets/pdf_file/0020/370532/GrowNote-Barley-North-4-Physiology.pdf.
8 Sheh Punia, et al. “Kidney Bean (Phaseolus vulgaris) starch: A review,” Legume Science, Wiley Online
Library, 6 de mayo de 2020, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/leg3.52.
9 Oregon State University, “Sprout Production,” Oregon Vegetables, Oregon State University, 15 de
febrero de 2010, https://horticulture.oregonstate.edu/oregon-vegetables/sprout-production-
0#:~:text=Maintain%20a%20sprouting%20temperature%20of,but%20produce%20more%20elongated%2
0sprouts.
10 Bianyun Yu, et al. “Understanding Starch Metabolism in Pea Seeds towards Tailoring Functionality for
Value-Added Utilization,” International Journal of Molecular Sciences, National Institutes of Health, 22 de
agosto de 2021,
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8396644/#:~:text=Starch%20accounts%20for%20about%
2050,by%2Dproduct%20of%20protein%20processing.
11Sarah Browning, “Peas Love Cool Weather. Plant Soon For A Spring Crop!” Institute of Agriculture and
Natural Resources, University of Nebraska-Lincoln, 2018,
, • El haba V. faba contiene 35%12 de su peso seco en almidón. El rango de
temperatura óptimo para su amilasa es de entre 2°C 13 - 20°C.14
El tiempo que se dejará germinar a las semillas fue determinado según los resultados obtenidos
por Reihaneh Ahmadzadeh Ghavidel en su investigación sobre los cambios enzimáticos en
leguminosas durante la germinación.15 En ésta, se concluyó que el mayor aumento de la actividad
enzimática en las semillas se dio tras 72 horas de germinación.16 Sin embargo, dado que su
experimento se realizó a temperaturas más altas (25°C)17 que el de la presente investigación
(15°C), y que esto pudo acelerar la velocidad a la que se realizaba la catálisis, se dejará a las
semillas germinar durante 8 horas adicionales; es decir, durante 80 horas en total.
Finalmente, para la interpretación de los resultados, se utilizará el Reactivo de Bennedict. Éste
sirve para identificar la presencia de azúcares reductores, como la glucosa, en soluciones. Esto
es posible dado que la glucosa C6H12O6 puede transferir hidrógenos (electrones) a otros
compuestos, por lo que cuando se mezcla con el reactivo de Benedict C7H10CuNa2O15S y se
calienta, los iones cúpricos del reactivo Cu2+ se reducen a iones cuprosos Cu+. Éstos últimos
forman óxido de cobre Cu2O, que se precipitan como un compuesto color rojo ladrillo.18 Por lo
tanto, según el color resultante de la solución, se puede interpretar la cantidad de glucosa
presente en ésta.
En mi caso, para poder hacer además un análisis cualitativo (y no solo cuantitativo) de los
resultados, opté por utilizar un colorímetro. Este aparato mide la abosrbancia/transmitancia “[…]
de una solución en una […] frecuencia de luz determinada. […] Los colorímetros se basan en el
principio de que la absorbancia de una sustancia es proporcional a su concentración.”19 De esta
manera, se puede saber cuánto óxido de cobre está presente y, por ende, también cuánta
https://extension.unl.edu/statewide/cass/Peas%20Love%20Cool%20Weather%20by%20Sarah%20Brow
ning%202018.pdf.
12Sheh Punia, et al. “Faba Bean (Vicia faba) starch: Structure, properties, and in vitro digestibility- A
review,” Legume Science, Wiley Online Library, 21 de noviembre de 2019,
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/leg3.18#:~:text=Faba%20bean%20seeds%20are%20the,3
6%25%20protein%20in%20faba%20beans.
13 Benedict Vanheems, “How to Grow Fall-Planted Fava Beans,” GrowVeg, Growing Interactive, 28 de
octubre de 2011, https://www.growveg.com/guides/how-to-grow-fall-planted-fava-
beans/#:~:text=Fava%20beans%20have%20an%20incredible,C%20(36%C2%B0F).
14 José Antonio Mula, “Cómo plantar habas en el huerto,” Agromática, Agromática, accedido el 19 de
marzo de 2022, https://www.agromatica.es/como-plantar-
habas/#:~:text=Es%20un%20cultivo%20de%20invierno,problemas%20con%20%3E30%C2%BA%20C).
15 Reihaneh Ahmadzadeh Ghavidel, “Assessment of enzymatic changes in some legume seeds during
germination,” ResearchGate, Agro Food Industry Hi Tech, Mayo de 2011,
https://www.researchgate.net/publication/287766853_Assessment_of_enzymatic_changes_in_some_leg
ume_seeds_during_germination.
16
Ahmadzadeh Ghavidel, “Enzymatic changes in legume seeds.”
17
Ahmadzadeh Ghavidel, “Enzymatic changes in legume seeds.”
18 BYJU’S, “Benedicts Test,” BYJU’S, BYJU’S, accedido el 19 de mayo de 2022,
https://byjus.com/chemistry/benedicts-test/.
19 “Colorímetros Hach,” HACH, accedido el 19 de mayo de 2022,
https://co.hach.com/colorimetros#:~:text=Es%20un%20instrumento%20que%20mide,absorben%20frecu
encias%20de%20luz%20reflejada.
Tema:
Catálisis del almidón en la germinación de diferentes semillas pertenecientes a la familia
Fabaceae.
EX1: La
Pregunta de investigación: pregunta
está
¿Qué semilla (entre el frijol Phaseolus vulgaris, el guisante Pisum sativum, o el haba Vicia faba) centrada y es
presenta una mayor actividad de la enzima amilasa durante la fase de germinación midiendo la pertinente al
tema.
glucosa como producto de la catálisis del almidón?
Introducción:
Uno de los alimentos más importantes en la cocina mexicana son las leguminosas, y por tanto
CP2:
han formado parte de mi dieta desde que tengo memoria. Tradicionalmente, la gente las come
Muestra
cocidas, pero desde hace algunos años, ha captado mi atención la creciente popularidad de los interés y
llamados “germinados” o “brotes” en los pasillos del supermercado. Estos tienen fama de ser curiosidad
de índole
altamente nutritivos, por lo que me propuse hacerlos yo misma algún día. Sin embargo, siempre personal
he sido muy torpe para los procesos de cultivación o crecimiento de plantas en general, así que
me pregunté cuál de todas las especies de leguminosas sería más “fácil” de germinar para
alguien como yo (es decir, un habitante de la Ciudad de México que no puede alterar con
tecnología las condiciones que rodean a la semilla). Dado que los frijoles P. vulgaris, los
guisantes P. sativum, y las habas V. faba son las más fáciles de encontrar en el mercado local,
me decanté por hacer la prueba con éstas tres.
Esta investigación acerca de la actividad de la enzima amilasa durante la fase de germinación
puede resultar útil para gente que esté interesada en producir germinados. Debe tomarse en
cuenta que la especie de semilla que germine con mayor facilidad es también, desde un punto
de vista económico, la más rentable. Además, estudios como los realizados por Davila, Sangronis
y Granito1 han demostrado que los germinados son un alimento barato, con altos niveles de
nutrientes, y, por tanto, favorables para la salud. En consecuencia, el que la gente sea capaz de
producir éstos por su cuenta podría serles de gran beneficio. Igualmente, personas interesadas
en tener un huerto urbano podrían guiarse de los resultados para saber qué tipo de semilla les
sería más fácil germinar, para así luego cultivarla.
Ex2: La
Marco teórico: información
del contexto
El fenómeno biológico en el que se enfoca este trabajo es el de la germinación. Es decir, el científico es
desarrollo de una planta a partir de una semilla después de un período de latencia.2 pertinente y
contextualiza
el tema.
1 Marisela Granito et al. “Germinated or fermented legumes: Food or ingredients of functional food,” Archivos
Latinoamericanos de Nutrición 53, No. 4 (2003), https://www.researchgate.net/profile/Marisela-
Granito/publication/8580625_Germinated_or_fermented_legumes_Food_or_ingredients_of_functional_food/links/569
554aa08ae3ad8e33d61f1/Germinated-or-fermented-legumes-Food-or-ingredients-of-functional-food.pdf.
2 IOWAAGLITERACY, “Science 101: Germination,” Iowa Agriculture Literacy Foundation, 4 de mayo de 2018,
https://iowaagliteracy.wordpress.com/2018/05/04/science-101-germination/
,Antes que nada, hay que entender la composición de las semillas con las que se va a trabajar. A
éstas las conforman tres partes: el embrión, el endospermo, y la cubierta. La parte que nos
interesa ahora es el endospermo, dado que en éste se almacenan carbohidratos en forma de
almidón.3 Éste es de especial importancia durante el proceso de germinación, cuando, tras la
imbibición,4 el embrión “activa la formación de ácido giberélico, fito-hormona que a su vez activa
la producción de α-amilasa [...].”5 Junto con la β-amilasa, ésta última cataliza el almidón y lo
convierte en azúcares fermentables.6 Debido a ello, en este experimento se evaluará la actividad
de la enzima amilasa según las cantidades de producto (glucosa) presentes en la semilla. Es
importante mencionar que la energía procedente de ésta y otros compuestos es utilizada
posteriormente para el crecimiento del embrión mencionado al principio,7 por lo que los
resultados de la investigación también servirán como un posible indicador de qué tan exitoso
será el desarrollo de la planta posteriormente. Es decir que si, por ejemplo, se quisieran hacer
germinados para consumo humano, una mayor presencia de glucosa en las semillas significaría
que, posiblemente, este proceso se dará con mayor facilidad.
Ahora bien, las cantidades de exactas de almidón contenidas varían entre los diferentes tipos de
semilla, al igual que las temperaturas óptimas para el funcionamiento de su amilasa. Como se
mencionó al principio, las tres que nos interesan son todas pertenecientes a la familia Fabaceae
(es decir, leguminosas), y la literatura nos indica lo siguiente:
• El frijol P. vulgaris contiene 45%8 de su peso seco en almidón. El rango de
temperatura óptimo para su amilasa es de entre 21°C - 26°C.9
• El guisante P. sativum contiene 50% 10 de su peso seco en almidón. El rango de
temperatura óptimo para su amilasa es de entre 4°C - 21°C.11
3 N. Border Fettel, P. Bowden, and T. McNee, Barley Growth and Development (New South Wales:
PROCROP Series, 2010), https://www.dpi.nsw.gov.au/__data/assets/pdf_file/0003/516180/Procrop-
barley-growth-and-development.pdf.
4
IOWAAGLITERACY, “Science 101: Germination.”
5 Facultad de Química de la UNAM, Cebada. Producción de Malta (Ciudad de México:
UNAM),http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/malteadodecebada_16925.pdf.
6 Facultad de Química de la UNAM, Cebada.
7 GRDC, “Section 4: Plant Growth and Physiology,” en Barley (Australia: GRDC Grownotes, 2018),
https://grdc.com.au/__data/assets/pdf_file/0020/370532/GrowNote-Barley-North-4-Physiology.pdf.
8 Sheh Punia, et al. “Kidney Bean (Phaseolus vulgaris) starch: A review,” Legume Science, Wiley Online
Library, 6 de mayo de 2020, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/leg3.52.
9 Oregon State University, “Sprout Production,” Oregon Vegetables, Oregon State University, 15 de
febrero de 2010, https://horticulture.oregonstate.edu/oregon-vegetables/sprout-production-
0#:~:text=Maintain%20a%20sprouting%20temperature%20of,but%20produce%20more%20elongated%2
0sprouts.
10 Bianyun Yu, et al. “Understanding Starch Metabolism in Pea Seeds towards Tailoring Functionality for
Value-Added Utilization,” International Journal of Molecular Sciences, National Institutes of Health, 22 de
agosto de 2021,
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8396644/#:~:text=Starch%20accounts%20for%20about%
2050,by%2Dproduct%20of%20protein%20processing.
11Sarah Browning, “Peas Love Cool Weather. Plant Soon For A Spring Crop!” Institute of Agriculture and
Natural Resources, University of Nebraska-Lincoln, 2018,
, • El haba V. faba contiene 35%12 de su peso seco en almidón. El rango de
temperatura óptimo para su amilasa es de entre 2°C 13 - 20°C.14
El tiempo que se dejará germinar a las semillas fue determinado según los resultados obtenidos
por Reihaneh Ahmadzadeh Ghavidel en su investigación sobre los cambios enzimáticos en
leguminosas durante la germinación.15 En ésta, se concluyó que el mayor aumento de la actividad
enzimática en las semillas se dio tras 72 horas de germinación.16 Sin embargo, dado que su
experimento se realizó a temperaturas más altas (25°C)17 que el de la presente investigación
(15°C), y que esto pudo acelerar la velocidad a la que se realizaba la catálisis, se dejará a las
semillas germinar durante 8 horas adicionales; es decir, durante 80 horas en total.
Finalmente, para la interpretación de los resultados, se utilizará el Reactivo de Bennedict. Éste
sirve para identificar la presencia de azúcares reductores, como la glucosa, en soluciones. Esto
es posible dado que la glucosa C6H12O6 puede transferir hidrógenos (electrones) a otros
compuestos, por lo que cuando se mezcla con el reactivo de Benedict C7H10CuNa2O15S y se
calienta, los iones cúpricos del reactivo Cu2+ se reducen a iones cuprosos Cu+. Éstos últimos
forman óxido de cobre Cu2O, que se precipitan como un compuesto color rojo ladrillo.18 Por lo
tanto, según el color resultante de la solución, se puede interpretar la cantidad de glucosa
presente en ésta.
En mi caso, para poder hacer además un análisis cualitativo (y no solo cuantitativo) de los
resultados, opté por utilizar un colorímetro. Este aparato mide la abosrbancia/transmitancia “[…]
de una solución en una […] frecuencia de luz determinada. […] Los colorímetros se basan en el
principio de que la absorbancia de una sustancia es proporcional a su concentración.”19 De esta
manera, se puede saber cuánto óxido de cobre está presente y, por ende, también cuánta
https://extension.unl.edu/statewide/cass/Peas%20Love%20Cool%20Weather%20by%20Sarah%20Brow
ning%202018.pdf.
12Sheh Punia, et al. “Faba Bean (Vicia faba) starch: Structure, properties, and in vitro digestibility- A
review,” Legume Science, Wiley Online Library, 21 de noviembre de 2019,
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/leg3.18#:~:text=Faba%20bean%20seeds%20are%20the,3
6%25%20protein%20in%20faba%20beans.
13 Benedict Vanheems, “How to Grow Fall-Planted Fava Beans,” GrowVeg, Growing Interactive, 28 de
octubre de 2011, https://www.growveg.com/guides/how-to-grow-fall-planted-fava-
beans/#:~:text=Fava%20beans%20have%20an%20incredible,C%20(36%C2%B0F).
14 José Antonio Mula, “Cómo plantar habas en el huerto,” Agromática, Agromática, accedido el 19 de
marzo de 2022, https://www.agromatica.es/como-plantar-
habas/#:~:text=Es%20un%20cultivo%20de%20invierno,problemas%20con%20%3E30%C2%BA%20C).
15 Reihaneh Ahmadzadeh Ghavidel, “Assessment of enzymatic changes in some legume seeds during
germination,” ResearchGate, Agro Food Industry Hi Tech, Mayo de 2011,
https://www.researchgate.net/publication/287766853_Assessment_of_enzymatic_changes_in_some_leg
ume_seeds_during_germination.
16
Ahmadzadeh Ghavidel, “Enzymatic changes in legume seeds.”
17
Ahmadzadeh Ghavidel, “Enzymatic changes in legume seeds.”
18 BYJU’S, “Benedicts Test,” BYJU’S, BYJU’S, accedido el 19 de mayo de 2022,
https://byjus.com/chemistry/benedicts-test/.
19 “Colorímetros Hach,” HACH, accedido el 19 de mayo de 2022,
https://co.hach.com/colorimetros#:~:text=Es%20un%20instrumento%20que%20mide,absorben%20frecu
encias%20de%20luz%20reflejada.
