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Almidones ModificadosRocío Toraya Avilés
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN
POSGRADO INSTITUCIONAL EN CIENCIAS
QUÍMICAS Y BIOQUÍMICAS
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Almidones Modificados Se consideran carbohidratos reactivos,
altamente funcionales, que se han modificadofísica, química o enzimáticamente parasatisfacer necesidades específicas.
Modificaciones:
Químicas.
Físicas.
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Modificaciones Químicas
Pueden agruparse en:
1) Reacciones de Depolimerización.
2) Reacciones de Entrecruzamiento.
3) Modificaciones por Estabilización.
4) Modificaciones Específicas.
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Reacciones dedepolimerizaciónHidrólisis ácida
Hidrólisis enzimática
Dextrinización
Oxidación
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Reacciones deDepolimerización
Se obtienen productos con:
Bajo peso molecular.
Baja viscosidad, elasticidad yrigidez de los geles.
Se minimiza la retrogradación.
Aumenta su solubilidad en aguacaliente.
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Hidrólisis ácida Consiste en la hidrólisis catalizada por ácido
de los enlaces glucosídicos α-(1, 4) y α-(1, 6).
Se produce preferentemente en las regionesamorfas de la gránulos, dejando a los gránuloscon una estructura más cristalina.
Los ácidos clorhídrico y sulfúrico son los máscomúnmente utilizados en el proceso deconversión.
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Características de susproductos
Baja viscosidad a altastemperaturas.
Alta resistencia de los geles a
niveles elevados de sólidos.
Muy útiles en procesos dondela gelificación es necesaria.
Los dulces donde se empleansuelen tener una texturasuave y gelatinosa que tiende
a firme. 7
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Aplicaciones
Dulces Gomosos.
Formulación de alimentos líquidos.
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Oxidación y Blanqueado Los almidones puede ser modificados con
agentes oxidantes bajo condicionescontroladas.
Agentes de Blanqueado : Peróxido dehidrógeno, persulfato de amonio, sodio ohipoclorito de calcio, permanganato depotasio, y clorito de sodio.
Agentes de Oxidación: Sólo cloro e hipocloritode sodio están permitidos.
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Blanqueado:
Su objetivo principal es mejorar la blancuradel polvo de almidón mediante la oxidaciónde las impurezas, tales comocarotenos, xantofilas y pigmentos relacionados.
A pesar de que el nivel tratamiento es bajo, seproduce algo de oxidación de los gruposhidroxilo.
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Oxidación con hipoclorito Su química es relativamente
compleja.
Implica los carbonos 2, 3 y 6de un D-glucopiranosil.
El 25% del RO: División
enlaces carbono-carbono.
El 75% del RO: Oxida losgrupos hidroxilo.
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Productos derivados delAlmidón Oxidado Baja viscosidad.
Excelente claridad.
Estabilidad a baja temperatura.
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Aplicaciones Se utiliza mucho en batidos
y empanizadores para el recubrimiento de unagran variedad de alimentos.
Estos proporcionan una buena adherencia delos batidos de la comida y una texturacrujiente después de la fritura.
También se usan en confitería y productoslácteos.
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Piroconversión(Dextrinización)
Se da generalmente por un calentamiento enseco de almidón acidificado.
Dependiendo de las condiciones, puedeocurrir hidrólisis, transglucosidacióny repolimerization.
Productos= dextrinas o pirodextrinas.
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En general, se crean nuevos enlacesglucosídicos, además de los ya existentes.
Disminuye la longitud de las cadena moleculares.
Aumentan las ramificaciones.
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Características Generales de losProductosMejor solubilidad en agua fría.
Suelen tener baja viscosidad.
Buena capacidad de formación de película.
Menor tendencia a la retrogradación.
Mayor resistencia a las enzimas.
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Características productos de
Piroconversión
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AplicacionesRecubrimiento de alimentos.
Confitería, glaseados, pastas de pescados,etc.
Encapsulamiento (aromas y aceitesesenciales).
Como adhesivo en bolsas de papel,etiquetas, etc.
Algunas dextrinas de alta viscosidad seueden utilizar como sustitutos de rasa en 18
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Hidrólisis enzimática La modificaciones enzimáticas más
utilizadas del almidón es laconversión en maltodextrinas, jarabes y azúcares (dextrosa).
α-Amilasa: Maltodextrinas y jarabescon bajos ED.
β-amilasa, glucoamilasa, enzímasdesramificantes (además de la α-Amilasa): Azúcares y jarabes con
elevados ED 19
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Productos
Hay una amplia gama de estos productos, quevarían en función del tamaño de las moléculasen la mezcla final de la reacción.
Cuanto más pequeña es la molécula, es másdulce y sus ED son mayores.
Productos ED
Almidón 0
Maltodextrinas Menos de 20
Jarbe de maíz 20 o mayor
Dextrosa 100
20
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Características Enzimas
α-amilasa Endoenzíma
Se puede extraer a partir de muchas fuentes.
Solo hidroliza enlaces glucosídicos α-1, 4(excepto los próximos a ramificaciones)
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β-amilasa Exoenzima
Elimina una unidad de maltosa a la vez en elextremo no reductor de una molécula dealmidón hidrolizando de enlaces α-1, 4.
La actividad se detiene al llegar a enlaces α-1,6 o antes si hay un número insuficiente deunidades de glucosa (dextrinas β- límite).
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Glucoamilasa
Exoenzima.
Elimina unidades de glucosa desde el extremono reductor.
Hidroliza tanto α-1, 4 y α-1, 6.
Si su actividad dura lo suficiente, la moléculade almidón es completamente convertida englucosa.
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Enzimas desramificantes Específicamente hidrolizan enlaces glucosídicos
α-1, 6 .
Dos enzimas se utilizan comúnmente: Isoamilasay Pululanasa,
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Aplicaciones Ampliamente empleados en los alimentos.
Como endulzantes.
Elaboración de bebidas fermentadas.
Formulación de alimentos líquidos.
Dulces Gomosos.
Las Maltodextrinas se utilizan en alimentos comoencapsulantes de sabor, aromas y color, espesantesy estabilizantes de emulsiones y espumas y enformulaciones de alimentos infantiles y dietéticos.
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Reacciones deEntrecruzamiento
Involucran la formación de unared macromolecular rígida dentrodel gránulo.
Formación de enlaces químicosentre las cadenas de lasfracciones de almidón.
Reacción de un agentepolifuncional con los gruposhidroxilos de los monómeros de
glucosa. 27
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Se obtienen enlaces covalentes inter eintramoleculares entre los polímeros delalmidón.
Estos actúan como puntos de soldadura para
fortalecer la estructura granular. 28
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Fabricación
Reacción de una mezcla alcalina dealmidón granular con un reactivode entrecruzamiento.
Temperatura de la reacción= 25 a 50 °C
Tiempo: 30 min a 24 horas.
Agentes: Oxicloruro de fósforo,trimetafosfato de sodio, ymezclas de anhídrido adípico yanhídrido acético.
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P i d d Al id
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Propiedades AlmidonesEntrecruzados Estabilización, Espesamiento y
texturización.
Tolerancia a altas temperaturas,alto cizallamiento, y condiciones deacidez.
Mejora la textura de las pastascocidas (más viscosas, mayorcuerpo y más resistentes).
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Oxicloruro de fósforo. Producción de ésteres de almidón entrecruzado. La reacción normalmente se ejecuta con un pH
alto con o sin sales.
Dependiendo del grado de entrecruzamiento, eldifosfato de almidón que se genera tendrá mejor
viscosidad, estabilidad y tolerancia del proceso. 31
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Aplicaciones
Rellenos para pay.
Sopas
Alimentos refrigerados y congelados.
Panificación (para dar estructura y disminuir laactividad de agua de la masa).
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Reacciones de Estabili ación
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Reacciones de Estabilización(Sustitución) Es una modificación química que resulta de la
adición de un grupo químico de bloqueo entrelos polímeros de almidón.
Involucra una derivatización con unreactivo monofuncional a través de la formación de
un éster o éter. 33
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Objetivos Principales
Estabilizar a la molécula de amilosafrente a fenómenos de retrogradación.
Minimizar la reasociaciónintermolecular de la fracción deamilopectina.
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Propiedades
Se forman dispersiones homogéneas queno retrogradan a altas concentraciones.
Se obtienen geles firmes y elásticos.
Disminuye la temperatura degelatinización.
Aumenta la viscosidad y el hinchamientodel gránulo.
Se incrementa su estabilidad a bajas
temperaturas. 35
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Ej. Almidones Fosfato
Son derivados de ésteres de fosfato. Se producen mediante el uso de reactivos
monofuncionales como el ortofosfato de sodioy tripolifosfato de sodio.
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Propiedades
Aumenta la solubilidad de los gránulos dealmidón.
Incrementa viscosidad.
Sus pastas por lo general mejoran: claridad,estabilidad baja temperatura, y propiedadesemulsionantes.
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Aplicaciones almidones Éster Dulces.
Emulsiones.
Productos gelatinizados a bajastemperaturas.
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É
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Almidones de Éter
Almidones Hidroxipropilados Son preparados por reacción de una suspensiónde almidón con óxido de propileno encondiciones altamente alcalinas.
Mejores características funcionales en
comparación con otros tipos de40
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Propiedades
Las pastas de estos almidones tienen:
Mayor claridad y viscosidad.
Reducción de la sinéresis,.
Estabilidad durante los procesos de
congelación-descongelación.
Formación de geles estables y sólidos (rígidos).
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É
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Aplicaciones Almidones Éter Se usa por su capacidad estabilizante y espesante,
en la industría textil, del papél y cartón.
Especialmente útil para su uso en alimentosrefrigerados o congelados.
Edulcorantes artificiales con bajos valores calórico.
Se suelen utilizar en una amplia gama de alimentos,
incluyendo: aderezos, dips, salsas, rellenos defrutas para pasteles y budines.
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Modificaciones Específicas
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Se realizan por reacciones muyespecíficas que introducengrupos químicos y generanpropiedades funcionales biendefinidas que no se clasificanentre las modificaciones porestabilización, ya que producenderivados mucho más estables.
Entre estas se mencionan por
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Entre estas se mencionan porejemplo:
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Cationización Metilación Etilación
Carboximetilación Cianoetilación
Oxidación conácido peryódico
Formación dederivados alilos
y bezilos
Obtención dexanatos dealmidón.
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Modificaciones físicas
+ Pregelatinización
+ Almidones tratados concalor
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Almidón pregelatinizado. Conocido como almidón instantáneo
(Pregeles)
Son generalmente utilizados como espesantes
en los alimentos que reciben un calentamientomínimo.
Los gránulos están por lo general en
fragmentos o en una forma física disociada.
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Técnicas de Pregelatinización
Secado de Tambor Spray cooking
Procesamiento abase de solvente Extrusión
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T b d d
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Tambor de secado Método más común de producir pregeles.
Los preparados en secador de dobletambor tienden a tener una viscosidad un poco másalta que los de un solo tambor.
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El perfil de viscosidad de un pregel
muestra "inmediata“ viscosidad , los
gránulos actúan como una esponja, de formainmediata absorben agua y producen viscosidad.
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Los cambios más significativos que ocurren en
el almidón pregelatinizado se encuentran
en dispersión y la textura. Estas propiedades son por lo general una
función de el tamaño de las partículas.
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Spray Cooking
Se realiza generalmente mediante la cocción deuna suspensión de almidón con alta presión,inyección de vapor y luego su bombeo a travésde un secador por aspersión.
El almidón producido por este método estacocidouniformemente o gelatinizados con una mínimacantidad de cortes y daño por calor.
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Debido a que los gránulos pregelatinizados
permanecen esencialmente intactos, con larehidratación tienen la textura suave yviscosidad de un almidón cocinado.
Estos tipos de pregeles se consideran de alto
desempeño.
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P i t b d
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Procesamiento a base desolventes
Consiste en calentar un 20% dealmidón en un alcohol como eletanol con el 20-30% de agua aaproximadamente 160-175 ° Centre 2-5 min.
El producto resultante se conocegeneralmente como un almidóngranular CWS.
La integridad granular semantiene, pero su birrefringenciase pierde.
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Extrusión En términos muy básicos, la
extrusora puede ser consideradacomo un reactor de altatemperatura.
Los gránulos de almidón condiferentes niveles de humedad secomprimen en una fundición densa
ycompacta.
Este es después secado y molido . 54
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Los gránulos son desestructuradas por la altapresión, calor y corte mecánico de la extrusora.
Debido a su alto rendimiento y el relativamentebajo consumo de energía, la cocción por extrusiónes un proceso relativamente de bajo costo para laproducción de pregeles.
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Aplicaciones
Se usa mucho en alimentos de preparaciónrápida, flanes, rellenos y salsas.
En adhesivos se utiliza para laminar papelaluminio a papel o cartón, pero su secado eslento dado su bajo contenido de sólidos.
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Almidones tratados con calor
Consiste en un tratamiento térmico del almidón bajocondiciones controladas, donde el almidóngranular puede ser tratado con calor y ser recuperadoen su forma granular.
Muestra una mejor viscosidad y estabilidad cuandoposteriormente es gelatinizado y en la formación depastas.
57
D ti d d
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Dos tipos de procesos detratamiento térmico:
Calor-humedad: Consiste en calentar el almidón auna temperatura por encima de su punto degelatinización, pero con insuficiente humedadpara causar gelatinización.
Se mejora la consistencia y estabilidad de laviscosidad en alimentos con un H inferior a 4 5 58
Recocido
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Recocido:
Consiste en calentar una suspensión de almidón
granular a una temperatura por debajo de su puntode gelatinización por períodos prolongados detiempo.
El almidón resultante también muestra un perfil deviscosidad mejorado.
Recientemente se ha informado que cuando el
almidón se calienta bajo condiciones dehumedad muy bajas o nulas, el productoresultante proporciona funcionalidad similaral almidón modificado químicamente.