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““Obtención Obtención y Caracterización de Almidón Resistente Tipo y Caracterización de Almidón Resistente Tipo IV en Sistemas modelo de Almidón de Papa IV en Sistemas modelo de Almidón de Papa Mediante Mediante
Introducción de Ligaciones Cruzadas por Extrusión Introducción de Ligaciones Cruzadas por Extrusión y su y su Evaluación en la Preparación de YogurtEvaluación en la Preparación de Yogurt””
CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS DEL IPNAVANZADOS DEL IPNUNIDAD QUERÉTAROUNIDAD QUERÉTARO
Evaluación en la Preparación de YogurtEvaluación en la Preparación de Yogurt””
Congreso Internacional de Químicos Farmacéuticos BiólogosCongreso Internacional de Químicos Farmacéuticos BiólogosCarrera de Químico Farmacéuticos Biólogos de la Carrera de Químico Farmacéuticos Biólogos de la
Universidad Autónoma de Nuevo leónUniversidad Autónoma de Nuevo leónAgosto de 2010Agosto de 2010PRESENTA:
Dr. Fernando Martínez BustosDr. Fernando Martínez Bustos
Principal hidrato de carbono de reserva energética
ALMIDÓN ALMIDÓN
Metabolito principal de las plantas
Fuente de energía esencial para muchos organismos
Cereales (maíz, trigo, arroz): 30 a 80 %Leguminosas (frijol, chícharo, haba): 25 a 50 %Tubérculos (papa,yuca): 60 a 90 %Almidones de fuentes no tradicionales (jícama,
malanga, amaranto)
2° macromolécula más abundante en la naturaleza
Induce cambios en las propiedades físicas demuchos alimentos
EL ALMIDÓN CONTRIBUYE DEL 50 AL 70% DE ENERGÍA EN LA DIETA HUMA NA,PROPORCIONANDO UNA FUENTE DIRECTA DE GLUCOSA, QUE ES UN SUBS TRATO ESENCIAL ENEL CEREBRO Y LOS GLÓBULOS ROJOS PARA GENERAR ENERGÍA METABÓL ICA.
EL ALMIDÓN ES TAMBIÉN UN MATERIAL INDUSTRIAL IMPORTANTE. AP ROXIMADAMENTE 60MILLONES DE TONELADAS SE EXTRAEN ANUALMENTE POR TODO EL MUND O DE VARIOSCEREALES, TUBÉRCULOS Y DE RAÍCES, Y APROXIMADAMENTE EL 60% S E UTILIZA ENALIMENTOS Y EL 40% EN PRODUCTOS FARMACÉUTICOS Y PROPÓSITOS N O COMESTIBLES,TALES COMO ENCAPSULANTES, FERTILIZANTES, PAPEL, CARTÓN, M ATERIAL DE EMBALAJE,PEGAMENTOS, TEXTILES, TELAS, PAÑALES, BIOPLÁSTICOS, MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN,
IMPORTANCIA DEL ALMIDÓN
PEGAMENTOS, TEXTILES, TELAS, PAÑALES, BIOPLÁSTICOS, MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN,CEMENTO, Y PERFORACIÓN PETROLERA
APLICACIONES DEL ALMIDÓN
Excelente materia prima para modificar textura, Excelente materia prima para modificar textura,
apariencia y consistencia de los alimentosapariencia y consistencia de los alimentos
Adhesivo Agroquímicos
Producción de adhesivosAglutinante, encapsulador de pesticidas y de semillas
Cosméticos Talcos faciales
Detergente Surfactantes, soportes, co-soportes, agentes blanquedores y activadores de blanqueo
Alimentos Modificador de viscosidad, agente de textura
Medicina Suplemento de plasma/ sustitutos, preservación de órganos de trasplante, productos sanitarios
USOS INDUSTRIALES NOUSOS INDUSTRIALES NO--ALIMENTICIOS DEL ALMIDONALIMENTICIOS DEL ALMIDON
órganos de trasplante, productos sanitarios absorbentes
Perforación petrolera Modificador de viscosidad
Papel y tablas Ligante y recubridor
Farmacéuticos Encapsulante, Diluyente, ligante y encapsulador de drogas
Plásticos Relleno biodegradable
Purificación Floculante
Textil Recubridor, acabamiento e impresión, resistencia al fuego
Se presenta en forma de gránulo y está compuesto esencialmente(98-99%) porpolímeros de D-glucosaAlmidones normales 23-27% amilosa y el resto amilopectinaAlmidones con alta amilosa o alta amilopectina
ALMIDÓN
Amilopectina Amilosa
Reactividad del almidónLas moléculas de almidón poseen dos importantes grupos funcionales: los grupos –OH, susceptibles a reacciones de sustitución; ylas ligaciones C-O-C susceptibles al rompimiento de las cadenas. A través de reacciones con estos grupos pueden ser obtenidasmodificaciones en el almidón con diversas propiedades funcionales. Ligaciones cruzadas y puentes del tipo –OH que modifican laestructura de la cadena, aumentando la viscosidad, reduciendo la retención de agua y aumentando la resistencia al esfuerzomecánico.También existe la posibilidad de formación de puentes de hidrógeno por las interacciones intermoleculares que ocurren en laamilosa. De los grupos C-OH presentes en cada 2do, 3ro y 6to átomo de carbono del residuo de glucosa en la amilosa, los que estánen la 2da y 6ta posición son más propensos a la formación de puentes de hidrógeno debido a que se localizan fuera de la hélice
11..SusceptibilidadSusceptibilidad alal atritoatrito
2. Susceptibilidad al ataque ácido 2. Susceptibilidad al ataque ácido
ALMIDONES NATIVOSALMIDONES NATIVOS
•• PresentanPresentan limitacioneslimitaciones parapara usouso enen elel sectorsectoralimentarioalimentario
2. Susceptibilidad al ataque ácido 2. Susceptibilidad al ataque ácido
3. Poca estabilidad 3. Poca estabilidad
4. Viscosidad 4. Viscosidad inconsistenteinconsistente
ALMIDONESALMIDONES MODIFICADOSMODIFICADOSEsEs elel resultadoresultado dede unun tratamientotratamiento aplicadoaplicado parapara cambiarcambiar oo modificarmodificar unauna oomásmás dede laslas propiedadespropiedades físicasfísicas oo químicasquímicas deldel almidónalmidón nativonativo deldel cualcualprovieneproviene..
AlmidónModificado
TratamientoVentajas sobre Almidón Nativo
Ejemplo de Uso en Alimentos
Pregelatinizado Calor/Humedad Soluble en Agua FríaRellenos para pays,
recubrimientos,productos instantáneos
Hidrolizado AcidoBaja viscosidad de pasta
caliente y alta viscosidad degel
Gomas y gelatinas
Oxidado Hipoclorito Mayor claridad y menor retrogradaciónEspesante de salsas y
gelatinas
Hidroxi alquil éterOxido de Propileno
Mayor claridad y estabilidadAderezos de ensalada y rellenos para pays
Esterificados
� Acetilado Anhídrido acéticoMayor claridad, menor retrogradación y
formaciónAlimentos instantáneos
Ejemplos de almidones modificados y sus usos en alimentos
� Acetilado Anhídrido acético formaciónde películas y fibras
Alimentos instantáneos y congelados
� Monofosfatado Acido fosfóricoMayor estabilidad a ciclos de
congelamiento/descongelamiento
Alimentos congelados y fórmulas infantiles
� SuccinatadoAnhídrido octenil
succínicoCapacidad emulsificante
y estabilizante
Estabilizante de sabores en bebidas y aceites de ensaladas
encapsulante de ingredientes secados
por aspersión
Entrecruzados
� di-almidón fosfato
� di-almidón adipato
Oxicloruro de fósforo
Mayor estabilidad al calor,pH y ciclos de
congelamiento/descongelamiento
Amplia gama de alimentos enlatados y
congelados
Modificado de Ellis y col. (1998).
CAMBIOS EN EL ALMIDÓN PRODUCIDOS POR TRATAMIENTOS H IDROTÉRMICOS
GELATINIZACIÓN
GELACIÓN
RETROGRADACIÓN
Origen delalmidón
Rango de Temperatura de Gelatinización ° C
Papa (Tubéculo)
56 – 66
Raíz (Raiz) 58 – 70
Maíz (Cereal) 62 – 72
Trigo (Cereal) 52 – 63
Arroz (Cereal) 61 – 77
Almidón resistente (AR). El reconocimiento relativamente reciente de la digestión enzimática y adsorción
incompleta del almidón en el intestino delgado (Cummings y Englyst 1991; Englyst y col. 1992), alcanzando el intestino grueso, donde este es fermentado en un grado variable por la microflora (Asp, 1992), como un fenómeno normal ha incrementado el interés en la fracción no digerible del almidón (Cummings y Englyst 1991; Englyst y col. 1992).
Estos son llamados almidones "resistentes” y se definen como la suma de almidón y los productos de degradación de todos los almidones no adsorbidos en el intestino delgado de individuos sanos (Asp, 1992). intestino delgado de individuos sanos (Asp, 1992).
El AR se reconoce como un componente de hidratos de carbono no digeribles en los seres humanos, donde se ha demostrado ser un laxante suave, fermentado casi totalmente en el colon a ácidos grasos de cadena corta y que reduce el pH fecal y los ácidos secundarios de la bilis. Los ácidos grasos de cadena corta producidos, principalmente acetatos, propionatos y butiratos, estimulan el flujo sanguíneo del colon y la absorción de fluidos y electrólitos. El butirato es un alimento preferido para los colonocitos y, por otra parte, inhibe el desarrollo de las células de cáncer(Topping y Clifton 2001).
Clasificación de los tipos de almidón resistente (AR), fuentes de alimentos yfactores que afectan su resistencia para la digestión en el colón (Nugent 2005)
Tipo de ARDescripción Fuente de alimentos Resistencia minimizada
por:
AR1 Protegida físicamente(Englyst y otros 1992; Erlingen y col. 1993),
Granos y semillas enteros o parcialmentemolidos, legumbres
Molienda, masticado
AR2 Gránulos resistentes sin gelatinizar concristalinidad tipo B, levemente hidrolizado por α-amilasa. En los gránulos del almidón crudo, losalmidones están fuertemente empacados en unpatrón radial y son relativamente deshidratados.
Papas crudas, plátanos verdes, algunaslegumbres, maíz alto en amilosa
Procesamiento ycocinado de alimentos
AR3 Almidón retrogradado representa la fracción delalmidón más resistente y es principalmente amilosaretrogradada formada durante el enfriamiento delalmidón gelatinizado, el cual podría ser formado enalimentos cocidos que son almacenados a baja o a
Galletas y papas enfriadas, pan, hojuelas demaíz, alimentos con repetidos tratamientos decalor húmedo
Condiciones deprocesamiento
alimentos cocidos que son almacenados a baja o atemperatura ambiente (Englyst y otros 1992;Eerlingen y otros 1993). Diversos alimentos cocidosmediante el uso de calor húmedo contienen algo deAR3.
AR4Eerlinge y Delcour (1995) han agregadorecientemente una cuarta catego oría llamada AR4,o tipo IV, el cual es resultado de la modificaciónquímica que interfiere con la digestión de la enzima.El AR4 es el AR donde nuevos enlaces químicos,además de los enlaces ((1 →4) y ((1→6), sonformados. Son incluidos en esta categoría losalmidones modificados obtenidos por varios tipos otratamientos químicos que interfieren con ladigestión de las enzimas.Almidones modificados químicamente debido a laformación de enlaces cruzados
Alimentos en los cuales almidonesmodificados han sido utilizados
Menos susceptibilidada la digestibilidad invitro
En 1995, Goñi y col., resaltaron los beneficios del almidón resistente en la salud:
Disminución del contenido energético de la dieta,
El almidón tiene la ventaja de otorgar la sensación de saciedad al individúo. Esto hace que no se tenga apetitodespués de la comida y se esté saciado durante más tiempo.
No modifica los hábitos intestinales
Disminución de triglicéridos y colesterol y su papel preventivo del cáncer de colon.
Los alimentos ricos en almidón producen glucosa muy lentamente, así no se acumulan grandes concentraciones deglucosaen sangrey tampocodeinsulina comorespuestaa la glucosa. Esto puedebeneficiar a los enfermoscon alto
BENEFICIOS DEL AR
glucosaen sangrey tampocodeinsulina comorespuestaa la glucosa. Esto puedebeneficiar a los enfermoscon altoíndice de glucemia. Sin embargo, todavía, es difícil afirmar categóricamente esta influencia positiva del almidón enla glucemia.
Otros beneficios que puede otorgar al consumidor son elefecto prbiótico y simbiótico. Puede ayudar en laprevención de enfermedades, al actuar como potenciador delcrecimiento de probióticos
El AR no solo fortifica la fibra sino también imparte características especiales que no se obtienen en alimentos altosen fibra.
Es un laxante suave, fermentado casi totalmente en el colon aácidos grasos de cadena corta y que reduce el pH fecaly los ácidos secundarios de la bilis.El butirato es un alimento preferido para los colonocitos y,por otra parte, inhibe el desarrollo de las células decáncer. Son benéficos para todos los individuos, especialmente para personas con diabetes tipo II.
Útil en productos para celiacos y en productos para terapia de rehidratación oral.
Los ingredientes de RS tienen usos en muchos productos alimenticios tales como panes,muffins, pastas, y cereales de desayuno, entre otros.Además, RS proporciona fibra dietéticay propiedades sensoriales que son aceptables y apetecible a los consumidores (Brown, 2004).
De acuerdo con Baixauli y col.(2008),los muffins complementados con el 20% de RS fueronmás suaves que los muffins del control.
Las evaluaciones sensoriales de los pudines de la leche conteniendo de1 hasta el 4% de RSindicaron que el grado de aceptabilidad total de los pudines de la leche que contenían el 4%de RSfue 4.5 en una escala hedónica de 9 puntos.
La incorporación de el 1% de RS en pudinesde lechedio lugar a un grado de aceptabilidadLa incorporación de el 1% de RS en pudinesde lechedio lugar a un grado de aceptabilidadtotal de 6.6 (Ares y otros, 2009)RS es paleatable, blanco en color, de pequeño tamaño departícula uniforme, mejora la textura en productos cocinados al horno,
Presenta baja capacidad de retención de agua, buenas características demezclado, extrudebien con buenas características de expansión, mejora la crujencia, baja densidad a granel,proporciona ventajas nutricionales, y oportunidad para desarrollar alimentos innovadoresy creativos(Brown, 2004; Patil, 2004).
RS también se ha utilizado en formulaciones debarras alimenticias para diabéticos.
En Australia, un pan blanco fortificado con maíz alto en RS aumentó el contenido dietéticode la fibra a partir de ~3% a 5.6%. Esto permitió la comercialización del pan comoconteniendo una fibra más dietética que el pan de multi-grano (Brown, 2004).
El pan blanco fortificado con RS dio lugar a características físicas mejoradas.La adición deRS, mejoró el volumen del pan, con una corteza más ligera, de textura uniforme, y decontenidodietéticoelevadode fibra (Brown, 2004).contenidodietéticoelevadode fibra (Brown, 2004).
Algunas barras de nutrición tales como Choice DMNutrition Bar and Glucerna Snack Barincluyen RS en la etiqueta.
Enlaces entrecruzadosEnlaces entrecruzadosConsisteConsiste enen usarusar reactivosreactivos bifuncionalesbifuncionales oo polifuncionalespolifuncionales capacescapaces dede
reaccionarreaccionar concon dosdos oo másmás gruposgrupos diferentesdiferentes hidroxilohidroxilo enen elel mismomismo oodiferentediferente polímeropolímero dede almidónalmidón..
FOSFATACIÓNFOSFATACIÓN
CHCH OHOH POCLPOCLAlmidónAlmidón
CHCH22OHOHOO
OO
Los enlaces covalentes se entrecruzan y vinculan dando mayor fuerza a laestructura granular
AlmidónAlmidón
CHCH22OHOHOO
++22POCL3OCF
POCL3OCF
AlmidónAlmidón
CHCH22OO
PP
OO
OO
OO
O- Na+O- Na+OH-OH-
Na3P3O9TMS
Na3P3O9TMS
AlmidónAlmidón
↑↑ ClaridadClaridad
↑↑ VViscosidadiscosidad
↑↑AdhesividadAdhesividad
AlmidonesAlmidones FosfatadosFosfatados
AderezosAderezos
Los Los almidonesalmidones fosfatadosfosfatados se se aplicanaplican en:en:
CHCH22OHOHOO
PPPP
OOOO
OOOONaNa+ + OO--NaNa+ + OO--
↑↑ EstabilidadEstabilidad aa lala descongelacióndescongelación
↑↑ ResistenciaResistencia alal ácidoácido,, álcaliálcali yy otrosotros productosproductos químicosquímicos
↓↓ SinéresisSinéresis
AderezosAderezos
SalsasSalsas
RellenoRelleno dede frutasfrutas parapara paypay
PudínPudínAparienciaApariencia homogéneahomogénea,, viscosidadviscosidad yy consistenciaconsistencia
CHCH22OO
OOOO
EsEs unun bioreactorbioreactor dede HTHT--STST porpor laslastransformacionestransformaciones físicas,físicas,químicasquímicas yy bioquímicasbioquímicasqueque ocurrenocurren concon elel
PRODUCCIÓN DE AR TIPO IVPRODUCCIÓN DE AR TIPO IVEXTRUSIÓNEXTRUSIÓN
AlimentaciónMP
queque ocurrenocurren concon elelmaterial,material, queque realiza,realiza, alalmismomismo tiempo,tiempo, funcionesfuncionesdede transporte,transporte, mezclado,mezclado,corte,corte, orientación,orientación,expansiónexpansión yy formadoformado deldelmaterial,material, aa presiónpresión yytemperaturastemperaturas controladascontroladas..
Tornillo
Cortador
Producto
EXTRUSOREXTRUSORAlimentación
Chaqueta deenfriamiento
Chaqueta de calentamiento
Transductor de presión
Termopares
Dado
Termopar dedescarga
Placa de retención
Estrias delbarril
Sección decocción
(de alta presión)
Sección detransición
Sección de alimentación
Tornillo con el diámetro de la
raíz incrementado
Motor yMotorreductor
↑↑ flexibilidadflexibilidad yy versatilidadversatilidad↓↓ costoscostos dede procesoproceso$$ enen lala compracompra dede otrosotros equiposequiposEficienciaEficiencia energéticaenergética
EstructuraEstructura granulargranular sese pierdepierdeCristalesCristales nativosnativos sese fundenfundenMacromoléculasMacromoléculas sese rompenrompen parcialmenteparcialmente
Ventajas:Ventajas: Características estructurales se modifican:Características estructurales se modifican:
Objetivo General
Obtener almidones resistentes de papa mediante fosfataciónpor extrusión y evaluar el comportamiento de éstos en lapreparación de yogurt.
Justificación
Los procesos convencionales de preparación de AR tipo IVrequieren un exceso de reactivos y la posterior remoción de losexcesos de estos que no reaccionaron, que pueden ser explosivos ypueden causar contaminación ambiental, incrementando los costosde producción.Patentes reportadas. Maíz con alta amilosa. Reacciones decalentamiento enfriamiento, almidones modificados. Aprox 50% deAR
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Establecer las condiciones del proceso de fosfatación por extrusión(temperatura de proceso y contenido de humedad) en la obtención dealmidones resistentes de papa.
2. Obtener almidón resistente de papa utilizando el procesode fosfatación porextrusión con base en las mejores condicionesestablecidas,ademásdeextrusión con base en las mejores condicionesestablecidas,ademásdefosfatación convencional con propósitos de comparación.
3. Caracterizar los almidones resistentes de papa obtenidos por estos procesoscon base en algunas propiedades químicas, fisicoquímicas,reológicas yestructurales.
4. Evaluar en formulaciones de yogurt el comportamiento fisicoquímico,reológico y sensorial de la adición de los almidones resistentes obtenidos.
MaterialesMateriales
�Almidón de papa
�Trimetafosfato de sodio yTripolifosfato de sodio(Sigma-AldrichQuímica)
25 ºC25 ºC
FosfataciónFosfatación deldel almidónalmidón dede papapapa usandousando elelmétodométodo convencionalconvencional::
5 g de NaCl + 6 g (STMP/STPP) 99:15 g de NaCl + 6 g (STMP/STPP) 99:1+ 70 mL de agua + 50 g de almidón+ 70 mL de agua + 50 g de almidón
Agregar NaOH 1MAgregar NaOH 1M(pH 11)(pH 11)
agitación por 3 horasagitación por 3 horas
Secado del residuoSecado del residuo(40(40°°C / 24 h)C / 24 h)
Pulverizado en mortero Pulverizado en mortero < malla # 60 (0.25 mm)< malla # 60 (0.25 mm)
LimLim and and SeibSeib 19931993
agitación por 3 horasagitación por 3 horas
15% de humedad15% de humedad
Calentar la suspensiónCalentar la suspensión(130 (130 °°C / 2 h)C / 2 h)
Enfriar a temperatura Enfriar a temperatura ambienteambiente
Centrifugado a 15 000 x gCentrifugado a 15 000 x g(10 min)(10 min)
Dispersado en 100 mL Dispersado en 100 mL de Hde H22OdOd
Filtrado al vacíoFiltrado al vacío
Lavado con 100 mL Lavado con 100 mL H2O desionizada (4x)H2O desionizada (4x)
Woo y Seib 2002Woo y Seib 2002
M5
Diapositiva 23
M5 Semi-moist reaction with STMP/STPP. Wheat starch (50.0 g, db) was stirred in water (70.0 mL) at 25°C containing 2.5 g of sodium
sulfate (5.0%, sb) and 2.0 or 4.0% of 99:1 (w/w) mixture of STMP/STPP (Lim and Seib 1993). The slurry was adjusted to pH 11.0 by
adding 1.0M sodium hydroxide and then stirred 1 hr. The
entire slurry was dried to <15% moisture content in a dish (d = 96.8 mm, h = 11.1 mm) before heating 2 hr at 130°C in a forced
convection oven. The reacted solids were cooled to room temperature and dispersed in distilled water (100.0 mL). The cross-linked
starch was isolated as before.
The starch was recovered by centrifuging
(15,000 x g, 10 min), washing with water (100.0 mL, 4x), and drying at 40°C.Maricruz, 05/10/2006
Proceso de extrusiónProceso de extrusión::
Perfil (55, 70, 90Perfil (55, 70, 90--160 ºC) 160 ºC)
Relación de compresión de 2:1 Relación de compresión de 2:1
Velocidad de rotación de tornillo de 85 rpm Velocidad de rotación de tornillo de 85 rpm
Dado de 5 mm Dado de 5 mm
FFosfataciónosfatación deldel almidónalmidón dede papapapa usandousando elelprocesoproceso dede extrusiónextrusión::
Acondicionamiento del almidón nativo
Trimetafosfato de sodioTripolifosfato de sodioHumedad (18-30%)
Procesamiento en extrusor
Secado (40 ºC) y molido (malla 60) Análisis
Temperatura (90-160 °C)
MartínezMartínez--Bustos y otros 2003 Bustos y otros 2003
Preparación de Preparación de yogurt (yogurt (LactelLactel))Primeramente se estandarizó el porcentaje de grasa de la leche a 3% con uncontenido de sólidos totales de 13%.
Se utilizaron niveles de almidón resistente de 1, 3 y 5% obtenidos por el procesoconvencional y por extrusión, así como un control sin almidó n resistente.
Se separaron volúmenes de 200 mL de leche ya estandarizada en r ecipientes deplástico con tapa para cada muestra y se calentó en baño María hasta llegar a35ºC. Una vez alcanzada la temperatura se agregaron las muestras en polvo dealmidón resistente agitando con un Braun Multipractic por e spacio de 1 min.
Keogh y O´Kennedy 1998
Luego, fueron homogeneizadas a 35 ºC y pasteurizadas a 85 ºC por 20 min, enbaño María.
Posteriormente las muestras fueron retiradas del baño y dej adas enfriar hasta 45ºC para adicionar cultivos lácticos (L. delbrueckii subsp. bulgaricus (1.5 p/p) y S.thermophilus (0.2 p/p) y agitadas para una buena incorporación.
Finalmente fueron incubadas por 3 h en baño María a 45 ºC o hasta alcanzar unpH de 4.50±0.05 y enfriadas en una cámara de refrigeración a 4 ºC durante unmínimo de 18 h para su posterior análisis.
Métodos analíticosMétodos analíticos�� Características Características fisicoquímicas (almidón fisicoquímicas (almidón fosfatado):fosfatado):
IEIE
DADA
IAA a 30 y 70 IAA a 30 y 70 °°CC
ISA a 30 y 70 ISA a 30 y 70 °°CC
ColorColor
MétodosMétodosanalíticosanalíticos� Características químicas:
Grado de sustitución (GS) Chang y Lii (1992)
ContenidoContenido dede fósforofósforo
( )(162 ) / 3100 124= −GS P P
Shin y otros 2004
[Glucosa] Glucosa oxidasa
AlmidónAlmidón ResistenteResistente
Métodosanalíticos• Características Estructurales:
RVARVA
MicroscopiaMicroscopiaelectrónicaelectrónicadedebarridobarrido
DifractometríaDifractometríadederayosrayos--XX
Métodosanalíticos• Características Térmicas:
CalorimetríaCalorimetría diferencialdiferencial dede barridobarrido
Temperatura inicialTemperatura inicial
ParedesParedes--López y otros 1992López y otros 1992
Temperatura inicialTemperatura inicial
Pico de temperaturaPico de temperatura
Temperatura final Temperatura final
Entalpía de transición (Entalpía de transición (δδH)H)
Calentamiento: 10 Calentamiento: 10 ooCC/ min/ minCalentamiento: 10 Calentamiento: 10 ooCC/ min/ min
(20(20--120 ºC)120 ºC)
Métodosanalíticos• Características sensoriales Lactel:
Escala hedónica de 9 puntos
AparienciaApariencia
Sabor
Textura
Aceptación general
DISEÑO EXPERIMENTAL DISEÑO EXPERIMENTAL
Diseño central compuesto Diseño central compuesto rotablerotable
•• 13 pruebas con 5 repeticiones en el punto central 13 pruebas con 5 repeticiones en el punto central
•• 22 variablesvariables independientesindependientes:: contenidocontenido dede humedadhumedad yy
Metodología de superficie de respuestaMetodología de superficie de respuesta
DesignDesign ExpertExpert ((StatStat--EaseEase 2005) versión 7.0.0.12005) versión 7.0.0.1
•• 22 variablesvariables independientesindependientes:: contenidocontenido dede humedadhumedad yytemperaturatemperatura dede extrusiónextrusión
•• 5 niveles de variación con un 5 niveles de variación con un αααααααα de 1.414 de 1.414
Diseño experimental del estudio de extrusión para dos factores.
TRATAMIENTO VARIABLES INDEPENDIENTES
CODIFICADAS DECODIFICADAS
X1 X2 TEMP HUM
1 -1 -1 100.25 19.76
2 -1 1 100.25 28.24
3 1 -1 149.75 19.76
4 1 1 149.75 28.244 1 1 149.75 28.24
5 0 -1.414 125 18
6 0 1.414 125 30
7 -1.414 0 90 24
8 1.414 0 160 24
9 0 0 125 24
10 0 0 125 24
11 0 0 125 24
12 0 0 125 24
13 0 0 125 24
TEMP= Temperatura de extrusiónHUM= Contenido de humedad
1.62
1.70
1.77
1.85
1.93
IE
ÍNDICE DE EXPANSIÓNÍNDICE DE EXPANSIÓN
18.021.0
24.027.0
30.0
90.0 107.5
125.0 142.5
160.0
1.62
Los almidones fosfatados por extrusión mostraron mayor índice de expansión a altas temperaturas y bajas humedades.
18.00 21.00 24.00 27.00 30.00
90.00
107.50
125.00
142.50
160.00
1.67
1.72
1.77
1.82
1.87
IAA 30 °C
IAA 30IAA 30°°CC
3.38
4.15
4.93
5.70
Aumentos en la temperatura de extrusión y reducciones en el contenidos de humedad resultaron en disminución en valores de IAA.
18.0 21.0
24.0 27.0
30.0 90.0107.5
125.0142.5
160.0
2.60
18.00 21.00 24.00 27.00 30.00
90.00
107.50
125.00
142.50
160.00
3.14
3.63
4.12
4.62
5.11
ISA 30°C
ISA 30ISA 30°°CC
5.50
7.08
8.65
10.23
11.80
160.0010.69
18.021.0
24.027.0
30.0
90.0 107.5
125.0 142.5
160.0
5.50
Aumentos en latemperatura de extrusión ydisminuciones en loscontenidos de humedadresultaron en aumentos envalores de ISA 18.00 21.00 24.00 27.00 30.00
90.00
107.50
125.00
142.50
160.00
6.57
7.60
8.63
9.66
10.69
∆∆EE
∆∆EE
4.00
6.75
9.50
12.25
15.00
160.00
11.5113.21
Los valores de ∆E aumentaron con incrementos en temperatura de extrusión y decrementos en contenido de agua.
18.021.0
24.027.0
30.0
90.0 107.5
125.0 142.5
160.0
4.00
18.00 21.00 24.00 27.00 30.00
90.00
107.50
125.00
142.50
6.39
6.39
8.09
9.80
11.51
GSGS
GSGS
0.0190
0.0212
0.0235
0.0258
0.0280
Los valores de GS de losalmidones fosfatados por extrusiónaumentaron al incrementar latemperatura de extrusión ycontenido de humedad.
18.021.0
24.027.0
30.0
90.0 107.5
125.0 142.5
160.0
18.00 21.00 24.00 27.00 30.00
90.00
107.50
125.00
142.50
160.00
0.0205258
0.0220052
0.0234846
0.024964
0.0264434
ARAR
ARAR
80.10
81.98
83.85
85.73
87.60
160.0086.3229
Los valores de AR de los almidonesfosfatados por extrusión mostraronun contenido de 79.89-87.07 %,resultando en un aumento alincrementar la temperatura deextrusión y contenido de humedad.
18.021.0
24.027.0
30.0
90.0 107.5
125.0 142.5
160.0
80.10
18.00 21.00 24.00 27.00 30.00
90.00
107.50
125.00
142.50
160.00
81.3508
82.5938
83.8368
85.0799
86.3229
OPTIMIZACIÓNOPTIMIZACIÓN
125.0
142.5
160.0
AR=87.07
AR=87.07
GS=0.02
TE
MP
ER
AT
UR
A °C
El área de superposiciónestá entre 90.3 a 107.4 °Cde temperatura deextrusión y entre 23.2 a30% de contenido dehumedad.
18.0 21.0 24.0 27.0 30.0
90.0
107.5
125.0 AR=87.07
IAA 30°C=5
HUMEDAD %
TE
MP
ER
AT
UR
A
AR= 83.6%; GS= 0.01925;IAA= 4.94%.
• MEB: Características Estructurales
Almidón de papa
Almidón de papafosfatado convencionalmente
Almidón de papafosfatado por extrusión
Características Fisicoquímicas del Yogurt
Fuente pH ISb Viscosidad (cp)
Almidón de papa fosfatado por extrusión
4.09±0.003a 20.9±0.06a 12600±100a
Características generales del yogurt elaborado con almidón de papafosfatado por los métodos de extrusión y convencional, así como uncontrola.
extrusión
Almidón de papa fosfatado convencionalmente
4.14±0.002a 22.7±0.09a 11300±100b
Control 4.22±0.002a 33.1±0.12b 10600±200c
aMedias dentro de una misma columna con letras diferentes significa diferencia estadística(p≤0.05).bIS=Índice de sinéresis
Características Sensoriales del Yogurt
FuenteCalificación del yogurt
Color Sabor TexturaAceptación
generalAlmidón de papa
5.73±0.46a 5.53±0.55a 5.53±0.19a 5.71±0.84a
Evaluación sensorial del yogurt elaborado con almidón de papa fosfatadopor los métodos de extrusión y convencional, así como un controla.
Almidón de papafosfatado por extrusión
5.73±0.46a 5.53±0.55a 5.53±0.19a 5.71±0.84a
Almidón de papafosfatadoconvencionalmente
5.16±0.36b 5.15±0.62b 5.06±0.24b 5.29±0.66b
Control 4.7±0.17c 4.73±0.41c 4.8±0.2b 4.56±0.78c
aLetras diferentes en una misma figura significa diferencia estadística(p≤0.05).
CONCLUSIONES
Los almidones fosfatados por extrusión mostraron mayor índice deexpansión a altas temperaturas y bajas humedades. Incrementos entemperatura de extrusión y decrementos en contenidos de humedadresultaron en aumentos en valores de ISA y disminución en valores deIAA. Los valores de∆E aumentaron con incrementos en temperatura deextrusión y decrementosencontenidodeagua.extrusión y decrementosencontenidodeagua.
El proceso de extrusión resultó eficiente en la introducción de gruposfosfatos al almidón de papa; en el cual, el grado de sustitución fue mayoren comparación con el proceso convencional de fosfatación.
CONCLUSIONES
Se determinaron las condiciones óptimas de procesamiento delalmidón fosfatado por extrusión, encontrando las mejor región
Los valores de AR de los almidones fosfatados por extrusiónmostraron un contenido de 79.89-87.07 %, resultando en unaumento al incrementar la temperatura de extrusión y contenidode agua.
almidón fosfatado por extrusión, encontrando las mejor regióncomprendida entre 90.30 a 107.38 °C de temperatura deextrusión y entre 23.16 a 29.96% de contenido de humedad.
Es posible incrementar el contenido de AR en alimentos pormodificación de las condiciones de procesamiento tales como pH,temperatura y tiempo de calentamiento, extrusión.
CONCLUSIONES
Los resultados de la evaluación sensorial mostraron que esposible utilizar el almidón fosfatado por extrusión comoaditivo para la elaboración de yogurt natural generandoproductos aceptables en términos de aceptación general y entérminos de atributos tales como sabor y textura y color.términos de atributos tales como sabor y textura y color.Además, la aceptación general del producto evaluado fuemayor (p<<<<0.01) comparado que el elaborado con el almidónfosfatado convencionalmente y el yogurt comercial.