Almidones A limentarios

«En Todo asunto de sabiduría e inteligencia… los halló diez veces mejores» (Daniel 1:20)

XII Congreso Nacional de Ciencia y Tecnología de Alimentos

Universidad Peruana Unión - JuliacaEP Ingeniería en Industrias Alimentarias

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Almidones Alimentarios

Prof. Dr. Augusto Pumacahua Ramos

Almidones alimentarios. Prof. Dr. Augusto Pumacahua



• Mostrar las diferentes aplicaciones del almidón de uso alimentario.

• Presentar las diversas técnicas de determinación de propiedades de los almidones de uso alimentario

• Incentivar a realizar estudios con los almidones de las diferentes fuentes botánicas de nuestra región


Objetivo



• Polímeros más abundantes que la naturaleza nos ofrece.• Compuestos de dos moléculas: Amilosa y amilopectina


Introducción



• Amplio uso en las industrias alimentarias, industria textil, industria cosmética, industria farmacéutica, industria papelera, industria química, etc.

• Posibilidad de ser modificados para usos especificos em la industria alimentaria.


Introducción



Caracterización en sus propiedades físicas, fisicoquímicas, reológicas, químicas y térmicas. Como: morfología, rugosidades, distribución de tamaño de partículas, cristalinidad, propiedades térmicas, comportamiento de pasta, contenido de amilosa e amilopectina, entre otras características.

(Charoenkul, Uttapap, Pathipanawat, & Takeda, 2011; Ibañez et al., 2007; JianYa Qian & Manfred Kuhn, 1999; Kong, Bao, & Corke, 2009; Rocha, Demiate, & Franco, 2008; Tang et al., 2002; Wani et al., 2012).


Introducción



Los almidones tienen propiedades que pueden ser modificados para uso alimentario. Las modificaciones pueden ser químicas, físicas y enzimáticas.Modificaciones químicas: Oxidación, hidrolisis acida, entrecruzamiento, esterificación.Modificaciones físicas: pre gelatinización, sinéresis, extrusión y secado.Modificaciones enzimáticas


Modificación de almidones para uso alimentario



Mayonesa, Cremas, Mostaza, Kétchup, Dulces en pasta, Mezclas para sobremesa, Sopas, Galletas, Caramelos e confitería, Panes, Alimentos congelados, Fideos, Sobremesas lácteas, Yogures y bebidas lácteas, Quesos, Alimentos infantiles, Embutidos.


Aplicación en la industria alimentaria



• Microscopia Electrónica de Barredura• Microscopia de Fuerza Atómica• Analizador de distribución de tamaño de partículas• Espectroscopia de Infrarrojo con Transformada de Fourier• Espectroscopia de Rayos-X• Termo gravimetría• Calorimetría Diferencial Exploratoria• Analizador Rápido de Viscosidad• Reómetro de placas


Equipos instrumentales para determinación de propiedades



Una cinta doble cara es colada en el suporte conductor de electrones y el almidón es esparcido en la cinta. Los almidones son revestidos con oro durante 60 s a 50 mA usando un ion E 102 por pulverización catódica (Hitachi Ltd., Tokio, Japón).Examinados bajo las siguientes condiciones: voltaje de 15.0 kV, corriente de emisión de 100 mA, alto vacuo (10,4 Pa), distancia de trabajo de 18.9 – 19.9 mm e aumento de 200 hasta 50 mil veces.


Microscopia Electrónica de Barrido (MEB)




Ejemplo: Almidones de quinua




Ejemplo: Almidón de Mirabilis jalapa




Ejemplo: Almidón de cañihua




Ejemplo: Almidón de Maca



Topografía o Rugosidades (R) de interés como; la media aritmética de las alturas (Ra), la raíz cuadrática media de las alturas (Rq) y el diámetro medio de las partículas.

Visualizaciones en 3D.

Se prepara una pastilla de 50 mg de almidón mediante pastillador de presión o mediante secado de una suspensión en una lámina.(Oliveira, Albuquerque, & Cruz, 2012).


Microscopia de Fuerza Atómica (MFA)




Ejemplo: Quinua




Ejemplo: Cañihua




Ejemplo: Mirabilis



El analisador de tamaño de partícula es por difração a laser (Fonte de luz de He-Ne laser 633 nm, Máx 4 mW).Muestras de 50 mg de almidon son suspendidas en 25 ml de água destilada.Para tener una dispersion completa de los grânulos, la muestra es colocada en mezclador de ultrasonido durante 5 minutos a temperatura ambiente (20 a 25°C).


Analizador de distribución de tamaño de partículas




Analizador de distribución de tamaño de partículas

615.2 712.4 825 995.4 1106.405

10152025303540

Diameter/ nm

Inte

nsity

/ %




Difractómetro de rayos-X

Las muestras son dispersas en una célula de vidrio rectangular conteniendo un bajo relieve de (20 x 20 mm, espesor de 0,15 centímetros). Los parâmetros fueron: Tensão de aceleracion de 40 kV y corriente de 30 mA, digitalización del angulo de difración (2 theta) de 3 e 80° con velocidad de 2°/min y paso de 0.02°, radiación de CuKa (λ=1,5406 Å).





El porcentaje de cristalinidad se calculada por la siguiente ecuación (1) (Tattiyakul, Naksriarporn, & Pradipasena, 2010):

(1)

Donde %C é a porcentaje de cristalinidade, AC e AT son las áreas cristalinas y total respectivamente.




Espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier

Según Smiths et al., (1998), se usa para determinar la cristalinidad del almidón a nivel molecular. El cociente de las longitudes de onda 1.045 cm -1 de la porción cristalina y 1022 cm-1 de la región amorfa mayor que 1,0 se relaciona con una mayor proporción de material cristalino. Un espectro de infrarrojos con transformada de Fourier (FTIR) IR SHIMADZU PRESTIGE 21 (Graseby Specac-Ltd., UK) puede ser utilizados. Son realizados 32 barridos para cada muestra con una resolución de 4 cm -1 y 25 ° C.





Longitudes de ondaAlmidon de Mirabilis j. Almidon de cañihua

1047 1.09 0.621022 1.50 0.82

cristalinidade 1.38 1.33




Termogramimetria (TGA) y termogravimetria diferencial (DTGA)

Las propiedades térmicas o resistencia a la temperatura se determinan mediante termogravimetría utilizando un TA Instruments modelo 2.960 SDT con atmósfera dinámica en aire sintético con un flujo de 100 ml min-1, velocidad de calentamiento 10 ° C min -1 a 600 ° C. La muestra puede ser de aproximadamente 7 mg en un crisol de alúmina (Al2O3) para la referencia y la muestra.




Termogravimetria (TGA) y termogravimetria diferencial (DTGA)




Calorimetro diferencial exploratório (DSC)

La temperatura de gelatinización de los almidones se determinan utilizando un DSC. Las muestras se calientan de 25 a 90 ° C a una velocidad de calentamiento de 10 ° C / min flujo de aire y nitrógeno a 150 mL / min. La calibración es con Indio al 99,99% de pureza, temperatura de 156,6 ° C y ∆h de 28,56 J / g.




Calorimetro diferencial exploratório (DSC)




Analizador Rápido de Viscosidad (RVA)

En la determinación de propiedades de la pasta se utiliza un Analizador Rápido de Viscosidad (serie 4, RVA-4 Newport Scientific Australia). Dispersiones de almidón con 8% (w / v) de concentración se utiliza (2,25 g en 28 ml de agua destilada). El calentamiento y enfriamiento dura 23 minutos, y 1 min a 50 ° C, calefacción de 50 a 95 ° C a 6 ° C / min, mantenido a 95 ° C durante 5 min y enfriamiento a 95 a 50 ° C a 6 ° C / min y finalmente se mantiene a 50 ° C durante 2 min.




Analizador Rápido de Viscosidad (RVA)




Reometro de placas

La funcionalidad del almidón después de gelificación o modificaciones en los alimentos es estudiado por la reologia. De determina los tipos de fluido, desde Newtonianos y no Newtonianos. Generalmente se prepara geles del almidón en 3 concentraciones (2, 6 y 10 %) y se somete a cizallamiento entre dos placas concéntricas con calentamiento y enfriamiento. Se determinan las viscosidades del gel y otros parámetros.




Reometro de placas

0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500

100

200

300

400

500

600

700

Ida10%

Volta10%

Ida210%Ida6%

Ida2%

Tasa de deformación

Tens

ión

de c

izalla




Biodiversidad y fuentes de almidones




Biodiversidad y fuentes de almidones

El Perú debe ser autosostenible en investigacionesLos gobiernos locales y regionales deben preocuparse por los valores agregados a nuestras materias primas.



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Prof. Dr. Augusto Pumacahua Ramos


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