Pdf Almidon Pregelatinizado

CARACTERIZACIÓN DE MEZCLAS DE ALMIDONES DE MANGO Y PLÁTANO

PREGELATINIZADOS MEDIANTE DIFERENTES CONDICIONES DE EXTRUSIÓN

CHARACTERIZATION OF PREGELATINIZED BLENDS OF MANGO

AND BANANA STARCHES WITH DIFFERENT EXTRUSION CONDITIONS

Nancy Manrique-Quevedo1, Rosalía A. González-Soto1, Madian Othman-Abu-Hardan2,

Francisco J. García-Suárez1 y Luis A. Bello-Pérez1

1

Centro de Desarrollo de Productos Bióticos del IPN. Km. 8.5 Carretera Yautepec-Jojutla. 62731. Colonia San Isidro. Yautepec, Morelos, México (labellop@ipn.mx). 2Division of Food Sciences. University of Nottingham. Sutton Bonington Campus. Loughborough LE12 5RD, UK.

RESUMEN

Se prepararon almidones pregelatinizados (AP) a partir de mezclas de almidones de plátano y mango usando un extrusor de doble tornillo. Las variables independientes fueron ambos almidones y la velocidad del tornillo. Se estudiaron las características moleculares de los AP mediante difracción de rayos X y espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier. También se determinó grado de gelatinización, índice de absorción en agua (IAA), índice de solubilidad en agua (ISA), y el contenido de almidón resistente (AR). Los almidones nativos de plátano y mango presentaron un patrón de difracción de rayos X tipo C y A, el cual se perdió en el proceso de extrusión. Estos resultados se corroboraron con el estudio de espectroscopia de infrarrojo, ya que la relación de absorbancias en los AP fue <1, indicando que se perdió la cristalinidad. El IAA y el ISA aumentaron a medida que la velocidad del tornillo y el porcentaje de almidón de mango en la mezcla se incrementaron. Se obtuvo una gelatinización casi completa en todas las muestras extrudidas. El contenido de AR se incrementó a medida que aumentó el contenido de almidón de plátano en el AP. Se obtuvieron AP con propiedades funcionales y un contenido de AR que sugiere aplicaciones en la industria de alimentos como un ingrediente nutraceútico.

Palabras clave: Musa paradisiaca, Manguifera indica, almidón modificado, difracción de rayos X, espectroscopia de infrarrojo.

INTRODUCCIÓN

E

l almidón es la principal fuente de carbohidratos en la dieta humana; por sus propiedades fisicoquímicas y funcionales se ha usado en diferentes

industrias como la de alimentos, farmacéutica, petrolera y textil. En los alimentos, recientemente ha destacado su uso como ingrediente nutraceútico debido a las propiedades de la fracción almidón resistente (AR), que por resistir el ataque de las enzimas amilolíticas se fermenta en el colon. Por tanto, a los productos de

Recibido: Agosto, 2006. Aprobado: Abril, 2007.

Publicado como ARTÍCULO en Agrociencia 41: 637-645. 2007.

ABSTRACT

Pregelatinized starches were obtained by blending banana and mango starches in a twin-screw extruder. The amount of both starches in the blend and the screw speed were independent variables. Molecular characteristics of pregelatinized starches were assessed by X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy. Additionally, the gelatinization degree, water absorption index (WAI), water solubility index (WSI) and resistant starch (RS) content were tested. Native banana and mango starches showed a C- and A- type X-ray diffraction pattern, which was lost in the extrusion process. These results agree with the infrared spectroscopy study, since the absorbance ratio in the pregelatinized starches was <1, indicating that the crystallinity was lost. The WAI and WSI increased with the increase in screw speed and mango starch level. The extruded samples had an almost complete gelatinization. RS content increased when banana starch in the blend was higher. The obtained pregelatinized starches had functional properties and RS content that suggest some industrial food applications as a nutraceutical ingredient.

Key words: Musa paradisiacal, Manguifera indica, modified starch, X-ray diffraction, infrared spectroscopy.

INTRODUCTION

S

tarch is the main source of carbohydrates in the human diet; because of its physicochemical and functional properties, it has been used for different applications such as the food, pharmaceutical, petrochemical and textile industries. In foods, recently its use has been outstanding as a nutraceutical ingredient due to the properties of the resistant starch (RS) fraction, which resists the attack of the amylolytic enzymes, and thus ferments in the colon. Therefore, the products of this fermentation (short chain fatty acids) are attributed with beneficial effects similar to those of soluble dietary fiber (Tovar et al., 2006).

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Starch is an important fraction in a great number of agricultural products, such as cereals, legumes, dicha fermentación (ácidos grasos de cadena corta) se les atribuye efectos benéficos similares a los de la fibra dietética soluble (Tovar et al., 2006).

El almidón es una fracción importante en numerosos productos agrícolas como cereales, leguminosas, tubérculos, y algunas frutas como el plátano y el mango, que en estado verde o inmaduro alcanzan concentraciones importantes de este polisacárido (BelloPérez y Paredes-López, 1999). Es importante obtener almidones desde fuentes no convencionales, ya que es una alternativa tecnológica para usar recursos agrícolas poco utilizados, y porque esos nuevos almidones podrían presentar propiedades funcionales mejores o diferentes (Bello-Pérez et al., 1999).

El almidón nativo generalmente no tiene las características (propiedades espesantes limitadas, alta tendencia a la retrogradación y pérdida de agua, etc.) requeridas por la industria. Por tanto, se han estudiado estrategias para mejorar sus propiedades, y una de ellas es la mezcla de almidones nativos para obtener el efecto sinergístico que ésto tiene sobre sus propiedades funcionales (Bello-Pérez et al., 2001; Nocelo-Cen y Betancur-Ancona, 2005). Otra estrategia es la modificación mediante tratamientos físicos, desde los cuales se pueden obtener almidones pregelatinizados (AP) (González-Parada y Pérez-Sira, 2003). Los AP tienen una amplia aplicación en la industria de alimentos, ya que pueden ser fácilmente solubilizados en agua, mejorando las características de viscosidad y textura de los productos a los que se adicionan. Los AP se usan como aditivos estabilizantes, retenedores de humedad y espesantes (Martínez-Bustos et al., 2005). En la industria de alimentos, los almidones se usan en la elaboración de alimentos infantiles, en la producción de sopas y atoles instantáneos, y como relleno en productos de repostería; en la industria farmacéutica se usan para elaborar pastillas (BeMiller, 1997). En la industria hay diversos métodos para obtener AP: los de naturaleza física como secado por tambor, calentamiento por microondas, calentamiento óhmico, autoclave (Martínez-Bustos et al., 2005) y extrusión (Thomas y Atwell, 1999).

La extrusión es un proceso térmico-mecánico con el que se plastifican y cuecen materiales que contienen biopolímeros, como el almidón, por la acción combinada de presión, calor y esfuerzo de corte (Pólit-Corral, 1996). Durante la extrusión ocurre una fragmentación del gránulo de almidón, que ocasiona la liberación y despolimerización de sus dos componentes principales: la amilosa y la amilopectina. Las transformaciones que sufre el almidón dentro de un extrusor se pueden analizar a nivel granular, cristalino o molecular (Wen et al., 1990). Cuando los almidones extrudidos se dispersan en agua, sus principales propiedades funcionales son tubers, and some fruits such as banana and mango, which in their green or unripe state reach important concentrations of this polysaccharide (Bello-Pérez and Paredes-López, 1999). It is important to obtain starches from unconventional sources, given that it represents a technological alternative for using agricultural resources that are infrequently used, and because these new starches could present functional properties that are superior to or different from those of traditional sources (Bello-Pérez et al., 1999).

Native starch does not generally have the characteristics (limited thickening properties, high tendency of retrogradation and water loss, etc.) required by industry. Therefore, strategies have been made to improve its properties, one of which is the blend of native starches in order to obtain the synergistic effect that is produced over its functional properties (Bello-Pérez et al., 2001; Nocelo-Cen and BetancurAncona, 2005). Another strategy is the modification through physical treatments from which pregelatinized starches can be obtained (PS) (González-Parada and Pérez-Sira, 2003). The PS have a broad application in the food industry, as they can be easily solubilized in water, improving the characteristics of viscosity and texture of the products to which they are added. The PS are used as stabilizing additives, moisture retainers and thickeners (Martínez-Bustos, et al., 2005). In the food industry, starches are used in the elaboration of baby foods, in the production of soups and instant corn flour mixes, and as filling in dessert products; in the pharmaceutical industry they are used in the manufacture of pills (Be Miller, 1997). In the industry there are different methods for obtaining PS: of a physical nature such as drying, microwave heating, ohmic heating, autoclave (Martínez-Bustos et al., 2005) and extrusion (Thomas and Atwell, 1999). Extrusion is a thermo-mechanical process with which materials that contain biopolymers, such as starch, are plasticized and cooked, by the combined action of pressure, heat and cutting force (PólitCorral, 1996). During extrusion, a fragmentation occurs of the starch granule, which causes

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