El almidón El almidón es un polisacárido de origen vegetal que tiene muchas aplicaciones en la industria de los alimentos, 1 además de ser la fuente más importante de carbohidratos en la alimentación humana humana . Su producción es 2 cercana a los 48.6 millones de toneladas anuales y posee bajo costo, biodegradabilidad biodegradabilidad y biocompatibilidad . Los almidones nativos presentan ciertas limitaciones como: altas temperaturas de gelatinización, retrogradación, opacidad y baja retención de agua; por tanto, se requiere diversificar las fuentes de obtención y/o mejorar sus propiedades mediante su modificación química
Características químicas y estructurales del almidón El almidón está constituido por dos homopolímeros h omopolímeros de α-D-glucosa llamados amilosa y amilopectina. La amilosa está formada por cadenas lineales de moléculas de glucosa, unidas por enlaces α-(1-4), su peso 5 6 molecular (PM) promedio es aproximadamente aproximadamente de 1×10 a 1×10 . La amilopectina es una molécula más grande 7 9( que se caracteriza por poseer ramificaciones con PM promedio de 1×10 a 1×10 teniendo en su estructura alrededor del 95% de enlaces α-(1-4) y 5% de α-(1-6).
¿Qué es un almidón modificado? Almidón modificado es un aditivo alimenticio que es preparado tratando almidón tratando almidón o gránulos del almidón, haciendo el almidón ser degradado parcialmente. El almidón modificado se utiliza como a agente de espesamiento, estabilizador, espesamiento, estabilizador, o o emulsor. emulsor. Aparte Aparte de productos alimenticios, el almidón modificado también se encuentra adentro productos adentro productos farmacéuticos. Los almidones se modifican por un número de razones. Los almidones se pueden modificar para aumentar su estabilidad contra calor excesivo, ácido, y congelar; para cambiar su textura; o para alargar o acortarsegelatinización acortarsegelatinización tiempo. Un almidón modificado puede ser un almidón inmediato que espesa y se gelifica sin calor; o cocine-para a rriba el almidón, tal como Colflo 67, que se debe cocinar como el almidón regular.
Propiedades de los Almidones Modificados: * Proporcionan una mejora en la funcionalidad, consistencia y fiabilidad en los procesos alimenticios. * Entregan humedad y textura a los alimentos. * Estabilizante de espumas. * Otorgan resistencia a los alimentos cuando son expuestos a altas temperaturas. * Proporcionan resistencia a los ciclos de congelación y descongelación. * Presentan solubilidad en frio. * Aumentan la estabilidad del producto.
FORMAS DE MODIFICAR EL ALMIDÓN Modificaciones Quimicas Pueden agruparse en:
1) Reacciones de Depolimerización. 2) Reacciones de Entrecruzamiento.
3) Modificaciones por Estabilización. 4) Modificaciones Específicas. 1) Reacciones de Depolimerización Se obtienen productos con: o Bajo peso molecular. o Baja viscosidad, elasticidad y rigidez de los geles. Se minimiza la retrogradación. o o Aumenta su solubilidad en agua caliente. 1.1 ) Hidrólisis ácida 1.2 )Hidrólisis enzimática 1.3 ) Dextrinización 1.4 )Oxidación
1.1 )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 regiones amorfas de la grá nulos, dejando a los gránulos con una estructura más cristalina. Los ácidos clorhídrico y sulfúrico son los más comúnmente utilizados en el proceso de conversión Características de sus productos Baja viscosidad a altas temperaturas. Alta resistencia de los geles a niveles elevados de sólidos. Muy útiles en procesos donde la gelificación es necesaria. Los dulces donde se emplean suelen tener una textura suave y gelatinosa que tiende a firme. Aplicaciones Dulces Gomosos. Formulación de alimentos líquidos.
1.2 )Hidrólisis enzimática La modificación enzimática más utilizada del almidón es la conversión en maltodextrinas, jarabes y azúcares (dextrosa). o
α-Amilasa: Maltodextrinas y jarabes con bajos ED.
o
β-amilasa, glucoamilasa, enzímas desramificantes (además de la α-Amilasa): Azúcares y
jarabes con elevados ED Productos Hay una amplia gama de estos productos, que varían en función del tamaño de las moléculas en la mezcla final de la reacción.Cuanto más pequeña es la molécula, es más dulce y sus ED son mayores. Productos
ED
Almidón
0
Maltodextrinas
Menos de 20
Jarbe de maíz
20 o mayor
Dextrosa
100
Características Enzimas α-amilasa o
Endoenzíma o Se puede extraer a partir de muchas fuentes. Solo hidroliza enlaces glucosídicos α-1, 4 (excepto los próximos a ramificaciones) o
β-amilasa o o
o
Exoenzima Elimina una unidad de maltosa a la vez en el extremo no reductor de una molécula de almidón hidrolizando de enlaces α-1, 4. La actividad se detiene al llegar a enlaces α-1, 6 o antes si hay un número insuficiente de unidades de glucosa (dextrinas β- límite).
Glucoamilasa Exoenzima. o Elimina unidades de glucosa desde el extremo no reductor. Hidroliza tanto α-1, 4 y α-1, 6. o o Si su actividad dura lo suficiente, la molécula de almidón es completamente convertida en glucosa. Aplicaciones Ampliamente empleados en los alimentos. Como endulzantes. Elaboración de bebidas fermentadas. Formulación de alimentos líquidos. Dulces Gomosos. Las Maltodextrinas se utilizan en alimentos como encapsulantes de sabor, aromas y color, espesantes y estabilizantes de emulsiones y espumas y en formulaciones de alimentos infantiles y dietéticos o
1.3 )Dextrinizacion o o o o
Se da generalmente por un calentamiento en seco de almidón acidificado. Dependiendo de las condiciones, puede ocurrir hidrólisis, transglucosidación y repolimerization. Productos= dextrinas o pirodextrinas. En general, se crean nuevos enlaces glucosídicos, además de los ya existentes.
o o
Disminuye la longitud de las cadena moleculares. Aumentan las ramificaciones.
Características Generales de los Productos o Mejor solubilidad en agua fría. Suelen tener baja viscosidad. o o Buena capacidad de formación de película. o Menor tendencia a la retrogradación. Mayor resistencia a las enzimas. o Aplicaciones Recubrimiento de alimentos. Confitería, glaseados, pastas de pescados, etc. Encapsulamiento (aromas y aceites esenciales). Como adhesivo en bolsas de papel, etiquetas, etc. Algunas dextrinas de alta viscosidad se pueden utilizar como sustitutos de grasa en productos de panadería y lácteos.
1.4 )
Oxidacion
Los almidones puede ser modificados con agentes oxidantes bajo condiciones controladas . Agentes de Blanqueado: Peróxido de hidrógeno, persulfato de amonio, sodio o hipoclorito de calcio, permanganato de potasio, y clorito de sodio. Agentes de Oxidación: Sólo cloro e hipoclorito de sodio están permitidos. Blanqueado o
o
Su objetivo principal es mejorar la blancura del polvo de almidón mediante la oxidación de las impurezas, tales como carotenos, xantofilas y pigmentos relacionados. A pesar de que el nivel tratamiento es bajo, se produce algo de oxidación de los grupos hidroxilo.
Oxidación con hipoclorito o o o o
Su química es relativamente compleja. Implica los carbonos 2, 3 y 6 de un D-glucopiranosil. El 25% del RO: División enlaces carbono-carbono. El 75% del RO: Oxida los grupos hidroxilo.
Aplicaciones
Se utiliza mucho en batidos y empanizadores para el recubrimiento de una g ran variedad de alimentos. Estos proporcionan una buena adherencia de los batidos de la comida y una textura crujiente después de la fritura. También se usan en confitería y productos lácteos.
2) Reacciones de Entrecruzamiento. o o o
Involucran la formación de una red macromolecular rígida dentro del gránulo. Formación de enlaces químicos entre las cadenas de las fracciones de almidón. Reacción de un agente polifuncional con los grupos hidroxilos de los monómeros de glucosa.
o
o
o
o o o
Se obtienen enlaces covalentes inter e intramoleculares entre los polímeros del almidón. Estos actúan como puntos de soldadura para fortalecer la estructura granular. Fabricación Reacción de una mezcla alcalina de almidón granular con un reactivo de entrecruzamiento. Temperatura de la reacción= 25 a 50 ° C Tiempo: 30 min a 24 horas. Agentes: Oxicloruro de fósforo, trimetafosfato de sodio, y mezclas de anhídrido adípico y anhídrido acético.
Propiedades Almidones Entrecruzados o o o
Estabilización, Espesamiento y texturización. Tolerancia a altas temperaturas, alto cizallamiento, y condiciones de acidez. Mejora la textura de las pastas cocidas (más viscosas, mayor cuerpo y más resistentes).
Oxicloruro de fósforo o o
Producción de ésteres de almidón entrecruzado. La reacción normalmente se ejecuta con un pH alto con o sin sales. o
o
Dependiendo del grado de entrecruzamiento, el difosfato de almidón que se genera tendrá mejor viscosidad, estabilidad y tolerancia del proceso.
Aplicaciones
Rellenos para pay. Sopas Alimentos refrigerados y congelados. Panificación (para dar estructura y disminuir la actividad de agua de la masa).
3)
)Modificaciones por Estabilización.
Es una modificación química que resulta de la adición de un grupo químico de bloqueo entre los polímeros de almidón. Involucra una derivatización con un reactivo monofuncional a través de la formación de un éster o éter.
Objetivos Principales o o
Estabilizar a la molécula de amilosa frente a fenómenos de retrogradación. Minimizar la reasociación intermolecular de la fracción de amilopectina.
Almidones Ester
Almidones Acetilados
(anhídrido acético o acetato de
vinilo).
Almidones Succinados
(anhídrido succínico).
(metafosfatos, ortofosfatos, ácido fosfórico, entre otros.) Almidones Fosfatados
Propiedades o o o
Aumenta la solubilidad de los gránulos de almidón. Incrementa viscosidad. Sus pastas por lo general mejoran: claridad, estabilidad baja temperatura, y propiedades emulsionantes.
Aplicaciones
Dulces. Emulsiones. Productos gelatinizados a bajas temperaturas.
Modificaciones Físicas
1) Pregelatinización
2)Almidones tratados con calor
1) Almidón Pregelatinizado Es un almidón instantáneo que ha sido gelatinizado y entonces deshidratado. Se hincha sin aplicación de calor. El almidón pregelatinizado se encuentra en muchos alimentos, incluyendo mezclas para pudines instantáneos. o o
o
o
El almidón se dispersa en agua fría, puede espesar sin que se le a plique calor . El granulo de almidón puede ser cocido y deshidratado, reabsorbiendo una cantidad de agua sin tener que ser calentado de nuevo (por ejemplo... pudin instantáneo). El granulo de almidón experimenta un cambio irreversible y no puede retornar a su condición no gelatinizada original después del tratamiento. Se requiere una mayor cantidad de almidón para repesar un líquido porque se ha producido rotura del granulo de almidón durante la gelatinización y el secado.
TÉCNICAS DE PREGELATINIZACIÓN
Tambor de secado o o
o
Método más común de producir pregeles. Los preparados en secador de doble tambor tienden a tener una viscosidad un poco más alta que los de un solo tambor. El perfil de viscosidad de un pregel
muestra "inmediata“ viscosidad , los gránulos actúan como una esponja, de forma inmediata absorben agua y producen viscosidad.
Spray Cooking o
o
o
o
Se realiza generalmente mediante la cocción de una suspensión de almidón con alta presión, inyección de vapor y luego su bombeo a través de un secador por a spersión. El almidón producido por este método esta cocido uniformemente o gelatinizados con una mínima cantidad de cortes y daño por calor. Debido a que los gránulos pregelatinizados permanecen esencialmente intactos, con la rehidratación tienen la textura suave y viscosidad de un almidón cocinado. Estos tipos de pregeles se consideran de alto desempeño.
Procesamiento a base de solventes o
o o
Consiste en calentar un 20% de almidón en un alcohol como el etanol con el 20-30% de agua a aproximadamente 160-175 ° C entre 2-5 min. El producto resultante se conoce generalmente como un almidón granular CWS. La integridad granular se mantiene, pero su birrefringencia se pierde.
Extrusión o o
o o o
En términos muy básicos, la extrusora puede ser considerada como un reactor de alta temperatura. Los gránulos de almidón con diferentes niveles de humedad se comprimen en una fundición densa y compacta. Este es después secado y molido Los gránulos son desestructuradas por la alta presión, calor y corte mecánico de la extrusora. Debido a su alto rendimiento y el relativamente bajo consumo de energía, la cocción por extrusión es un proceso relativamente de bajo costo para la producción de pregeles.
Aplicaciones
Se usa mucho en alimentos de preparación rápida, flanes, rellenos y salsas. En adhesivos se utiliza para laminar papel aluminio a papel o cartón, p ero su secado es lento dado su bajo contenido de sólidos.
2) Almidones tratados con calor Consiste en un tratamiento térmico del almidón bajo condiciones controladas, donde el almidón granular puede ser tratado con calor y ser recuperado en su forma granular. Muestra una mejor viscosidad y estabilidad cuando posteriormente es gelatinizado y en la formación de pastas Dos tipos de procesos de tratamiento térmico: o
Calor-humedad: Consiste en calentar el almidón a una temperatura por encima de su punto de gelatinización, pero con insuficiente humedad para causar gelatinización.
o o
Se mejora la consistencia y estabilidad de la viscosidad en alimentos con un pH inferior a 4,5
Recocido
Consiste en calentar una suspensión de almidón granular a una temperatura por debajo de su punto de gelatinización por períodos prolongados de tiempo. El almidón resultante también muestra un perfil de viscosidad mejorado.
Recientemente se ha informado que cuando el almidón se calienta bajo condiciones de humedad muy bajas o nulas, el producto resultante proporciona funcionalidad similar al almidón modificado químicamente.
Importancia en la Industria Alimentaria
Muchos almidones no poseen las propiedades funcionales necesarias para mantener las propiedades deseadas, en los productos alimentarios, como resultado algunos almidones han sido modificados, también conocidos como derivados amiláceos, junto con algunas de sus propiedades funcionales.
Los almidones más comúnmente modificados para uso comercial son los procedentes del maíz normal, tapioca, patatas y maíz ceroso. Los almidones modificados se utilizan para mejorar la viscosidad, estabilidad durante el almacenamiento, integridad de las partículas, parámetros de la elaboración, como textura, aspecto y emulsificación. La industria alimentaria ha utilizado los distintos almidones de cereales y de otras fuentes para diversas aplicaciones, así resultan muy adecuados como espesantes y aglutinantes para la elaboración industrial de sopas, salsas, alimentos infantiles, mayonesas, productos de panadería, etc. También como simple molécula de amilosa resulta muy útil para recubrimientos de algunos productos: higos, patatas fritas, etc. Asimismo la estructura de amilopectina se suele aplicar como agente espesante, estabilizante y de adhesión.
Sin embargo las exigencias actuales de la tecnología alimentaria hacen que los almidones naturales no sean capaces de cubrir la gama de propiedades fisicoquímicas que se requieren.
Una directiva de la Unión Europea de 1985 define lo que debe entenderse como “almidón natural”: hidrato de carbono constituido casi exclusivamente por unidades de D-anhidro-glucosa.
almidones naturales, es decir, tal como se extraen de sus fuentes vegetales, no se comportan de modo correcto en todas las condiciones tecnológicas de elaboración de algunos alimentos: pH ácidos, tratamientos términos intensos, congelación. Ningún almidón natural puede ser expuesto a condiciones mecánicas y térmicas rigurosas, sin que pierda gran parte de su viscosidad y poder ligante, porque cuando alcanza el hinchamiento máximo se rompe el gránulo. Además, el enfriamiento rápido propio de la congelación, provoca el fenómeno de la sinéresis, que hace perder agua por exudación del gel y se altera la textura del alimento.
Conclusiones * Los almidones naturales son apropiados para alimentos de consumo inmediato, mientras que los almidones modificados son recomendables para aquellos que han de ser conservados durante cierto tiempo, después de sufrir procesos de frío o de tratamientos térmicos intensos. * La gelatinización permite obtener almidones que no requieren un posterior calentamiento para adquirir sus propiedades espesantes.
* La hidrólisis acorta algunas cadenas del polisacárido obteniendo pastas que en el calentamiento presentan poca viscosidad mientras que se logran texturas gomosas debido a los geles débiles que se forman en frío.
* La esterificación reduce la temperatura de gelatinización así como la retrogradación. * El entrecruzamiento permite obtener pastas de alta estabilidad ante el calentamiento, la agitación y el bajo pH. No presentan gelificación ni retrogradación. * La oxidación disminuye la temperatura de gelatinización y la viscosidad y así se obtienen pastas fluidas y transparentes. * Al agregar almidones modificados a un producto mejora la apariencia y textura de un producto alimenticio, así como prolonga la vida útil del mismo. * En alimentos enlatados, el pre-procesado con almidones modificados aporta una viscosidad estable durante el llenado de las latas, para evitar la separación de los ingredientes en forma de partículas. * En alimentos enlatados, el almidón modificado soluble en frío proporciona control de la viscosidad en la salsa cuando no se pre-calienta antes del llenado de las latas y estabilidad tras la esterilización. * Almidones hidroxipropilados y fosfatados proporcionan un lento desarrollo de la viscosidad * La presencia de la cadena alifática tiende a proporcionar al derivado del almidón una percepción sensorial de tipo graso, por lo que estos derivados se utilizan como sustituyentes parciales de grasa en determinados alimentos.
