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El almidón es un elemento importante de granos y raíces que aumenta su funcionalidad al ser usado en alimentos luego de ser modificado química, física o con enzimas. En la Primera Parte del artículo de Almidones Modificados, conozca los adelantos tecnológicos de la reticulación, hidroxipropilación, y acetilación pueden mejorar la textura de sus productos. Y no se pierda la Segunda Parte en el mes de febrero.

Al familiarizarnos con las investigaciones sobre la modificación tecnológica de los almidones, vemos que, como en los casos de la reticulación, hidroxipropilación, y acetilación los almidones pueden mejorar la textura y otras propiedades de los productos horneados.

Los investigadores han estudiado los efectos a las propiedades de las masas en los casos en que la harina de trigo es reemplazada por almidones provenientes de varias fuentes y clases de modificaciones. Entre los almidones modificados químicamente, los hidroxipropilados fueron los más efectivos en retardar la pérdida de frescura del pan, debido a su lenta retrogradación de amilopectina.

El almidón es un elemento importante de granos y raíces que aumenta su funcionalidad al ser usado en alimentos luego de ser modificado química, física o con enzimas. La modificación física puede requerir gelatinizar el almidón y, a la vez, someterlo a tratamiento térmico. Los almidones pregelatinizados están dentro del grupo de “productos de preparación rápida.” Los productores de ingredientes los cocinan y secan por anticipado para que luego el consumidor final los reconstituya con agua y obtener una pasta viscosa.

Los procesos de tratamiento térmico incluyen humedad térmica y tratamientos de recocido. En ambos casos causan modificaciones físicas del almidón sin que ocurra gelatinización, pérdida de la integridad granular o pérdida birrefringencia. Los almidones sometidos a la humedad térmica adquieren una mejor consistencia y una viscosidad estable al hacer parte de alimentos con un pH de menos de 4.5, mientras que los almidones recocidos adquieren perfiles realzados de viscosidad y se les considera almidones nativos, por lo cual son denominados como “almidones de alimentos.” Se han creado muchas clases de almidones modificados químicamente, con numerosas aplicaciones no solamente en la industria de los alimentos, sino también en las de papel y textiles. En la industria de la panadería tanto la proteína de trigo (en particular el gluten) como el almidón, tienen un papel muy importante en la obtención de

la textura de la masa y el pan. El almidón, que constituye la harina entre 7585%, diluye el gluten, se entreteje con este, absorbe de él agua por medio de gelatinización, dándole al pan una estructura permeable a los gases, previniendo así el desmoronamiento mientras se enfría. Por otra parte, mientras que la temperatura sube y el almidón gelatiniza, este compite con otros componentes por el agua disponible en el sistema. De tal manera, el almidón determina la estructura de los sistemas de productos horneados. Hay estudios que muestran que los almidones modificados, los cuales fueron creados para eliminar propiedades indeseables de los almidones nativos, afectan también las propiedades de las masas y la calidad del pan.

Almidones hydroxipropilado, acetilados y/o reticulados

Los almidones nativos con frecuencia no tienen las propiedades funcionales necesarias para el proceso de alimentos; tales como espesantes y estabilizadores. Por lo tanto, los almidones son modificados para ayudar a prevenir cambios no deseables en los productos, por ejemplo: de textura y aspecto, que pueden ser causados por la retrogradación o descomposición durante el proceso y almacenamiento de almidones.

Los almidones tienen numerosos grupos hidroxílicos con la posibilidad de reaccionar con químicos reactivos con hidroxilos alcohólicos. Los almidones modificados con fines comerciales incluyen los Hidroxipropilado y/o reticulados, acetilados y/o reticulados.

Los almidones reticulados se usan ampliamente en los alimentos como espesantes, especialmente cuando se requiere una viscosidad alta y estable. La reticulación minimiza la rotura de los gránulos, la baja de la viscosidad, y la formación de una pasta fibrosa al cocinarlos. La reticulación se hace tratando los almidones granulares con reactivos multifuncionales capaces de formar enlaces con éteres o ésteres de grupos hidroxílicos presentes en ellos. Cuando un reactivo específico contiene dos o más mitades capaces de reaccionar con grupos hidroxílicos, los dos hidroxilos diferentes pueden reaccionar y dar como resultado reticulación, ya sea en una sola molécula o en moléculas diferentes. La reticulación refuerza los enlaces del hidrógeno del gránulo con enlaces químicos.

La reticulación de las moléculas de almidón mejora su estabilidad mientras se le cocina, particularmente bajo condiciones de corte y acidez. Sin embargo, la reticulación disminuye la claridad de la pasta y la estabilidad durante el almacenamiento frío. Por lo tanto, modificaciones adicionales, tales como hidroxipropilación y la acetilación, se usan para reducir estas características no deseables.

Los almidones hidroxipropilados, resultado de la reacción de estos con el óxido de propileno, se usan ordinariamente en la industria de los alimentos. Esta modificación prolonga el tiempo de frescura y mejora la estabilidad de la congelación/descongelación y del almacenamiento refrigerado, de la claridad y textura de las pastas de almidón. En la formación de los almidones hidroxipropilado se cree que el óxido de propileno es sustituido principalmente en los grupos hidroxílicos HO-2 en la unidad anhidroglucosa del almidón.

Los grupos hidroxipropilados son hidrófilos por naturaleza. Cuando penetran los gránulos de almidón debilitan la estructura interna de los enlaces que sostienen juntos los gránulos, y además evitan que, por medio de sinéresis, el agua sea sacada de la pasta de almidón. Esta reducción de la fortaleza de los enlaces afecta también la temperatura a la cual los gránulos se expanden. En otras palabras, entre más alto sea el grado de substitución de hidroxipropil más baja será la temperatura a la que la expansión granular ocurre. Como quiera que los grupos hidroxipropil impidan la retrogradación, el resultado es un fluido pastoso mejor y más claro.

Cuando un Hidroxipropilado de almidón es también reticulado, la pasta resultante tiene una estabilidad viscosa mayor y una textura corta. Los gránulos de almidón, expandidos pero intactos, son deseados para la mayoría de las aplicaciones en alimentos con el fin de conservar las propiedades reológicas. Sin embargo, para cada aplicación hay un nivel y equilibrio óptimos entre la sustitución de hidroxi propil y la reticulación.

En cuanto al almidón modificado por acetilación, la FDA (sigla en inglés de Food and Drug Administration de Estados Unidos) le ha dado su visto bueno a aquellos con un grado bajo de sustitución, 0.01-0.02. Son empleados para mejorar la aglomeración, el espesamiento, la estabilidad y textura de los alimentos. La introducción de los grupos de acetil ha tenido el efecto de reducir inmensamente la tendencia de las soluciones, por medio de almidones, al

deteriorar la claridad y textura, y que ocurra la sinéresis, cuando se les mantiene a temperaturas bajas. Los grupos sustituidos estabilizan el almidón al interrumpir la linealidad de la amilasa y de secciones de ramas de amilopectina interfieren con el alineamiento intermolecular. Por lo tanto, el almidón acetilado tiene típicamente características físico-químicas tales como baja temperatura de gelatinización, gran solubilidad, y buena estabilidad al ser cocinados o almacenados.

Hidroxipropilación del Almidón

El empleo del almidón hydroxipropilado, resultante de la reacción con el óxido de propileno, se hace principalmente en la industria de los alimentos. La modificación prolonga el tiempo de frescura, y mejora la estabilidad de la congelación/descongelación y del almacenamiento refrigerado, de la claridad y textura de las pastas de almidón.

Los Almidones Modificados y las Propiedades Reológicas de las Masas

La proteína de trigo tiene la propiedad única y distintiva de formar gluten cuando se la humedece y revuelve con agua. Cuando la harina de trigo se revuelve con agua, tanto las proteínas solubles como las insolubles en agua, se hidratan y forman gluten, en el cual almidón y otros componentes se hallan incrustados. El gluten crea cualidades físicas diferentes a las de las masas preparadas de otros cereales. Hay que tener en cuenta que el gluten es el “esqueleto” de la masa de la harina de trigo y que juega un papel importante en la retención de gas. Al sustituir parcialmente la harina de trigo con almidones da como resultado un esqueleto debilitado. Por tal razón, es necesario agregar gluten vital para mejorar las masas. Uno de los estudios recomienda agregar gluten vital en una proporción de 8% del peso del almidón sustituido. Es decir, casi igual al porcentaje de proteína insoluble de trigo, glutenina y gliadina presentes en la harina de trigo. Otras investigaciones indican que si la harina de trigo es reemplazada con almidones modificados de maíz o tapioca, la proporción debe ser de menos del 20%.

Es de esperarse que al aumentar la cantidad de almidón sustituyendo la harina de trigo, la masa y el pan adquieran las características del almidón empleado. Tanto las características de los almidones como los tipos de modificación

afectan también la cantidad de agua a ser absorbida por la masa. Por ejemplo: algunos estudios informan que la masa hecha con harina de trigo ceroso, o parcialmente con ella, absorbe más agua que la masa hecha con harina de trigo no ceroso. Por lo tanto, como lo confirma uno de los estudios, una masa que contiene 5-10% de almidón reticulado y ceroso de maíz y gluten vital, aumenta su capacidad de absorción de agua entre 0.2% a 1.2% respecto a una masa ciento por ciento de trigo. En marcado contraste con esto, la sustitución con derivativos no cerosos de almidón, normalmente disminuye la absorción de agua por parte de las masas. En otros estudios se ha comprobado que masas con un contenido entre el 5% y el 10% de almidón reticulado y no ceroso, o 20% de almidones de tapioca modificados químicamente, junto con gluten vital, disminuyen la absorción de agua entre 1.2% y 2.2% y 1.5% y 4.0% respectivamente, en relación con el uso exclusivo de harina de trigo. IA

El artículo original, con alrededor de 50 referencias, fue resumido y adaptado por Claudia D. O’donnell, Directora Editorial de la revista Prepare Foods. Es una reimpresión de Trends in Food Science and Technology, Vol 17, Edición 11, Miyazaki, et al... “Recent Advances in Application of Modified Starch.” Pp. 591599, copyright 2006. Se publica ahora en español, con la aprobación de la Casa Editorial Elsevier.

Por Megami Miyazaki, Pham Van Hung, Tomako Maeda and Naofami Morita, Editores contribuyentes

Adelantos tecnológicos de la reticulación, hidroxipropilación y acetilación pueden mejorar la textura

Por Megami Miyazaki, Pham Van Hung, Tomako Maeda and Naofami Morita, Editores contribuyentes

Propiedades

de

los

almidones

modificados

Los almidones de origen diferente tienen gránulos de forma diferente, contenido diferente de amilasa, amilopectina temperatura de gelatinización distinta, etc. Los almidones modificados tienen, esencialmente, propiedades similares a las de los almidones nativos. El Escáner de Colorimetría Diferencial es un instrumento efectivo para la evaluación de las propiedades de gelatinización de la masa. Se ha descubierto que la temperatura de gelatinización disminuye en las masas en las cuales se hace una sustitución del 5% al 15% con almidones reticulados de maíz y gluten vital sin que cambie la entalpía endotérmica de la gelatinización... En una masa en la cual se ha sustituido un 20%, con almidón de tapioca y gluten vital, aumentan tanto la temperatura máxima de gelatinización como la entalpía endotérmica, en relación con una masa 100% de harina de trigo. Una masa que contiene 20% de almidón acetilado de tapioca (DS- Degree of Substitution, 0.03-0.04) o almidón reticulado de tapioca (con fósforo sustituido de un 0.015% a un 0.02%) disminuye ligeramente la temperatura de gelatinización máxima en comparación con la misma cantidad de almidón nativo de tapioca, pero alcanza una temperatura de gelatinización más alta que cuando se trata de harina de trigo. Sin embargo, si una masa contiene 20% de almidón de tapioca hidroxipropilado (DS 0.09-0.11) la temperatura máxima de gelatinización disminuye notablemente junto con su entalpía endotérmica, mostrando así las mismas propiedades de gelatinización que aparecen en otro estudio relacionado con la harina de maíz. Lo anterior manifiesta que el almidón hidroxipropilado de tapioca, con un grado de sustitución de 0.09-0.11, no entra en competencia con la harina de trigo por el agua disponible en el sistema. Los amilo gráficos y RVAs (sigla en inglés de Rapid Visco Analyzer) han sido usados en la evaluación de los cambios de viscosidad de la harina de trigo, o en la harina de trigo con sustitución de almidón, mientras son calentadas o enfriadas. La harina de trigo con sustitución de almidón y almidón reticulado de maíz, especialmente si es ceroso, muestra una viscosidad de gelatinización más elevada que la harina de trigo sola. Sin embargo, en el caso del almidón de tapioca, que ha sido fosforilado y reticulado, la viscosidad de gelatinización y descomposición, disminuyen notablemente. Esto significa que los almidones nativos de tapioca que han sido hidroxipropilado y acetilados se expanden y desmoronan fácilmente al calentarlos, mientras que el almidón de tapioca fosforilado reticulado se expande y dispersa con dificultad si se le compara con los almidones de trigo y nativos. En otros estudios, relacionados con almidones reticulados de maíz de alto y bajo grado de crecimiento, se nota que la ligadura química reticular puede proveer suficiente integridad de los gránulos para conservarlos crecidos e intactos y reducir al mínimo o evitar la pérdida de viscosidad. Por lo tanto, la reticulación fosforosa surte un efecto muy importante en las

propiedades

de

engomado.

La reticulación molecular del almidón mejora su estabilidad, pero disminuye la claridad de la pasta y su estabilidad cuando es almacenada en un lugar frío. Por eso se usan modificaciones adicionales (tales como hidroxipropilación y acetilación). La

textura

y

la

pérdida

de

frescura

del

pan

Las migas de pan hechas de harina con sustitución de almidones de tapioca nativos o hidroxipropilados y acetilados, tienen una textura desagradable, mientras que el pan de almidón reticulado y fosforilado produce una sensación de sequedad. En el amilo gráfico, la harina con sustitución de los primeros tipos de almidones modificados, tienen una viscosidad máxima de mayor magnitud y grado de descomposición más grande que el de harina 100% de trigo; mientras que lo contrario ocurre con la harina con sustitución del segundo tipo de almidones. Estos resultados señalan que los panaderos pueden desarrollar panes con texturas únicas por medio del uso de almidones modificados. La pérdida de la frescura del pan ha sido estudiada ampliamente. Uno de los factores importantes es la reordenación de las fracciones del almidón. Un cierto número de estudios ha analizado el impacto de la sustitución del almidón de trigo, o la harina del mismo, con almidones modificados. Los resultados obtenidos indican que algunos de los almidones cerosos y reticulados tienen el poder de prolongar la frescura, pero, la sustitución de la harina de trigo con almidones reticulados no cerosos acelera, en general la pérdida de frescura. Otros estudios de almidones de tapioca hidroxipropilado y acetilados, señalan que el endurecimiento del pan con almidones de tapioca, modificados químicamente, esta relacionado con la retrogradación de amilopectina. Las características de gelatinización y retrogradación son consideradas de gran importancia respecto a la textura y calidad del pan. Entre algunos de los almidones modificados, los hidroxipropilados son los más efectivos para prolongar la frescura. Los datos obtenidos por medio de calorimetría diferencial (DSC, sigla en inglés de Differential Scanning Calorimetry) indican que las masas con un contenido de 20% de almidón hidroxipropilados y gluten vital tienen la misma temperatura de gelatinización y entalpía endotérmica de la masa de trigo. Esto sería un factor clave para determinar si el almidón de tapioca hidroxipropilado es apropiado para hacer pan. Puesto que los almidones modificados con éter o éster bajan la temperatura de gelatinización y cambian la entalpía endotérmica, se cree que son buenas estrategias para seguirlas en casos de almidones que no provengan del trigo (en los que pueden demorar la pérdida de frescura). Aunque una cantidad grande de sustitución de harina de trigo con almidones reticulados, no cerosos, acelera la pérdida de frescura del pan; la reticulación es un método esencial en el control de viscosidades estables de gel de almidón. Algunos investigadores informan que el almidón reticulado, hidroxipropilado de papa da una miga más suave que la del nativo. Por lo tanto, el tratamiento con hidroxipropilación y reticulación, o acetilación

y

reticulación

podrían

ser

más

apropiados

para

la

panadería.

Como comentario final, es importante tener en cuenta el costo de los ingredientes, los cuales pueden variar mucho entre distintos países. Por ejemplo: en Japón, a causa de tarifas bajas, los almidones modificados tienden a tener precios competitivos respecto a las harinas de trigo, mejorando, financieramente, la posibilidad de reemplazar las harinas. IA

El artículo original, con alrededor de 50 referencias, fue resumido y adaptado por Claudia D. O’donnell, Directora Editorial de la revista Prepare Foods. Es una reimpresión de Trends in Food Science and Technology, Vol 17, Edición 11, Miyazaki, et al... “Recent Advances in Application of Modified Starch.” Pp. 591-599, copyright 2006. Se publica ahora en español, con la aprobación de la Casa Editorial Elsevier.

Lección 35. Almidones de maíz modificados. Usos El empleo del almidón en la industria de alimentos se debe a sus propiedades de interacción con el agua, en la formación de geles. A pesar de estas propiedades el almidón debe ser modificado por vía física y/o química. Por el proceso físico se obtienen los pregelatinizados y por el químico los oxidados, esterificados y eterificados, sino se realizan estos procesos, al ser utilizado el almidón, puede presentar problemas en alimentos ácidos o cuando se calientan o se congelan los productos elaborados que lo contengan. Procesos Entrecruzado: Consiste en la formación de puentes entre las cadenas de azúcar que forman el almidón. Este proceso recibe también el nombre de Reticulado, se emplean fosfatos, epiclorhidrina o adipatos. El proceso se hace en presencia de un álcali diluido, modificándose un poco la estructura, ya que se forman puentes entre 1 de cada 200 restos de azúcar como máximo. Este proceso se realiza con el fin de: Mejorar la resistencia a altas temperaturas, bajo pH Modificar la textura que proporciona el almidón cocido Formar geles que no son pegajosos y mucho más viscosos El inconveniente de este proceso es que los almidones no resisten la congelación ni el almacenamiento prolongando, lo otro es que entre más entrecruzado el almidón, mayor será la cantidad que hay que añadir de reactivos, resultando más costoso el producto modificado.

Esterificación o Estabilización: Otra de las modificaciones que se realizan es la formación de ésteres o éteres de almidón. El almidón es modificación por acetato o hidroxipropilo. Se consigue: Reducir el comienzo del punto de gel del almidón. Modificar las propiedades de gel del almidón y mejorar el tiempo de conservación. Mejorar la resistencia a los ciclos de congelación/descongelación y a la sinéresis. Mejorar la claridad del gel de almidón. Pregelatinización: Estos almidones solubles en frío, espesan cuando se añade agua fría o templada, proporcionando una excelente textura a alimentos procesados en frío o instantáneos. Son almidones granulares solubles en frío. Se utiliza un proceso de pregelatinización especializado que consiste en gelatinizar el almidón natural, se calienta hasta formar la pasta y luego se procede a secarlo hasta conseguir un polvo fino, haciendo pasar la pasta con agua entre rodillos calientes. Este proceso permite que la estructura granular del almidón se mantenga. Los almidones pregelatinizados conservan la textura de los almidones tradicionales cocidos y muestran una reducida tendencia a formar grumos. La Dextrinación o Hidrólisis Acida: La dextrinación o hidrólisis ácida se pueden utilizar, para reducir la viscosidad del almidón cocido. Estos almidones pueden por tanto bombearse en caliente, incluso utilizados a elevadas concentraciones. En la producción de almidones modificados que se ajusten a funciones específicas, se utiliza una sola de estas técnicas de modificación o bien una combinación de varias.[1] Los almidones modificados se metabolizan al igual que los almidones naturales, hidrolizándose en el aparato digestivo, formando azúcares más sencillos y finalmente glucosa la cual es absorbida. Los almidones modificados se usan para la elaboración de helados, conservas de frutas, salsas espesas, para productos lácteos, en confitería y para productos horneados. http://datateca.unad.edu.co/contenidos/232016/contLinea/leccin_35_almidones _de_maz_modificados_usos.html http://www.biblioteca.org.ar/libros/210719.pdf (210719) http://www.tecnolacteos.com/project/tecnolacteos/resumen/vortrag/PRESENTAC ION%20ALMIDONES%20FERIA.PDF(feria)

http://www.monsanto.com/global/py/productos/documents/tripticocadenamaiz.pdf(triptico) https://www.grains.org/sites/default/files/technicalpublications/pdfs/cgfmanual_ spanish_1.pdf(cgf manual) http://www.edutecne.utn.edu.ar/cytal_frvm/CyTAL_2006/Archivos/TF17%20Etan ol%20a%20partir%20de%20maiz.pdf (etanol) file:///C:/Users/SICA/Downloads/Molienda%20-Molienda%20Seca.pdf(molienda)