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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).

REACCIONES DE MODIFICACIÓN QUÍMICA DE ALMIDÓN.

Adaptada de Tharanathan (2005).

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)

Métodos analíticos• Características fisicoquímicas (yogurt):

Índice de sinéresis (IS)

pH

Viscosidad

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.

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