Modificación superficial de los gránulos de almidón de mandioca por tratamientos de cavitación con potenciales efectos en las propiedades funcionales

ROLANDELLI, GUIDO; TRAGIN, TINA; FLEITE, SANTIAGO; POKLAR-ULRIH, NATASHA; SILVIO DAVID RODRÍGUEZ; CASSANELLO, MYRIAN; BUERA, MP

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Ciencia y Tecnología de Alimentos, (CyTAL 2023); 2023

Los tratamientos de cavitación tales como el ultrasonido (US) o la cavitación hidrodinámica (CH) surgen como alternativas más sustentables para la extracción de compuestos de interés de matrices alimentarias, ya que reducen los tiempos y costos de tratamientos en comparación a los métodos tradicionales. El fenómeno de cavitación se basa en la generación e implosión de micro o nanoburbujas provocadas por una caída grande de presión, rompiendo membranas y otras estructuras supramoleculares. De allí que, además de favorecer la extracción de sustancias, también pueden aplicarse para generar cambios estructurales en otro tipo de compuestos, incluidos los almidones y otros polisacáridos, para modificar sus propiedades y potenciales usos. Con esta premisa se propone evaluar el efecto del tratamiento por US y CH sobre las propiedades estructurales, moleculares y funcionales del almidón de mandioca. Para ello se prepararon suspensiones de 5%, 10% y 20% de almidón de mandioca, que se trataron con un ultrasonicador 100HP durante 5, 10 y 20 minutos, o con un cavitador de tipo Venturi durante 1, 3 y 6 horas. Como sistema control se utilizó almidón de mandioca nativo, sin tratamientos. En todos los casos se evaluaron las propiedades térmicas mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis estructural mediante microscopía de luz polarizada (PLM) y técnicas espectrofotométricas basadas en la formación del complejo almidón-triyoduro de potasio. Los efectos de la cavitación sobre la retrogradación se evaluaron determinando la opacidad de los geles mediante colorímetro de reflectancia haciendo mediciones sobre fondo blanco y negro, las entalpías de retrogradación mediante DSC, movilidad molecular de poblaciones de agua mediante resonancia magnética nuclear (1H-RMN) y grado de cristalinidad mediante espectroscopía infrarroja (FT-IR). Los resultados más relevantes confirman que la estructura e integridad de los gránulos se modificaron superficialmente, manifestadas por un halo de reflexión difusa en la superficie (visualizada por PLM) y por un mayor contenido de amilosa libre, determinada espectrofotométricamente mediante la reacción con KI-I2, indicando ruptura de los gránulos. No se observaron linealidades entre el grado de daño y el tiempo de tratamiento y los cambios más notorios se obtuvieron en las suspensiones de almidón con menor concentración. De todos modos, estos cambios no repercutieron significativamente sobre la retrogradación del almidón de mandioca, ya que no se evidenciaron diferencias significativas en las temperaturas y entalpías asociadas, así como tampoco en la opacidad o grado de cristalinidad durante el período de almacenamiento. La CH provoca modificaciones considerables de la viscosidad en soluciones de polímeros libres, tales como la carboximetilcelulosa. Por lo tanto, se concluye que la estructura granular proteje a los polímeros del almidón del impacto de los microjets, conservando sus propiedades. Estos resultados confirman que es posible utilizar las técnicas de cavitación como metodologías sostenibles para la recuperación de almidón con mínimas modificaciones, a partir de matrices complejas, así como también de residuos o subproductos alimentarios.