Impacto de tratamientos de cavitación sobre el almidón de mandioca

TRAGIN T.; ROLANDELLI G.; FLEITE S. N.; RODRÍGUEZ S; CASSANELLO MIRYAN; PILAR BUERA

Taller; Segundo taller de Biotecnología Aplicada a la Tecnología de Alimentos; 2022

En la revalorización de subproductos y residuos de la industria alimentaria se proponen tratamientos conultrasonido (US) que permiten acelerar las extracciones de moléculas de interés. La cavitación hidrodinámica(HC) no es aún tan utilizada y se considera muy promisoria para el tratamiento de biomasa por ser unatecnología ecológica escalable, que permite disminuir tiempos y costos de procesos de extracción, conimportantes aplicaciones potenciales, entre ellas la extracción de almidón. Ambas técnicas están basadas en elfenómeno de cavitación, que consiste en la generación e implosión de micro o nanoburbujas provocadas poruna caída grande de presión, que a su vez rompe membranas y otras estructuras supramoleculares. El daño alos gránulos de almidón podría ser una consecuencia indeseable. Se ha observado ruptura de biopolímerostales como carboximetilcelulosa y disminución de viscosidad. El objetivo de este trabajo fue analizar el impactode procesos tales como US y HC sobre el almidón de tapioca, mediante el análisis a niveles moleculares osupramoleculares.Las suspensiones de almidón de tapioca se trataron mediante un cavitador de tipo Venturi y un ultrasonicadorde 100HP, variando la concentración de almidón y el tiempo de tratamiento. Las consecuencias de estostratamientos se analizaron a través de la determinación de las entalpías y temperaturas de gelatinización yretrogradación, por calorimetría diferencial de barrido (DSC), y de la opacidad de los geles de almidón causadapor la retrogradación, mediante mediciones de reflectancia con fondos blanco y negro. La integridad de losgránulos de almidón se estudió mediante microscopía de luz polarizada (PLM) y por un ensayo basado en sudisolución en medio alcalino, con posterior detección del almidón libre formado mediante el complejoalmidón-I 3 (tri-ioduro), que también permite evaluar la relación amilosa/amilopectina. Estas técnicas seemplean con frecuencia para determinar gránulos de almidón dañados y aumento de almidón soluble. Lamovilidad molecular de diferentes poblaciones de agua se estudió mediante resonancia magnética nuclear debaja frecuencia resuelta en el tiempo (LF-NMR). Las modificaciones a nivel molecular fueron analizadas por FT-IR con el dispositivo ATR.Los análisis por DSC indicaron que los tratamientos aplicados no afectaron los perfiles de gelatinización oretrogradación, ya que las temperaturas y entalpías de fusión variaron levemente y sin tendencias claras. Elanálisis FT-IR tampoco reveló cambios significativos a nivel molecular. Los estudios por LF-RMN permitieroninterpretar movilidad molecular a de agua en los procesos de gelatinización y retrogradación, pero nodiscriminar entre tratamientos. Sin embargo, a través del análisis realizado por PLM se detectaron cambiosmenores en la superficie de los gránulos, manifestados por un halo de reflexión difusa en los tratados. El efectofue confirmado por el ensayo con tri-ioduro sobre las muestras cavitadas, que evidenció un incremento de la velocidad de disolución de almidón, asociado al daño producido sobre los gránulos. Este daño no fue lineal en función del tiempo y se incrementó a menor concentración de almidón, debido a que cuanto mayor fue la cantidad de almidón, se necesitó más tiempo para afectar una fracción significativa de gránulos. El tratamiento de HC de una hora produjo un daño a los gránulos de almidón para inducir la disolución del doble de masa que un tratamiento de 10 min. La HC promovió un cambio notable en la relación amilopectina/amilosa. Mientras que la amilopectina no se afectó, se notó una disminución en la cantidad de amilosa libre. Estos resultados indicaron que la estructura granular protege a los polímeros en comparación con un polímero libre, como CMC, cuya viscosidad disminuye drásticamente debido a la HC. Este análisis es importante cuando se necesita recuperar almidón de la biomasa a tratar por técnicas de cavitación.