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08/05/23 1 APLICACIONES DE HIDROCOLOIDES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA Módulo I: Almidones nativos y modificados: obtención y aplicación, Polisacáridos Funcionales Master Internacional en Tecnología de los Alimentos - MITA Facultad de Agronomía de la UBA Temario 2023 • ALMIDONES • ALMIDONES MODIFICADOS • APLICACIÓN DE ALMIDONES – Panificación y repostería – Salsas – Lácteos – Confitería – Emulsiones y Encapsulados • POLISACÁRIDOS FUNCIONALES – Almidones Resistentes – Gomas y Mucilagos – Oligosacáridos 1 2 08/05/23 2 • 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo • El ser humano posee el triple de AMY1 que los demás primates ALMIDONES RiC2015 C.A.A. Art 674 - (Dec 112, 12.1.76) Con la denominación de Almidón o Fécula Se entiende la materia orgánica que en forma de gránulos se encuentran en los corpúsculos especiales incluidos en el protoplasma de células vegetales en la etapa de la maduración. La denominación de Almidón corresponderá a los gránulos que se encuentran en los órganos aéreos de las plantas, y la de Fécula, a los que se encuentran en las partes subterráneas (raíces, tubérculos, rizomas). ALMIDONES RiC2015 3 4 08/05/23 3 Art 674 - (Dec 112, 12.1.76) El almidón y la fécula deberán cumplimentar las siguientes condiciones: • Por hidrólisis total o enzimática deberán producir dextrosa como único glúcido. • La morfología de los gránulos será variable de acuerdo al vegetal de origen y al examen microscópico con luz polarizada; presentarán la birrefringencia típica. • Se presentarán en forma de polvo fino o grumos friables. • Humedad a 100°-105°C, Máx: 15% (feculas hasta 18%) • Cenizas a 500°-550°C, Máx: 0,5% • Nitrógeno total (en N), Máx: 0,15% • Grasas, Máx: 0,15% • Celulosa, Máx: 0,30% • Acidez (en ml.sol. 0,1 N), Máx: 5,00% • Anhídrido sulfuroso total, Máx: 80 mg/kg (80 ppm) • Arsénico (como As), Máx: 3 mg/kg (3 ppm) • Plomo (como Pb), Máx: 5 mg/kg (5 ppm) • Metales pesados, como Pb, Máx: 40 mg/kg (40 ppm) ALMIDONES RiC2015 ADITIVOS ALIMENTARIOS El Código Alimentario Argentino define : Ingrediente “ Es toda sustancia, incluidos los aditivos alimentarios, que se emplee en la fabricación o preparación de alimentos y que esté presente en el producto final en su forma original o modificada ” Aditivo Alimentario “ Es cualquier ingrediente agregado a los alimentos intencionalmente, sin el propósito de nutrir, con el objeto de modificar las características físicas, químicas biológicas o sensoriales, durante la manufactura, procesado, preparación, tratamiento, envasado, acondicionado, almacenado, transporte o manipulación de un alimento “ Las Vitaminas, Minerales, Sustancias esenciales u otras sustancias que se incorporen con motivos de fortificación o enriquecimiento nutricional no son consideradas aditivos. ALMIDONES RiC2015 5 6 08/05/23 4 VÍNCULOS ENTRE LAS UNIDADES MONOMÉRICAS Son de tipo glucósido : una molécula de agua es eliminada entre los oxhidrilos del C1 de una de las unidades y uno de los oxhidrilos del siguiente resíduo. Uniones ( 1 → 4 ) , ( 1 → 6 ), etc. Según que el primer residuo sea o ALMIDONES Polímeros de condensación de la glucosa RiC2015 Detalle de las uniones alfa 1-4 Detalle de la unión beta 1-6 7 8 08/05/23 5 • Si el oxhidrilo del C1 y el C6 están: opuestos respecto al anillo ( isómero ) del mismo lado respecto al anillo ( isómero ) • Si la unión entre el C5 y el C6 está : hacia arriba del anillo (serie D) hacia abajo del anillo (serie L) ALMIDONES CH=O CH-OH CH-OH CH-OH CH-OH CH2-OH 1 2 3 4 5 6 CH-OH CH-OH CH-OH CH-OH CH CH2-OH O HEXOSAS RiC2015 ALMIDONES • Maíz • Maíz waxy • Trigo • Papa • Mandioca (tapioca) • Arroz, etc Distintos tipos según procedencia : Gránulos constituídos por : • Amilosa • Amilopectina Cadena lineal (helicoidal). Hasta 6.000 unidades de glucosa conectadas ( 1→ 4 ). Pesos moleculares de 104 a 106 Grado de polimerización (DP) Papa : 1000 a 6000 Maíz : 200 a 1200 Amilosa : RiC2015 Estructura 9 10 08/05/23 6 ALMIDONES Cadena lineal con uniones ( 1→ 4 ) pero con unión ( 1→ 6 ) cada 20-26 unidades monoméricas. Estructura ramificada. Amilopectina : Almidón Amilosa % (b.s.) Diámetro (mm) Diam. Prom.(mm) Maíz 26 5 -- 25 15 Maíz waxy 5 5 -- 25 15 Papa 22 15 -- 100 33 Trigo 25 2 -- 35 15 Mandioca 17 5 -- 35 20 Arroz 17 3 -- 8 5 Tamaños y Relación Amilosa / Amilopectina Pesos moleculares de 108 o más. 1000 veces mayores que la amilosa. DP cercanos a 1 millón de unidades R RiC2015 Estructura Microcristalina del Grano de Almidon Amilosa Amilopectina ALMIDONES Hilum Central RiC2015 11 12 08/05/23 7 ALMIDONES Sección transversal de un granulo de almidón de Sorgo tratado con α-amilasa. Note los aros concéntricos en los gránulos de almidón rotos Barra = 10 μm RiC2015 Resumen… DIFERENCIAS ENTRE AMILOSA Y AMILOPECTINA AMILOSA AMILOPECTINA Forma Lineal Ramificada Enlaces alfa - 1, 4 alfa - 1, 4 y beta - 1, 6 Peso Molecular < 0.5 mill. 50 - 500 mill. Beta Amilasa 95 - 100% 50 - 60 % Form. Película Fuerte Débil Firmeza del Gel Fuerte Débil Coloración al Yodo Azul Rojo - Violeta ALMIDONES RiC2015 13 14 08/05/23 8 Formación del gránulo en los vegetales • Acumulación de material pobremente organizado • Formación de núcleo de polisacárido insoluble (hilum) • Deposición de polímeros alrededor del hilum central • Crecimiento inicial esférico, luego formas elongadas o chatas • Cadenas poliméricas crecen radialmente. • La multitud de grupos hidroxilos se atraen formando uniones hidrógeno entre las moléculas adyascentes de amilosa y/o amilopectina. • Se forman manojos cristalinos orientados radialmente ( miscelas ) rodeadas por una fase amorfa. • Las regiones miscelares cristalinas mantienen el gránulo unido. Constituyen entre el 25 y el 50 % y pueden rotar el plano de la luz polarizada formando “Cruces de Malta” también presentan espectros de difracción de rayos X. • Gran parte de la cristalinidad la aporta la amilopectina. • La amilosa suele encontrarse en las regiones amorfas o complejarse con las grasas. Puentes de hidrógeno : Débiles pero muchos. Fuerzas considerables ALMIDONES RiC2015 La estructura del gránulo hace que el almidón sea insoluble en agua fría, aunque puede hincharse ligera y reversiblemente ( 9 % en maíz ) ALMIDONES Hinchamiento y Gelatinización del Almidón Cuando los gránulos de almidón se calientan en presencia de suficiente agua : • Se rompen las uniones más débiles en las áreas amorfas y el gránulo comienza a hidratarse progresivamente. ( Se hincha irreversiblemente ) Las miscelas apretadamente unidas permanecen intactas manteniendo el gránulo unido. • Empiezan a romperse uniones hidrógeno de las regiones cristalinas. El gránulo continúa expandiendose hacia una red más hinchada aunque permanece uniodo por las miscelas que aún no han sido rotas. • Continúan disminuyendo el número y tamaño de regiones cristalinas. El proceso que comenzó en el hilum se extiende hacia la periferia. • Algunas de las moléculas de almidón cercanas a la superficie se sitúan tangencialmente creando una especie de membrana. • Paralelamente, la amilosa, lineal y menos voluminosa que la amilopectina difunde hacia y a través de la membrana saliendo del gránulo hacia la solución intersticial. T e m p e r a t u r a T i e m p o RiC2015 15 16 08/05/23 9 Gránulos de Almidón Almidón Hidratados Gel de Almidón Agua Calor RiC2015 ALMIDONES • El tamaño de los gránulos continúa creciendo por efecto de la penetración de agua hasta alcanzar el máximo hinchamiento ( Pasta semitransparente de alta viscosidad ) Proceso de : • Ruptura de uniones hidrógeno • Reducción de zonas cristalinas • Absorción de agua e hinchamiento GELATINIZACIÓN Caracterizado por pérdida de birrefringenciaa la luz polarizada “Temperatura de Gelatinización” • Si se continúa el calentamiento, los gránulos hinchados comienzan a romperse y a colapsar generando una dispersión coloidal, viscosa constituída por fragmentos de gránulos hinchados, agregados de almidón hidratados y moléculas disueltas. agua fría gránulos de almidón cocción Pasta viscosaSuspensión de almidón agua fría gránulos de almidón cocción Pasta viscosaSuspensión de almidón RiC2015 17 18 08/05/23 10 Almidón sin cocimento/ Birrefringente ALMIDONES RiC2015 RiC2015 ALMIDONES Cambios durante la gelatinización : Viscoamilógrafo de Brabender Suspensión de almidón, se calienta, mantiene y enfría programadamente mientras se agita y se mide el torque del agitador ( viscosidad ) • Calentamiento : 1,5 °C/min hasta 95 °C • Mantenimiento : 10, 30 ó 60 min • Enfriamiento : 1,5 °C/min hasta 50 o 25 °C • Mantenimiento por 1 hora más. Temperatura de “pasting” : aumento rápido de viscosidad (mayor que la de pérdida de refringencia) • Menor temp. de pasting • Rápido aumento de viscosidad • Mayor viscosidad máxima (poder espesante) • Mayor breakdown Papa y Mandioca : RiC2015 RiC2015 19 20 08/05/23 11 Tipos de Almidones • Almidones provenientes de granos – Trigo (Triticum spp.), – Arroz (Oryza sativa), – Maiz (Zea mays), • Sagú varias especies de palmeras (Metroxylon sagu, etc...) • Feculas provenientes de raíces / tallos – Tapioca (Manihot esculenta). – Papa (Solanum tuberosum), – Batata (Ipomoea batatas) ALMIDONES RiC2015 ALMIDONES A B C D Microscopia luminosa de Almidones de A Trigo, B Papa, C Maiz, D Arroz RiC2015 RiC2015 21 22 http://es.wikipedia.org/wiki/Triticum http://es.wikipedia.org/wiki/Oryza_sativa http://es.wikipedia.org/wiki/Zea_mays http://es.wikipedia.org/wiki/Manihot_esculenta http://es.wikipedia.org/wiki/Solanum_tuberosum http://es.wikipedia.org/wiki/Ipomoea_batatas 08/05/23 12 Temp de “pasting” Trigo – Arroz – Maíz – Maíz waxy – Mandioca - Papa Viscosidad de pico Retrogradación del almidón Retorno desde una fase amorfa hacia una condición de mayor insolubilidad y cristalinidad. Temperatura de Temperatura de Viscosidad de pico Almidón Gelatinización "pasting" (8 %) Brabender (8 %) ( ° C ) ( ° C ) ( UB ) Maíz 62 - 74 75 - 80 700 Maíz waxy 63 - 72 65 - 70 1100 Papa 56 - 68 60 - 65 3000 Trigo 58 - 64 80 - 85 200 Mandioca 52 - 64 65 - 70 1200 Arroz 68 - 78 70 -75 500 ALMIDONES Almidón Solución diluída Pasta más concentrada Turbidez – precipitado blanco Gel elástico - sinéresis RiC2015 Almidón de Maíz ALMIDONES WAXY DENT ALTA AMILOSA RiC2015 23 24 08/05/23 13 Almidón de Trigo ALMIDONES RiC2015 Almidón de Papa ALMIDONES RiC2015 25 26 08/05/23 14 Almidón de Tapioca ALMIDONES Escaneado electrónico de Almidón de Mandioca RiC2015 Almidón de Arroz ALMIDONES RiC2015 27 28 08/05/23 15 Características del Grano Fuente Tipo Diámetro- Rango (m) Forma Tinción al Iodo Maíz Cereal 5-26 Redondo, Poligonal Azul Maíz Ceroso Cereal 5-26 Redondo, Poligonal Rojo-Violeta Tapioca Raíz 5-25 Truncado, Redondo- Oval Azul Papa Raíz 15-100 Redondo, Oval Azul Arroz Cereal 3-8 Redondo, Poligonal Azul ALMIDONES RiC2015 ALMIDONES Microscopia luminosa de Almidones de A Trigo, B Papa, C Maiz, D Arroz A B C D RiC2015 29 30 08/05/23 16 EL GRANO DE MAÍZ Germen Cascarilla y Fibra Almidón Duro (Almidón y Gluten) Almidón Suave ALMIDONES RiC2015 EL PROCESO DE MOLIENDA HUMEDA Grano pelado Cedazos Separación del germen Separación de fibras Modificación Germen Aceite de maíz Glúten ALMIDÓN Produtos para alimentación animal Almidones Almidones Alimenticios, Industrial, Dextrinas Remojo Agua de remojo Evaporación del agua Fibras Separación almidón/glúten Fibras Secado ALMIDONES RiC2015 31 32 08/05/23 17 ALMIDONES La Dextrosa Equivalente (DE) es la medida del grado de hidrolisis de la molécula de almidón y su contenido de azucares reductores expresado en un porcentaje sobre su base seca. Las propiedades Fisicoquímicas y funcionales cambian de acuerdo al DE que contienen: COMPOSICIÓN DEL GRANO DE MAÍZ (% en Base Seca) % del Grano Almidón Proteína Aceite Cenizas Azúcar Grano --- 71.5 10.3 4.8 1.44 1.97 Endospermo 81.9 86.5 9.4 0.8 0.31 0.64 Germen 11.9 8.2 18.8 34.5 10.1 10.81 Cascarilla 5.3 7.3 3.7 1 0.84 0.34 Capa Hilar 0.8 5.3 9.1 3.8 1.59 1.61 ALMIDONES RiC2015 33 34 08/05/23 18 ALMIDONES Orientación de las moléculas de amilosa en forma paralela Interacción entre hidroxilos de cadenas adyascentes Formación de agregados Agregados : Precipitan o atrapan líquido en red tridimensional (gel) (aparición de cierta organización cristalina (rayos X) Optimo de longitud para la retrogradación : 100 a 200 unidades de glucosa • Aumento de la viscosidad • Opacidad o turbidez • Formación de una “piel” insoluble en pastas calientes • Precipitación • Formación de geles - Sinéresis Consecuencias de la retrogradación en pastas de almidón • Más rápida a bajas temperaturas • Favorecida por altas concentraciones de almidón • Rápida a pH entre 5 y 7 • Retardada por la presencia de sal Retrogradación : RiC2015 R E T R O G R A D A C I Ó N Almidón Velocidad de retrogradación Maíz Alta Arroz Alta Trigo Alta Papa Media Mandioca Baja Maíz waxy Muy baja ALMIDONES Cereales : alta amilosa (28 %), DP = 200 – 1200, altos lípidos (0,6 %) Papa : amilosa (21 % ), DP = 1000 – 6000, lípidos (0,05 %) Maíz waxy : sin amilosa Aplicaciones • Como Espesantes y agentes de retención de agua • Aportando a la textura • Como carga RiC2015 35 36 08/05/23 19 Maíz Nativo Maíz Ceroso Nativo Tapioca Nativa ALMIDONES RiC2015 ALMIDONES Swelling power= peso de gránulos hinchados / peso de almidón b.s. Capacidad espesante y de retención de agua • Maíz se hincha relativamente poco y en 2 etapas • Maíz waxy 1 sola etapa (sin amilosa) • Papa y mandioca alto y rápido hinchamiento (fuerzas de unión débiles en el gránulo) Swelling Almidón Power a 95 °C g/g Papa 1153 Mandioca 71 Maíz waxy 64 Maíz 24 Trigo 21 Arroz 19 La tabla permite evaluar las cantidades relativas de distintos almidones necesarias para lograr una pasta de una determinada viscosidad. RiC2015 37 38 08/05/23 20 ALMIDONES Textura y transparencia • Gránulos sin hinchar, hinchados total y parcialmente • Fragmentos de gránulos hinchados • Agregados de gránulos hinchados • Moléculas de almidón disueltas • Precipitados de almidón retrogradado Pasta de almidón • No cohesivas, blandas, cortas • Opacas, turbias • Cohesivas, viscoelásticas, gomosas • Translúcidas, claras, transparentes Pastas de almidones de papa, mandioca y maíz waxy : Pastas de almidones de cereales: Efecto del Medio • Acidos : tienden a hidrolizar las uniones y debilitan los gránulos • Azúcares : compiten con el agua (retrasan la gelatinización) • Grasas y proteínas : Cubren los gránulos y limitan la gelatinización RiC2015 Propiedades Fisicas de los Almidones cocidos • Maíz Regular............Opaco, Gelifica. • Maíz Ceroso.............Claro, Cohesivo. • Maíz Alto en Amilosa.... Muy Opaco, Gel muy Fuerte • Tapioca...............Claro, Cohesivo, Lig. Tendencia a Gelificar • Papa.......................Claro, Cohesivo, Gel Débil ALMIDONES RiC2015 39 40 08/05/23 21 Almidón mal cocido ALMIDONES RiC2015 Almidón bien cocido ALMIDONES RiC2015 41 42 08/05/23 22 Almidón sobrecocido ALMIDONES Curva de viscosidad - Maíz Ceroso Mal cocido Cocido Leve sobrecoc. Sobrecocido Mal cocido Cocido Leve sobrecoc. Sobrecocido Tiempo ALMIDONES RiC2015 43 44 08/05/23 23 Viscosidad Brabender de Almidón de Maíz & Maíz Ceroso (pH 5.0, 6% Sólidos) V is c o s id a d Tiempo/Temperatura Maiz Maiz Ceroso pH 5.0 (6% sólidos) No cocido Bien cocido Sobrecocido ENFRIAMENTOCalent. RiC2015 Escaneado electrónico de Gránulos de Almidón de Trigo Calentados en agua:a, 20°C; b, 60°C; c, 80°C; y d, 97°C. A B C D ALMIDONES RiC2015 45 46 08/05/23 24 ALMIDONES Usos de almidones nativos • Mayonesas bajas calorías, Salad dressings, Salsas • Baby foods • Rellenos y Comidas congeladas • Postres lácteos Almidón de maíz Almidón de maíz Almidón de papa Almidón de maíz Almidón de mandioca • Gomas y Jaleas • Sopas, Salsas y Comidas enlatadas • Premezclas para tortas, Tartas, Postres, etc. • Emulsiones cárnicas Almidón de maíz RiC2015 ALMIDONES • altos contenidos de sólidos (azúcares) • bajo pH / acidez • esfuerzos de corte excesivos • enfriamientos prolongados (retrogradación) • congelación / descongelación Almidones nativos dificultades de aplicación en ALMIDONES MODIFICADOS RiC2015 47 48 08/05/23 25 •C.A.A. 23.1 (Res 101, 8.8.75) "ALMIDONES MODIFICADOS •Se presentarán en forma de polvo, grumos o laminillas friables; de color blanco o casi blanco; sin olor ni sabor; insolubles en alcohol, éter, cloroformo •Las formas no gelificadas son prácticamente insolubles en agua, pero las demás la absorben cuando se encuentran en suspensión acuosa fría y gelifican cuando se calientan entre 45° y 80°C Cumplimentarán las siguientes condiciones: •a) Humedad a 100-105°C, máx: 15,0% •b) cenizas a 500-550°C , máx: 2,0% •c) N total x 6,25, máx 0,5% •d) Grasas (extrac. CCl4, máx 0,15% •e) Anhídrido sulfuroso total, máx 80 mg/kg •f) Residuos de los agentes de tratamiento en las cantidades que se establecen en cada caso ALMIDONES MODIFICADOS RiC2015 RESOLUCIONES MERCOSUR SOBRE ALMIDONES ALMIDONES MODIFICADOS MERCOSUR - GMC - RES Nº 106/94 Incorporada por Resolución MSyAS N° 184 del 30.05.95 Art 1° - Los almidones modificados químicamente son considerados como ingredientes y serán mencionados en la lista de ingredientes como almidones modificados. Art 2° - Los almidones nativos y los almidones modificados por vía física o enzimática serán mencionados en la lista de ingredientes como almidones. Art 3° - Los almidones modificados químicamente que sean utilizados por la industria alimentaria deberán obedecer las especificaciones establecidas por el Food Chemical Codex, 3rd. Edition, 1981. Art 4° - Los Estados Parte pondrán en vigencia las disposiciones legislativas, reglamentarias y administrativas necesarias para dar cumplimiento a la presente Resolución a través de los siguientes organismos: ALMIDONES MODIFICADOS RiC2015 49 50 08/05/23 26 ALMIDONES MODIFICADOS • MAYOR O MENOR VISCOSIDAD • RESISTENCIA A pH’s BAJOS • RESISTENCIA A ALTAS TEMPERATURAS • RESISTENCIA A ESFUERZOS MECANICOS • SOLUBILIDAD EN AGUA FRIA • ESTABILIDAD A BAJAS TEMPERATURAS • TEMPERATURAS DE GELATINIZACION ALMIDONES MODIFICADOS ALMIDONES MODIFICADOS Algunos grupos hidroxilos alterados por reacción química • Menor viscosidad a una dada concentración (almidones convertidos) • Mayor resistencia al calentamiento, esfuerzos de corte y acidez (almidones reticulados) • Mayor estabilidad a baja temperatura (menor retrogradación) (almidones estabilizados) Puede buscarse Posibles Modificaciones • Hibridización • Enlaces Cruzados / Crosslinking • Estabilización/Substitución • Conversión (Hidrólisis) • Modificación Física 51 52 08/05/23 27 Maíz Ceroso Nativo Maíz Ceroso Modificado ALMIDONES MODIFICADOS RiC2015 ALMIDONES MODIFICADOS E1200 Polydextrose E1404 Oxidised starch E1410 Monostarch phosphate E1412 Distarch phosphate E1413 Phosphated distarch phosphate E1414 Acetylated distarch phosphate E1420 Acetylated starch E1422 Acetylated distarch adipate E1440 Hydroxyl propyl starch E1442 Hydroxy propyl distarch phosphate E1450 Starch sodium octanoyl succinate E1451 Acetylated oxidised starch E1452 Starch aluminium octenyl succinate Modified starches (used as thickening and gelling agents) RiC2015 53 54 08/05/23 28 ALMIDONES MODIFICADOS Como puedo modificar un almidón? Modificación Genética Genética tradicio nal Bio tecno logía Procesamiento Industrial Química Enzimática Física Bio- transformación Micro organismos RiC2015 Conversión de los almidones (Hidrólisis) AMILOSA AMILOPECTINA Qué es? Corte de cadenas moleculares largas de los almidones ALMIDONES MODIFICADOS RiC2015 55 56 08/05/23 29 Conversión de los almidones (Hidrólisis) Qué utilizamos? • Tratamiento ácido • Dextrinización • Conversión enzimática Cuáles son los efectos? • Baja viscosidad • Aumenta la fuerza del gel ALMIDONES MODIFICADOS Almidones nativos > 6 % muy alta viscosidad RiC2015 ALMIDONES MODIFICADOS Almidones convertidos ( menor viscosidad ) • Almidones acidificados Hidrólisis parcial → Cadenas más cortas • Pastas menos viscosas • Mayor retrogradación Usos : Pastillas de goma, jaleas ( retrogradación → geles rígidos ) • Almidones oxidados Acortan cadenas y afectan uniones hidrógeno → • Geles blandos • Alta claridad • Viscosidad (baja dispersión) • Poca retrogradación • Retrasa cristalización Usos : Espesantes. Sopas claras enlatadas RiC2015 57 58 08/05/23 30 ALMIDONES MODIFICADOS • Calentamiento • Esfuerzos de corte • Acidez Almidones Reticulados resistentes a : Introducción de grupos que generan puentes con moléculas vecinas más estables que los puentes de hidrógeno originales → Controlan el hinchamiento de los gránulos Grado de entrecruzamiento ( crosslinking ) : número de puentes generados respecto al número de unidades de glucosa. • Oxicloruro de fósforo • Trimetafosfato de sodio = E1412 • Anhidrido adípico = Adipato de almidón • Epiclorhidrina = Eter Glicerido de Dialmidón Usos : Mayonesas bajas calorías Productos a esterilizar (enlatados) Rellenos y toppings frutados Enlatados de bajo pH Salsas congeladas (baja sinéresis) 1 cada 500 ó 1000 → Estabilidad Almidones reticulados / esterificación • geles claros • estables (baja retrogradación) • pierden viscosidad (acidez, esfuerzo, temperatura) papa mandioca maíz waxy almidones de : RiC2015 Efecto de los Enlaces Cruzados en el Desarollo de la Viscosidad (pH 5, 6% Sólidos) A B C D Tiempo/Temperatura V is c o s id a d Calent. 95°C 25°C Enfriamiento A Maíz ceroso Nativo B Lig. entrecruzamiento D Alto entrecruzamientoC Mod. entrecruzamiento ALMIDONES MODIFICADOS RiC2015 59 60 08/05/23 31 ALMIDONES MODIFICADOS Almidones Estabilizados / Substitución Introducción de cadenas laterales ( grupos bloqueantes ) → Reduce tendencia a formar geles, a la retrogradación y a la sinéresis. Algunos de los hidroxilos son reemplazados por el grupo sustituyente : ester o eter Bajos grados de sustitución ( DS < 0,1 ) • Facilita la solubilización • Disminuye la temperatura de gelatinización • Reduce la retrogradación Esterificación : - Tripolifosfato (Fosfato de Monoalmidón E1410) - Anhídrido acético (Acetato de Almidón Hidroxipropilado) RiC2015v ALMIDONES MODIFICADOS • Pastas lisas, más claras y más viscosas • Muy poca sinéresis • Estabilidad a la congelación / descongelación Eterificación : Hidroxipropilación Características funcionales muy atractivas Usos de los almidones Estabilizados Dips, Salsas Productos congelados Rellenos frutados Postres, etc. Almidón modificado Almidón modificado RiC2015 61 62 08/05/23 32 C.A.A. 23.1 (Res 101, 8.8.75) 8 TRATAMIENTOS DE ALMIDONES MODIFICADOS 1. Por medio del HCl y/o H2SO4 2. Blanqueado por uno o más de los siguientes: a) 0,45% máx de oxígeno activo procedente de peróxido de hidrógeno o ácido peracético b) Persulfato de amonio, máx 0,075% y bióxido de azufre, máx 0,05% c) Cloro como hipoclorito de sodio, máx 0,819% sobre almidón seco d) Permanganato de potasio, máx 0,2% e) Clorito de sodio, máx 0,5% : Residuos de manganeso, como Mn, máx 50 ppm 3. Oxidado por: a) Cloro como hipoclorito de sodio, máx: 5,5% sobre almidón seco 4. Esterificado por: a) Anhídrido acético : Residuo máx: 2,5% de grupos acetilo b) Anhídrido adípico, máx: 0,12% y anhídrido acético: Residuo máx: 2,5% de grupos acetilo c) O-fosfato monosódico : Residuo máx: 0,4% de fosfatos como P d) Anhídrido octenil-succínico, máx: 3% e) Anhídrido octenil-succínico, máx: 2% y sulfato de aluminio, máx: 2% f) Oxicloruro de fósforo, máx: 0,1%, trimetafosfato de sodio : Residuo máx: 0,04% de fosfatos g) Tripolifosfato de sodio y trimetafosfato de sodio : Residuo máx: 0,4% de fosfatos como P. ALMIDONES MODIFICADOS RiC2015 C.A.A. 23.1 (Res 101, 8.8.75) TRATAMIENTOS DE ALMIDONES MODIFICADOS 5. Eterificado por: a) Acroleína, máx: 0,6% b) Epiclorhidrina, máx: 0,3% c) Epiclorhidrina, máx: 0,1% y óxido de propileno, máx: 10% Residuo máx: 5 mg por mil de clorhidrinpropileno d) Oxido de propileno, máx: 25% : Residuo máx: 5 mg por mil. 6. Eterificado y esterificado por: a) Acroleína, máx: 0,6% y acetato de vinilo, máx: 7,5% : Residuo 2,5% de grupos acetilo b) Epiclorhidrina, máx: 0,3% y anhídrido acético : Residuo máx: 2,5 de grupos de acetilo c) Epiclorhidrina, máx: 0,3% y anhídrido succínico, máx: 4% d) Oxicloruro de fósforo, máx: 0,1% y óxido de propileno, máx: 10% Residuo en el almidón modificado: 5 mg por mil de clorhidrinpropileno 7. Eterificado y oxidado por: Cloro como hipoclorito de sodio, máx: 5,5% sobre almidón seco; oxígeno activo obtenido de peróxido de hidrógeno, máx: 0,45%; óxido de propileno, máx: 25% Residuo en el almidón modificado, máx: 5 mg por mil de clorhidrinpropileno. 8. Gelatinizado por: a) Hidróxido de sodio, máx: 1% ALMIDONES MODIFICADOS RiC2015 63 64 08/05/23 33 Por que utilizamos Almidones ? APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Funcionalidad de almidones modificados ❖ Texturizantes ❖ Almidones Nativos Funcionales ❖ Espesantes y estabilizantes con cocción o instantáneo ❖ Almidones declarados como fibra ❖ Reemplazantes de grasa ❖ Reemplazantes de gelatina ❖ Abrillantadores APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 65 66 08/05/23 34 ❖ Adhesión: Coberturas y Empanizados ❖ Ligado: Prod. Cárnicos, Alim. Extruídos ❖ Opacidad: Bebidas ❖ Granulometría: Goma de Mascar, Panificación ❖ Estabilidad de emulsiones: Bebidas, Blanq. P/café ❖ Estabilidad en espumas: Marshmallows APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 ❖ Gelificación: Postres ❖ Glaseado: Panificación, Snacks, Pasteleria ❖ Retención de humedad: Productos Horneados, Prd. Cárnicos ❖ Espesante: Sopas, Rellenos de Fruta, Salsas ❖ Expansión: Cereales, Snacks ❖ Sustitución de grasa: Helados, Aderezos, Alimentos “light ❖ Sin TACC todos los anteriores APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 67 68 08/05/23 35 Productos de bajo valor calórico y/o grasa Productos dietéticos Reducción calórica Reducción de costos Sin TACC (maíz/papa/mandioca) A) Almidones sustitutos de grasa APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 B) Almidón Texturizantes • Restauran la palatabilidad en productos con adición reducida de sólidos solubles • Permiten dar cuerpo a un producto sin o con cantidad reducida de sólidos solubles sin cambiar la viscosidad APLICACIÓN DE ALMIDONES Productos de bajo valor calórico y/o grasa RiC2015 69 70 08/05/23 36 Productos visualmente atrayentes • Ventajas: – Solución concentrada - 50/80 % de almidón; – Baja viscosidad; – Alto brillo; – No caramelizan; – Superficie no “pegajosa”; – Secado Rápido; – Facilmente dispersable en agua; – Ausencia de “off-flavor”. APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 • Galletas • Brillo Pastelero • Pasteles • Panes • Semillas Secas (Maní, Nueces) • Etc… Mejoramiento del Brillo de Productos Horneados APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 71 72 08/05/23 37 Aplicaciones Después de Horneado APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Aplicaciones Antes del Horneo APLICACIÓN DE ALMIDONES Diferencias de Color Después del Horneo 73 74 08/05/23 38 Sin Cobertura Con Cobertura Productos de Mercado APLICACIÓN DE ALMIDONES Experiencia 75 76 08/05/23 39 The Gloss Value determined by Glossmeter (Hunterlab Model D48-7) Product Gloss Units % Solids Viscosity (cps) VERSA-SHEEN 87 50% 640 Egg Wash 27.7 As is 23% 145 Commercial Liquid 1 17.2 13.80% 750 Commercial Liquid 2 18.8 19.70% 560 Commercial Liquid 3 7.8 6.60% 95 N-TACK 57.3 30% 1400 Commercial Liquid 1: Contains Modified Food Starch, Xanthan Gum, and Alginate Commercial Liquid 2: Contains Modified Food Starch, Corn Syrup Solid, Methocel Commercial Liquid 3: Protein Based solution. APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Diferencias en el Brillo 87 27,7 17,2 18,8 7,8 6,4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 % P ro d u c to VERSA-SHEEN Egg Wash Commercial Liquid 1 Commercial Liquid 2 Commercial Liquid 3 Brown Paper Producto Comercial 1: Almidón Modificado, Goma Xántica y Alginato Producto Comercial 2: Almidón Modificado, jarabe de Maíz y Methocel Producto Comercial 3: Solución a base de Proteinas APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 77 78 08/05/23 40 Adhesión • Un producto revolucionario para adhesión de condimentos, aromas y otras partículas. • Usado en forma de polvo, es fundido mientras el substrato está aun caliente. • Es mejor que la utilización de aceite • No necesita solubilizarse APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 • Pre-mezclado con condimentos • Aplicado en la forma de polvo. • Utilización 20 – 90 segundos a 120 – 230°C • Fuerte adhesión • Preferencialmente utilizado después del proceso de horno • Mayor estabilidad a almacenamiento ( menos higroscopicidad) APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 79 80 08/05/23 41 Just copy or duplicate this slide DRY-TACK 250 Melting Curve 0 20 40 60 80 100 250 300 350 400 450 Temperature ( F) T im e ( S e c .) APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Selección de Almidones depende de: • TIEMPO/TEMPERATURA – Durante proceso, almacenamiento, transporte • pH – ácido, neutro • ESFUERZO MECÁNICO – cocción, bombeado, calentamiento • OTROS INGREDIENTES – Grasa, azúcar, agua, otros hidrocoloides, etc. • CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO FINAL – espeso, claro, opaco, listo, estable APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 81 82 08/05/23 42 ESTABILIDAD DE ALMIDONES A CONGELACIÓN - DESCONGELACIÓN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 10 20 30 40 50 60 A Maíz Regular B Maíz Ceroso (“Waxy”) C Maíz Ceroso Estabilizado y Entre-Cruzado Ciclos Congelación / Descongelación APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 • TIEMPO/TEMPERATURA – Durante proceso, armacenamento, transporte • pH – ácido, neutro • ESFUERZO MECÁNICO – cocción, bombeado, calentamiento • OTROS INGREDIENTES – Grasa, azúcar, agua, otros hidrocoloides, etc. • CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO FINAL – espeso, claro, opaco, listo, estable Selección de Almidones depende de: APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 83 84 08/05/23 43 Efecto del pH en la viscosidad 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 10 20 30 40 50 Tiempo (minutos) V is c o s id a d ( U B ) pH=3.0 pH=6.5 APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 • TIEMPO/TEMPERATURA – Durante proceso, almacenamiento, transporte • pH – ácido, neutro • ESFUERZO MECANICO – cocción, bombeado, calentamiento • OTROS INGREDIENTES – Grasa, azúcar, agua, otros hidrocoloides, etc. • CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO FINAL – espeso, claro, opaco, listo, estable Selección de Almidones depende de: APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 85 86 08/05/23 44 Efecto del esfuerzo mecánico en pastas del almidón cocidas a 90°C 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 Tiempo/Temperatura V is c o s id a d ( U B ) A 100 r.p.m. B 200 r.p.m.(5% sólidos) APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 RiC2015 Efectos de Equipos y Procesos APLICACIÓN DE ALMIDONES Equipos Condiciones de Proceso Tanque con infusion de Vapor Esfuerzo mecanico leve, alta T° y periodos cortos de calentamiento Intercambiador de Placas Alto esfuerzo mecanico, periodos cortos de calentamiento y enfriamiento aT° media Enfriador Flash Gran esfuerzo mecánico, enfriado en vacio Molino Coloidal El mas alto esfuerzo mecánico (efecto cizalla) Bombas Gran esfuerzo mecánico y comprecion. RiC2015Gran esfuerzo mecánico y compresión 87 88 08/05/23 45 • TIEMPO/TEMPERATURA – Durante proceso, almacenamiento, transporte • pH – ácido, neutro • ESFUERZO MECANICO – cocción, bombeado, calentamiento • OTROS INGREDIENTES – Grasa, azúcar, agua, otros hidrocoloides, etc. • CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO FINAL – espeso, claro, opaco, listo, estable Selección de Almidones depende de: APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Ingredientes • Formulación – azucar – grasa – proteina – agentes ligantes del agua • Atividad enzimática – frutas – vegetales – harinha – condimentos • aw APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 89 90 08/05/23 46 Efecto de conc. de azúcar en almidón con enlaces moderadamente entrecruzados 0 20 40 60 80 100 120 T e m p e ra tu ra d e g e la ti n iz a c ió n °C 10 20 30 40 50 60 % Azúcar (6% Almidón) APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Ingredientes • Formulación – azúcar – grasa - puede cubrir los granos – proteína – agentes ligantes del agua • Actividad enzimática – frutas – vegetales – harina – condimentos APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 91 92 08/05/23 47 Propiedades y Efectos • Interacciones de los ingredientes que afectan la hidratación del almidón – Sistemas con alto tenor de sólidos usualmente aumentan el tiempo y temperatura de proceso – Otros agentes espesantes (gomas) retardan la hidratación del almidón – Orden de adición influye en la performance del almidón • Combinación de almidones puede aumentar el rendimiento – Cook-up y cook up – Cook-up y instantáneo APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Uso de los almidones • Puede ser mezclado con ingredientes secos • Facil dispersión • Dispersable en jarabe de maíz • Dispersable en aceite • Combinación de almidones APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 93 94 08/05/23 48 Usos de Almidon según tipo de Aplicación (Generico) Aplicación Sopas, Salsas X, XS, PX, PXS X, XS, PX, PXS Panaderia PN X, P, PX, PXS D, M X, P, PX, PXS, M Lacteos N, A, M X, XS, P, PX, PXS X, XS, PXS, A, PX, O, PO, M Confituras PO, O O, PO, A Snacks N, P, PN, PO, D D, M Empanados X, PX, O P, PX D O, PO, D, M Carnicos N, X, XS, P XS XS N = nativo, X = crosslinked, P = pregelatinizado, S = substituido, O = oxidado, A = hydrolyzado ácido, D = dextrina, y M = maltodextrina. Formador de Pelicula Liga Viscocidad Texturizante APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Donde utilizamos Almidones ??? APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 95 96 08/05/23 49 1- Panificación y Repostería APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 • Masas para bizcochuelo, tarta, pizza; • Panes, muffins, budines; • Galletas duras y blandas, galletones, obleas; • Coberturas cremosas, frutales, glacés • Rellenos de fruta o cremosos Preparación: cocción o instantánea • Tipo: regular o bajo en calorías, sin grasa, sin azúcar APLICACIÓN DE ALMIDONES Bakery RiC2015 97 98 08/05/23 50 Masas de tortas, tartas, budines...... Funcionalidad en Tortas y bizcochuelos Incrementan viscosidad de la masa Ayudan a retener/estabilizar el aire incorporado Incrementan la retención de humedad Mantienen el producto fresco por más tiempo. Logran una miga más uniforme Tartas Incrementan la crocancia Evitan el quiebre después de horneados APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Sustituto de huevo • Aporta la funcionalidad básica de los huevos en galletas, budines, bizcochuelos, muffins, mezclas para tortas, brownies, panes, barras de cereales y muchas otras aplicaciones sin alterar mayormente el costo. • Aporta los atributos del huevo incluyendo solidificación en caliente, estructura, retención de humedad, mordida, viscosidad de la masa, miga pareja, emulsificación, reducción de la contaminación microbiológica y sin reacciones alergénicas. APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 99 100 08/05/23 51 2- Salsas APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Salsas – Principales Tipos • Salsas pasteurizadas • Salsas UHT • Salsas esterilizadas • Salsas instantáneas • Salsas congeladas (para platos listos) APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 101 102 08/05/23 52 Beneficios de la Aplicación de Almidones • Dispersibilidad • Otorga texturas lisas y cremosas • Viscosidad de envasado (fill viscosity) • Permiten la suspensión de partículas • Viscosidad final apropiada APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Beneficios de la Aplicación de Almidones • Estabilidad a bajas temperaturas • Permiten el desarrollo de aplicaciones instantáneas • Otorgan texturas pulposas • Evitan decantación de sólidos APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 103 104 08/05/23 53 Salsas Congeladas: Beneficios del Uso de Almidones • Estabilidad a bajas temperaturas (refrigeración, congelamiento) • Desarrollo de una viscosidad óptima • Textura permanece estable durante la vida útil. • Eliminación de sinéresis APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Test Comparativo – Con 3 ciclos de Cong./Descongelamiento APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 105 106 08/05/23 54 Test Comparativo – Con 3 ciclos de Cong./Descongelamiento APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Propiedad de los Almidones en Mayonesas & Salad Dressings • Textura – viscosidad / cuerpo – gelificación / set – sensación cremosa en la boca / cobertura bucal – mimetizante de materia grasa – corta – estabilidad de textura – mayor vida media • Aspecto – opacidad / brillo • Estabilidad de la emulsión • Procesamiento • Rotulado “limpio” 107 108 08/05/23 55 3- Productos Lácteos APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Productos Lácteos que Pueden Utilizar Almidones Modificados • Yogures - Batidos o de consistencia firme • Bebidas Lácteas • Leches Cultivadas • Leches Chocolatadas • Budines y Flanes APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 109 110 08/05/23 56 Productos Lácteos que Pueden Utilizar Almidones Modificados • Postres Lácteos • Sopas, salsas y “dips” a base de crema • Helados de bajas calorias y/o grasa • Dulce de Leche • Requesón Culinario / Muzzarellas APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Porqué utilizamos Almidones Modificados en productos Lácteos? • Realzar la palatabilidad del producto • Estabilizar el producto • Permitir modificación de texturas • Desarrollo de acuerdo con las exigencias del proceso • Fáciles de usar APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 111 112 08/05/23 57 • Sustituyen o complementan estabilizantes caros como gelatina, gomas y hidrocoloides en general • Sustituyen/ permiten reducir el uso de ingredientes caros como leche en polvo descremada, etc Porqué utilizamos Almidones Modificados en productos Lácteos? APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 uesos APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 113 114 08/05/23 58 Objetivo • Mejorar la “Feteabilidad” • Disminuir la Exudacion durante el horneado • Aplica en • Quesos procesados • Quesos tipo Muzzarella APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Comparativo con Almidón y sin Almidón A 1,2,3,4 = con diferentes almidones P = Sin Almidón A 1 2 3 4 P 1 2 3 4 APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 RiC2015 P 1 2 3 4 115 116 08/05/23 59 APLICACIÓN DE ALMIDONES Pasteurizacion de la Leche APLICACIÓN DE ALMIDONES 117 118 08/05/23 60 Agregado de cloruro de calcio y fermentos (bulgarius and helveticus) APLICACIÓN DE ALMIDONES Agitacion APLICACIÓN DE ALMIDONES 119 120 08/05/23 61 Premezcla de Almidon con Leche APLICACIÓN DE ALMIDONES Agregado de la premezcla APLICACIÓN DE ALMIDONES 121 122 08/05/23 62 Cortado de la masa APLICACIÓN DE ALMIDONES APLICACIÓN DE ALMIDONES 123 124 08/05/23 63 APLICACIÓN DE ALMIDONES Separado del Suero APLICACIÓN DE ALMIDONES 125 126 08/05/23 64 Masa APLICACIÓN DE ALMIDONES Formado APLICACIÓN DE ALMIDONES 127 128 08/05/23 65 APLICACIÓN DE ALMIDONES APLICACIÓN DE ALMIDONES 129 130 08/05/23 66 Evaluacion del rendimiento de quesos tipo muzzarella 21% grasa 20,5% grasa 23,5% grasa 49% humedad 51,8% humedad 52,3% humedad 2000 litros de leite 180 193 224150 160 170 180 190 200 210 220 230 sem amido com 0,3%amido com 0,5% amido K g Sin almidon 0.3% almidon 0.5 Almidon rendimiento24,5% APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 4- Confitería APLICACIÓN DE ALMIDONES 131 132 08/05/23 67 Confitería • Rellenos de confites y chocolates • Confitados • Marshmallows • Masticables • Brillos • Barras de cereales • Gomitas APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 Using gelatin Using ELASTIGEL 1000J Using TEXTRA Using ELASTIJEL 2000C GELATIN FREE CHEWY CANDY HEAT STABILITY STUDY APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 133 134 08/05/23 68 Incubation at 55ºC, 1 hour Using gelatin Using gelatin + ELASTIGEL 1000J - Better shape retention JELLY CANDY GELATIN CANDY - HEAT STABILITY STUDY APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 JELLY CANDY GELATIN CANDY - TEXTURE / SHAPE STABILITY STUDY Using gelatin Using gelatin + ELASTIGEL 1000J - More stable texture - Minimal shrinkage during storage - Less case hardening APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 135 136 08/05/23 69 Coating (up to 4 types) 3rd coating + 4th coating 2nd coating Precoating + 1st coating PAN-COATING HARD COATING APLICACIÓN DE ALMIDONES RiC2015 5- Emulsiones y Encapsulados APLICACIÓN DE ALMIDONES 137 138 08/05/23 70 Emulsiones y encapsulados * Saborizantes en polvo * Emulsiones para bebidas * Emulsiones de saborizantes para productos de horneo * Enturbiantes APLICACIÓN DE ALMIDONES B-Ciclodextrina Ingredientes Funcionales Otros no sacaridos… Lignina, Sorbitol, Polifenoles, etc… GOS (Galacto) FOS - Inulina POS - (Pecto) Rafinosa/Estaquiosa MOS / HMO / CHOS Galactomananos Alginatos Carrageninas ALMIDONES RESISTENTES P o li sa cá ri d o s ALMIDONES Fi b ra D ie té ti ca P o lis ac ár id o s N O C el u ló si co s HEMICELULOSA OLIGOSACÁRIDOS GOMAS/MUCILAGOS P o lis ac ar id o s N O A lm id o n ác eo s POLISACÁRIDOS FUNCIONALES RiC2015 RiC2015 139 140 08/05/23 71 Alimentos Funcionales • Inversión de la Pirámide nutricional: – Fuente de energía ingerida: más grasa/proteína y menos carbohidratos/cereales Source: USDA/DHHS POLISACÁRIDOS FUNCIONALES Alimentos Funcionales POLISACÁRIDOS FUNCIONALES 141 142 08/05/23 72 • Cómo hacer alimentos procesados más adecuados a nuestra salud? … sin comprometer calidad, sabor y conveniencia! • Alimentos fisiológicamente funcionales no tendrán éxito si el consumidor no comprende o responde los llamados (claims) Alimentos Funcionales cont... POLISACÁRIDOS FUNCIONALES Alimentos Funcionales cont... POLISACÁRIDOS FUNCIONALES RiC2015 143 144 08/05/23 73 POLISACÁRIDOS FUNCIONALES RiC2015 Polisacáridos en el Colon Glucosa Piruvato Succinato Propionato Lactato Acetil CoA Acetato Butirato Formato ATP CO2 + H2O POLISACÁRIDOS FUNCIONALES RiC2015 Efecto de la Fibra Dietética en el Metabolismo Intestinal REF: Prebióticos; concepto propiedades y efectos beneficiosos. N Corzo et al. 145 146 08/05/23 74 Fibra Dietética Alta fermentación x flora del Colon Oligosacaridos no digeribles GOS FOS - Inulina POS - Pectinas MOS - Manano HMO – Leche Hum CHOS– Quitosano Gomas Almidones Resistentes Baja fermentación x flora del Colon Hemicelulosa Celulosa Lignina Suberina Cutinas Ceras Mucilagos POLISACÁRIDOS FUNCIONALES REF: Fibra Alimentaria. Verdú/Gassull Cap VII Nutrientes POLISACÁRIDOS FUNCIONALES Alimentos Digestion Inst delgado RDS Digestion Rápida Alimentos Amilaceos Cocidos Rápida SDS Digestion Lenta Cereales Crudos Lenta /no completa RS Almidones Resistentes RS-1 Fisicamente Inaccesible Granos molidos Resistente RS-2 Granulos Resistentes Papa y Banana Cruda Resistente RS-3 Retrogradado Papa, Pan, Avena cocidos/refrigerados Resistente RS-4 Quimicamente Modificado Modificacion inducida Resistente Tipo de Almidon Clasificacion Nutricional de Almidón (Humanos-in vitro) Clasificación de Almidones según su característica Nutricional 147 148 08/05/23 75 Almidón Resistente Se encuentra naturalmente en: - Porotos, legumbres, bananas, avena entera - Papa, batata o arroz, cocidos y enfriados. El calor desnaturaliza la estructura de los RS. Dosis recomendada: 50g/dia BENEFICIOS: - Aumenta la respuesta inmune, por la mayor concentración de Ácidos grasos de cadena corta. - Regula la generación de “Citoquinas” proteínas reguladoras de funciones como los efectos anti- inflamatorios, ligado también al “sueño” (REM4). POLISACÁRIDOS FUNCIONALES RS2 - Hibridizado Única línea de producto que es una forma concentrada de almidón resistente. Ingrediente fácil de usar especialmente en sistemas con baja humedad como panes, galletas, bizcochuelos, cereales matinales. Resistente a acción enzimática y tolerante a procesos Baja caloría: 1,6 Kcal/g Mas que fibra dietética: fermentado en el cólon (prebiótico) Control de saciedad a través del control de la liberación de energía Bajo índice glicémico (IG) “Low Carb” Ideal para dietas POLISACÁRIDOS FUNCIONALES 149 150 08/05/23 76 HIDROCOLOIDES Son polímeros de alto peso molecular ávidos de agua. Provienen de : • Plantas • Algas • Colágeno animal • Síntesis microbiana Quimicamente pueden ser : Polisacáridos • Galactomananos • Pectinas • Alginatos • Carrageninas • Goma xántica Proteínas • Gelatina Funciones : • Espesantes • Gelificantes • Polimeros del Ácido Metil D-galacturonico • Piel y carozo de frutas (Manzana, Membrillo, Cítricos) • Forman Geles viscosos • Funcionalidad en formulaciones – Espesante (Salsas) – Emulsificante (Lácteos, untables) – Gelificante (Frut prep) – Humectante (Chocolates) – Anticongelante (Postres) – Sust. grasas… etc… Pectinas, Gomas y Mucilagos POLISACÁRIDOS FUNCIONALES 151 152 08/05/23 77 PECTINAS Cáscara de cítricos, bagazo de manzanas, girasol o remolacha Cadena principal : Unidades de ácido galacturónico parcialmente esterificadas con metanol Cadenas laterales : ramnosa, galactosa, arabinosa y xilosa ( zonas “ pilosas “ ) Grado de esterificación ( DE ) : Porcentaje de unidades del ácido galacturónico que están como ester metílico. • Pectinas de alto metoxilo ( HM ) : DE > 50 % • Pectinas de bajo metoxilo ( LM ) : DE < 50 % Capacidad para formar gelesImportancia comercial : Pectinas HM : Gelificación inducida por ácidos (reducen repulsiones electrostáticas y favorecen interacción hidrofóbica de los esteres metílicos) La gelificación depende de : • Sólidos solubles ( > 55 de sólidos solubles ) • Bajo pH ( óptimo 2,6 - 3,3 ) • DM ( a mayor DM más corto el tiempo de gelificación ) Configuraciones helicoidales triples PECTINAS Pectinas LM : Gelificación inducida por calcio Los segmentos de ácido galactourónico no esterificado presentan una conformación de cinta ondulada. Estas estructuras se estabilizan por iones calcio quelados por los oxígenos de las dos cadenas. Los iones calcio llenan así los espacios formados entre las dos cintas onduladas constituyendo una estructura tipo “caja de huevos”. Las zonas de unión son reducidas por las zonas “ pilosas ” y por la metilación. • Gel más rígido a menor DE y mayor conc. de Ca • Formas ordenadas requieren incorporación lenta del calcio 153 154 08/05/23 78 PECTINAS Aplicaciones : • Mermeladas, dulces y jaleas : Mezclas de azúcar y frutas llevadas a consistencia espesa o gelificadas por evaporación (destrucción de enzimas, extracción de pectinas y concentración hasta pH y aw de estabilidad : 63-70% de sólidos) Para que la consistencia no dependa de la extracción de la fruta ( grado de madurez, tipo de fruta, etc. ) suele agregársele pectinas HM. • Mermeladas, dulces y jaleas bajas calorías : Tienen alrededor de 30 % de azúcar ) por lo que no se puede usar pectinas HM. Se utiliza la LM que gelifica con calcio. Pectina LM – Goma xántica Pectina HM GALACTOMANANOS Galactomananos • Goma Guar • Locust bean gum (algarroba) Locust beangum : antiguo Egipto para pegar vendajes de las momias Goma Guar : comercialmente disponible en los 50´s Cadena principal : Residuos de manosa Cadenas laterales : Residuos galactosa Relación galactosa / manosa : • Goma Guar 1 : 2 • Locust bean gum 1 : 4 Galactosa en zonas → moléculas no regulares • Regiones “ lisas “ • Regiones “ pilíferas “ • Forman soluciones viscosas • A mayor temperatura menor viscosidad ( reversible ) 155 156 08/05/23 79 GALACTOMANANOS • Las regiones “lisas” ( no sustituidas ) pueden formar uniones cruzadas con las hélices de otros polisacáridos ( carragenina kappa o goma xántica ) • Tienen similares propiedades, excepto : • Goma guar se disuelve facilmente en agua fría • Locust bean gum requiere ser calentada 15 minutos a 180 ºF Aplicaciones : • Estabilización de helados ( 0,3 % evita recristalización de hielo → textura cremosa ) • Estabilización de mayonesas ( mayor viscosidad en la fase acuosa ) • Espesantes en sopas y salsas esterilizadas • Espesantes en milk shakes ( sensación más cremosa y espuma más estable ) Propiedades : • Espesantes • Sinergismo con otros polisacáridos (con dobles hélices de las carrageninas) • Prevención de sinéresis • No son degradados por las enzimas digestivas – bajas calorías ALGINATOS Extracción alcalina de las algas marrones • ácido manurónico • ácido gulurónico Acido algínico : secuencias de 2 resíduos No al azar. Bloques de cerca de 20 unidades de 3 tipos : • Bloques homogéneos de resíduos manurónicos : M-M-M-M-M-M • Bloques homogéneos de resíduos gulurónicos : G-G-G-G-G-G • Bloques de ambos resíduos alternados : M-G-M-G-M-G Las macromoléculas (peso molecular entre 20.000 y 600.000) son asociaciones de estos bloques en distintas proporciones dependiendo de la especie de alga, grado de maduración y área de cosecha. • A efectos de hacerlos estables los alginatos se usan en forma de sales de Na, K, NH4, Mg, Ca y Propilenglicol ( PGA ) Gelificación Solo los bloques homogéneos de ácido gulurónico pueden adoptar la forma de cinta enrrulada similar a las pectinas en sus segmentos galactourónicos. 157 158 08/05/23 80 En presencia de Ca++ los segmentos de ácido gulurónico se asocian en agregados tipo “caja de huevos” y se estructura el gel. Cuanto mayor es la cantidad de segmentos G-G-G-G mayor es la capacidad gelificante. En la práctica el catión reticulante ( calcio ) debe reaccionar progresiva y uniformemente. Geles termo- irreversibles ALGINATOS Métodos para controlar la salida de Ca ++ • Fijado por difusión a pH neutro ( spray de CaCl2 ) • Fijado por difusión a pH ácido ( mezcla sal de calcio insoluble a pH neutro + acidificación ) • Fijado interno ( alginato + sal de calcio de disolución lenta + secuestrante ) • Fijado por enfriamiento ( alginato + agua caliente + sal de calcio + secuestrante + enfriam. ) Fuentes de Calcio Secuestrantes Cloruro Ortofosfato Sulfato Pirofosfato Lactato Polifosfatos Carbonato Citratos Fosfato EDTA Alternativas de fuentes de calcio y secuestrantes Generador lento de acidez : Glucono-delta-lactona (GDL) ALGINATOS 159 160 08/05/23 81 Aplicaciones : • Productos estructurados • Anillos de cebolla • Rellenos para aceitunas (morrón, anchoa, etc) • Rellenos de manzana para tartas • Guindas artificiales • Edible films Pastelería. Evita que el agua pase del relleno a la miga.Reduce la evaporación • Productos de bakery Budines, Postrecitos, cremas y rellenos estables a la cocción. En muchos casos la fuente de calcio es la leche. • Espesante Ptos. Horneables (mayor viscosidad de batters, para ligar agua en rellenos. Ketchup. Salsas y Sopas. • Estabilizante Helados ( reduce el tamaño de los cristales y le da una textura más suave. Mayonesas, crema batida ( previene la separación de fases y evita sinéresis ) ALGINATOS CARRAGENINAS Se obtienen a partir de algas marinas rojas Carraghen : Costa sur de Irlanda ( Gelificaban leche hace 600 años ) Cadena de resíduos de galactosa sulfatados Existen distintas fracciones diferenciadas por el número y posición de los grupos sulfato : Kappa y Iota generan geles termorreversibles por asociación de las cadenas formando dobles hélices. • A mayor grado de sulfatación mayor solubilidad en frío. • La carragenina Kappa es la menos sulfatada (25 %). Produce geles rígidos con K + algo opacos y con algo de sinéresis. Hay que disolverla en caliente. • La carregenina Iota, más sulfatada (32 %) forma con Ca++ una serie de dobles hélices y retorcimientos que generan un gel elástico y altamente transparente con comportamiento tixotrópico. • La carragenina Lambda, es la más sulfatada (35 %), no gelifica. Es soluble en frío con comportamiento pseudoplástico • Kappa ( ) • Iota ( ) • Lambda ( ) 161 162 08/05/23 82 • Suelen proveerse mezclas de kappa y iota • Una de las propiedades diferenciales es su interacción con las proteínas de la leche. • Periféricamente en las miscelas de caseína existe una alta concentración de cargas positivas que atraen los grupos sulfato de la carregenina cargados negativamente. • Este efecto aumenta una diez veces la fuerza del gel. • Así, en leche chocolatada al 0,02 % forma una estructura tixotrópica débil que mantiene en suspensión al cacao. • Al 0,2 % ya forma geles en leche (flanes) CARRAGENINAS Aplicaciones : Procesado en caliente – gelificante • Postres tipo gelatina • Jamones cocidos (feteabilidad) • Rellenos de tartas Procesado en caliente – espesante • Cremas batidas • Salad dressings (proceso en caliente) • Jarabes para panqueques Procesado en frío – espesante • Cheese cake ( no horneable ) • Bebidas frutales • Salad dressings (proceso en frío ) Leche procesada en caliente-gelificante • Premezclas para flanes • Flanes listos • Budines Leche procesada en caliente – espesante • Bebidas UHT • Leche chocolatada • Fórmulas infantiles Leche procesada en frío – espesante • Salsas • Quesos untables • Premezclas para postres y helados CARRAGENINAS 163 164 08/05/23 83 Síntesis Microbiana GOMA XÁNTICA Fermentación industrial aeróbica de carbohidratos con el microorganismo : Xanthomonas campestris Genera como metabolito secundario un heteropolisacárido : Goma Xántica del caldo fermentado se precipita con alcohol isopropílico, se lava, prensa, seca y muele • Peso molecular 2,5 x 106 • Cadena principal idéntica a la celulosa ( unidades de glucosa ) • Cadenas laterales con unidades de manosa y ácido glucurónico • Estructura regular y repetitiva • Las cadenas laterales se pliegan sobre la cadena principal • Forman estructuras helicoidales • El ácido glucurónico le da caracter aniónico. • Comercialmente se utiliza como sales de Na, K y Ca • Facilmente soluble en agua fría. En leche requiere más tiempo por la presencia de Ca • La conformación helicoidal las hace comportar como varillas rígidas sin tendencia a asociarse ( espesante en mayonesas ) • Comportamiento pseudoplástico con valor de fluencia ( suspensión de partículas ) GOMA XÁNTICA • Sinergismo con la algarroba ( locust bean gum ) para formar geles termorreversibles 165 166 08/05/23 84 • Presente en Leguminosas, Remolacha, Zapallo y en la Caña de Azúcar. • Porcentajes elevados dificultan la cristalización de la Sacarosa. – Rafinosa: GAL + FRUC + SAC – Estaquiosa: GAL + GAL + SAC • Producen gases en el tracto intestinal por falta de A- Galactosidasa, produciendo irritación en la mucosa. Rafinosa y Estaquiosa POLISACÁRIDOS GalactoOligosacáridos Industrialmente se sintetizan enzimáticamente desde la Lactosa mediante la B-Galactosidasa. En la reacción enzimática, se adosa una molécula de Galactosa a la Lactosa, obteniendo moléculas DP2 a DP10, con diferentes estructuras que producen propiedades biológicas especificas. POLISACÁRIDOS FUNCIONALES • Mejora absorción de minerales (Ca2+ y Mg2+) • Retarda desarrollo de cáncer decolón • Ayuda al sistema inmune y digestivo • Inhiben adherencia de determinadas bacterias patógenas • A diferencia de FOS son estables a pH ácido (2.5-8) y temperaturas de procesamiento de pasteurización y horneo. 167 168 08/05/23 85 POLISACÁRIDOS FUNCIONALES • Inulina + derivados = FRUCTANOS • Son FIBRAS FUNCIONALES = Prebióticos • Funcionalidad en formulaciones – Espesante (Salsas) – Emulsificante (Lácteos, untables) – Gelificante (Frut prep) – Humectante (Chocolates) – Anticongelante (Postres) – Sust. grasas… etc… FOS - Inulina rec48@cornell.edu Muchas gracias! 169 170 mailto:rec48@cornell.edu Diapositiva 1 Diapositiva 2: Temario 2023 Diapositiva 3 Diapositiva 4 Diapositiva 5 Diapositiva 6 Diapositiva 7 Diapositiva 8 Diapositiva 9 Diapositiva 10 Diapositiva 11 Diapositiva 12: Estructura Microcristalina del Grano de Almidon Diapositiva 13 Diapositiva 14 Diapositiva 15 Diapositiva 16 Diapositiva 17 Diapositiva 18 Diapositiva 19: Almidón sin cocimento/ Birrefringente Diapositiva 20 Diapositiva 21: Tipos de Almidones Diapositiva 22 Diapositiva 23 Diapositiva 24: Almidón de Maíz Diapositiva 25: Almidón de Trigo Diapositiva 26: Almidón de Papa Diapositiva 27: Almidón de Tapioca Diapositiva 28: Almidón de Arroz Diapositiva 29: Características del Grano Diapositiva 30 Diapositiva 31 Diapositiva 32: EL PROCESO DE MOLIENDA HUMEDA Diapositiva 33 Diapositiva 34 Diapositiva 35 Diapositiva 36 Diapositiva 37: Diapositiva 38 Diapositiva 39 Diapositiva 40: Propiedades Fisicas de los Almidones cocidos Diapositiva 41: Almidón mal cocido Diapositiva 42: Almidón bien cocido Diapositiva 43: Almidón sobrecocido Diapositiva 44: Curva de viscosidad - Maíz Ceroso Diapositiva 45: Viscosidad Brabender de Almidón de Maíz & Maíz Ceroso (pH 5.0, 6% Sólidos) Diapositiva 46 Diapositiva 47 Diapositiva 48 Diapositiva 49 Diapositiva 50 Diapositiva 51 Diapositiva 52 Diapositiva 53 Diapositiva 54 Diapositiva 55: Como puedo modificar un almidón? Diapositiva 56: Conversión de los almidones (Hidrólisis) Diapositiva 57: Conversión de los almidones (Hidrólisis) Diapositiva 58 Diapositiva 59 Diapositiva 60: Efecto de los Enlaces Cruzados en el Desarollo de la Viscosidad (pH 5, 6% Sólidos) Diapositiva 61 Diapositiva 62 Diapositiva 63 Diapositiva 64 Diapositiva 65 Diapositiva 66 Diapositiva 67 Diapositiva 68 Diapositiva 69: Productos de bajo valor calórico y/o grasa Diapositiva 70: Productos de bajo valor calórico y/o grasa Diapositiva 71: Productos visualmente atrayentes Diapositiva 72: Mejoramiento del Brillo de Productos Horneados Diapositiva 73: Aplicaciones Después de Horneado Diapositiva 74: Aplicaciones Antes del Horneo Diapositiva 75: Productos de Mercado Diapositiva 76: Experiencia Diapositiva 77 Diapositiva 78: Diferencias en el Brillo Diapositiva 79: Adhesión Diapositiva 80 Diapositiva 81 Diapositiva 82: Selección de Almidones depende de: Diapositiva 83 Diapositiva 84 Diapositiva 85: Efecto del pH en la viscosidad Diapositiva 86: Selección de Almidones depende de: Diapositiva 87: Efecto del esfuerzo mecánico en pastas del almidón cocidas a 90°C Diapositiva 88: Efectos de Equipos y Procesos Diapositiva 89 Diapositiva 90: Ingredientes Diapositiva 91: Efecto de conc. de azúcar en almidón con enlaces moderadamente entrecruzados Diapositiva 92: Ingredientes Diapositiva 93: Propiedades y Efectos Diapositiva 94: Uso de los almidones Diapositiva 95 Diapositiva 96 Diapositiva 97: 1- Panificación y Repostería Diapositiva 98: Bakery Diapositiva 99: Masas de tortas, tartas, budines...... Diapositiva 100: Sustituto de huevo Diapositiva 101: 2- Salsas Diapositiva 102: Salsas – Principales Tipos Diapositiva 103: Beneficios de la Aplicación de Almidones Diapositiva 104: Beneficios de la Aplicación de Almidones Diapositiva 105: Salsas Congeladas: Beneficios del Uso de Almidones Diapositiva 106: Test Comparativo – Con 3 ciclos de Cong./Descongelamiento Diapositiva 107: Test Comparativo – Con 3 ciclos de Cong./Descongelamiento Diapositiva 108: Propiedad de los Almidones en Mayonesas & Salad Dressings Diapositiva 109: 3- Productos Lácteos Diapositiva 110: Productos Lácteos que Pueden Utilizar Almidones Modificados Diapositiva 111: Productos Lácteos que Pueden Utilizar Almidones Modificados Diapositiva 112: Porqué utilizamos Almidones Modificados en productos Lácteos? Diapositiva 113: Porqué utilizamos Almidones Modificados en productos Lácteos? Diapositiva 114 Diapositiva 115: Objetivo Diapositiva 116: Comparativo con Almidón y sin Almidón Diapositiva 117 Diapositiva 118 Diapositiva 119 Diapositiva 120 Diapositiva 121 Diapositiva 122 Diapositiva 123 Diapositiva 124 Diapositiva 125 Diapositiva 126 Diapositiva 127 Diapositiva 128 Diapositiva 129 Diapositiva 130 Diapositiva 131: Evaluacion del rendimiento de quesos tipo muzzarella Diapositiva 132: 4- Confitería Diapositiva 133 Diapositiva 134: GELATIN FREE CHEWY CANDY HEAT STABILITY STUDY Diapositiva 135: JELLY CANDY GELATIN CANDY - HEAT STABILITY STUDY Diapositiva 136: JELLY CANDY GELATIN CANDY - TEXTURE / SHAPE STABILITY STUDY Diapositiva 137: PAN-COATING HARD COATING Diapositiva 138: 5- Emulsiones y Encapsulados Diapositiva 139 Diapositiva 140: Ingredientes Funcionales Diapositiva 141: Alimentos Funcionales Diapositiva 142: Alimentos Funcionales Diapositiva 143: Alimentos Funcionales cont... Diapositiva 144: Alimentos Funcionales cont... Diapositiva 145 Diapositiva 146 Diapositiva 147 Diapositiva 148 Diapositiva 149 Diapositiva 150 Diapositiva 151 Diapositiva 152: Pectinas, Gomas y Mucilagos Diapositiva 153 Diapositiva 154 Diapositiva 155 Diapositiva 156 Diapositiva 157 Diapositiva 158 Diapositiva 159 Diapositiva 160 Diapositiva 161 Diapositiva 162 Diapositiva 163 Diapositiva 164 Diapositiva 165 Diapositiva 166 Diapositiva 167: Rafinosa y Estaquiosa Diapositiva 168 Diapositiva 169: FOS - Inulina Diapositiva 170: rec48@cornell.edu Muchas gracias!
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