Articole

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Referințe
  • Citații
  • Valori
  • Licențierea
  • Reimprimări și permisiuni
  • Pdf

Abstract

Amidonul a fost izolat de taro (Colocasia esculenta) tuberculi și parțial caracterizați pentru a putea fi folosiți ca materie primă pentru obținerea maltodextrinelor prin hidroliză enzimatică. Amidonul a fost extras cu un randament de 858 g/kg și avea 269,2 și 554,8 g/kg de conținut de amiloză și respectiv amilopectină. Maltodextrinele cu echivalent de dextroză (DE) de 15,12 și 17,48% au fost obținute la 95 ° C în 48,6 și respectiv 79,4 minute. Conținutul de umiditate al maltodextrinelor taro (TM) a fost similar cu maltodextrinele din porumb comercial (CCM) pentru fiecare DE (15 sau 17,5%), în timp ce conținutul de cenușă al TM a fost mai mare decât CCM cu DE 15%. Conținutul de grăsime a fost mai mare (p 0,05) în pH între TM și CCM cu același DE. Cu toate acestea, o cantitate de TM a fost semnificativ mai mică decât CCM. Gradul mediu de polimerizare (DP) a fost mai mic în TM decât CCM cu DE 15%. Greutatea moleculară medie (MW) a TM a fost mai mică decât CM. Culoarea a fost semnificativ diferită între ambele maltodextrine, cu excepția valorii L de 15% DE maltodextrine. Analiza proprietăților funcționale sugerează că CM ar putea fi înlocuit cu TM în sistemele alimentare care necesită proprietăți de absorbție a apei și uleiului și în emulsiile alimentare.

articolul

Introducere

Taro (Colocasia esculenta (L.) Schott) este un tubercul comestibil aparținând familiei Araceae originar din Asia, de formă rotundă-ovoidă, cu o pulpă albă amidonată și o piele maro închis (Onwueme, 1999). În prezent, taro este unul dintre cei mai cultivați tuberculi din regiunile tropicale și subtropicale ale lumii, inclusiv Africa de Vest și India, Asia, Caraibe, Pacific și Insulele Polineziene, America de Sud și a fost introdus recent în Mexic (http:// apps.fao.org; Secretariatul agriculturii, creșterii animalelor, dezvoltării rurale, pescuitului și alimentației, 2004). Tuberculul taro este un produs foarte perisabil datorită conținutului ridicat de umiditate, fiind supus unor pierderi semnificative după recoltare, astfel încât utilizarea și consumul său au fost limitate (Agbor-Egbe și Rickard, 1991). Cu toate acestea, recent, acest tubercul a căpătat o mare importanță, în special în țările în curs de dezvoltare, unde este considerat o materie primă cu un potențial mare datorită conținutului său ridicat de carbohidrați, în principal amidon (700-800 g/kg bază uscată) (Scott și colab., 2000; Sanni și colab., 2003).

Amidonul este principalul polizaharid de stocare în cereale, leguminoase, tuberculi și fructe verzi, care este organizat în entități mici numite granule. Granulele de amidon sunt extrase prin mijloace fizice pentru a fi utilizate în diverse industrii, inclusiv în produsele alimentare, datorită proprietăților funcționale pe care le conferă produselor în care este adăugat. Proprietățile menționate ale amidonului nativ pot fi modificate pentru aplicații specifice, extinzându-și astfel utilizarea (BeMiller, 1993). Hidroliza amidonului este o modalitate simplă de a produce carbohidrați cu proprietăți funcționale specifice. În mod tradițional, acest proces a fost realizat prin cataliză cu acid mineral. Cu toate acestea, datorită progreselor biotehnologice, există enzime care permit o producție controlată și un randament ridicat de produse derivate din hidroliza amidonului, cum ar fi maltodextrinele, siropurile de glucoză și siropurile cu conținut ridicat de fructoză, care au ajuns să diversifice utilizările amidonului (Guzmán și Paredes, 1995).

Maltodextrinele sunt produse obținute prin hidroliza parțială a amidonului cu un grad de hidroliză, exprimat ca echivalent de dextroză (DE), mai mic de 20. Ca produse ale hidrolizei amidonului, maltodextrinele sunt formate din produse ale hidrolizei amilozei (component liniar) și amilopectina (component ramificat), pentru care sunt considerați polimeri ai D-glucozei legați prin legături α- (1,4) și α- (1,6). Maltodextrinele sunt carbohidrați nutritivi, nu dulci, solubili în apă rece și sunt folosiți în industria alimentară pentru a oferi consistență și textură, controla dulceața, înlocui grăsimile, încapsula mirosuri, forma pelicule, reduce cristalizarea și controlează punctul de îngheț (Chronakis, 1998; Marchal et al., 1999).

Amidonul de porumb a fost considerat în mod obișnuit ca sursa de amidon comercial și este utilizat în producția de maltodextrine (Chronakis, 1998). Cu toate acestea, atenția s-a concentrat treptat asupra surselor alternative de amidon pentru obținerea maltodextrinelor, cum ar fi orezul, amarantul, grâul, cartoful, banana și manioca (Griffin și Brooks, 1989; Guzmán și Paredes, 1994; McPherson și Seib, 1997; Wang și Wang, 2000; Bello-Pérez și colab., 2002; Rocha și colab., 2005). În acest context, tuberculul taro poate fi utilizat ca sursă de amidon, care poate fi modificat pentru a produce derivați cu valoare adăugată ridicată. Obiectivul prezentei lucrări a fost extragerea amidonului din tuberculii taro, determinarea unora dintre caracteristicile sale și obținerea maltodextrinelor enzimatic. În plus, unele proprietăți chimice, fizico-chimice și funcționale ale maltodextrinelor obținute au fost determinate și comparate cu maltodextrinele din porumb din comerț.

Materiale și metode

Tuberculii taro utilizați au fost recoltați în regiunea Paso Nuevo la Hamaca, municipiul Valle Nacional, Tuxtepec, Oaxaca, Mexic. Maltodextrine din porumb comercial cu ED de 15 (Cargill Dry MD 01913) și 17,5% (Cargill Dry MD 01918) au fost achiziționate de la Productos Makymat S.A. de C.V. (Statul Mexic, Mexic).

Analiza tuberculilor taro

Tuberculii taro au fost cântăriți cu și fără coajă pentru a determina porțiunea comestibilă, a cărei valoare a fost obținută prin împărțirea greutății tuberculului fără coajă la greutatea tuberculului cu coaja înmulțită cu 1 kilogram (Ganga și Corke, 1999). Compoziția chimică proximală a fost determinată în triplicat conform metodelor AOAC (1997) pentru umiditate (925.10), cenușă (923.03), proteine ​​(920.87) și grăsimi (920.39). Conținutul de fibre brute a fost determinat prin digestie acido-alcalină (Tejeda, 1992), iar cel al glucidelor totale a fost calculat prin diferență.

Extracția amidonului Taro

Amidonul a fost extras urmând metoda descrisă de Ganga și Corke (1999) cu unele modificări. Tuberculii taro au fost spălați, curățați și tăiați în cuburi (3 × 3 cm). Ulterior, cuburile au fost amestecate cu apă distilată la o temperatură de 35 ° C într-un raport de 0,6: 1 (g/v) și măcinate într-un blender (Osterizer) timp de 10 min. Omogenatul a fost filtrat printr-un nr. 100 (deschidere de 149 mm). Reziduul rezultat a fost supus aceluiași procedeu de două ori. Suspensiile de amidon obținute au fost lăsate să stea la 15 ° C timp de 8 ore. După acest timp, supernatantul a fost îndepărtat și sedimentul obținut a fost plasat în tăvi de plastic și supus unui proces de uscare la 50 ± 2 ° C timp de 12 ore. Amidonul uscat a fost zdrobit într-un blender și ulterior cernut pe un nr. 100. Randamentul de extracție a amidonului a fost calculat conform metodei propuse de Pérez și González (1997).

Caracterizarea parțială a amidonului taro

Componentele chimice (umiditate, cenușă, grăsimi și proteine) ale amidonului au fost determinate în conformitate cu metodele oficiale descrise de AOAC (1997). Conținutul de fibre brute și carbohidrați a fost cuantificat așa cum s-a explicat mai sus.

Cantitatea de amidon prezentă în amidonul extras a fost determinată folosind metoda Rose și colab. 1991. Această metodă a constat în tratarea a 100 mg de probă de amidon cu un amestec de 5 ml metanol-cloroform-apă (12: 5: 3 v/v/v) pentru a elimina zaharurile și compușii care interferează, urmată de un tratament cu etanol fierbinte pentru a gelatiniza amidonul și ulterior cu 1 ml de amestec de digestie, care conținea 400 U/ml de α-amilază din Aspergillus oryzae și 2 U/ml de amiloglucozidază de Aspergillus niger (Sigma-Aldrich Química, S.A de C.V. de México) la o concentrație de 2 U/mL în soluție tampon 0,05 M acetat de sodiu la pH 5,1. Glucoza obținută a fost cuantificată colorimetric folosind σ-toluidină ca dezvoltator de culoare la 635 nm. Concentrația de zaharuri reducătoare a fost calculată din ecuația liniei unei curbe standard de glucoză între 150-900 μg/mL.

Conținutul de amiloză a fost determinat folosind metoda colorimetrică de iod raportată de Farhart și colab. (1999). Conținutul de amilopectină a fost calculat prin diferență.

Producția de maltodextrine din amidon taro

Odată selectați timpii de reacție, maltodextrinele au fost obținute sub formă lichidă și uscate folosind un uscător prin pulverizare model FT30-MBX, seria 14086-2 (Armfield LTD, DF, Mexic), la o temperatură de uscare de 150 ° C și debitul produsului 1000 mL/h și o rată de aer de uscare de 70 m 3/h, pentru a fi depozitate ulterior în baloane de sticlă într-un desicator la temperatura camerei până la utilizare.

Caracterizarea maltodextrinelor

Compoziția chimică proximală a maltodextrinelor a fost determinată prin metodele AOAC (1997) pentru umiditate (925.10), grăsimi (920.39) și proteine ​​(920.87). Astfel, conținutul de cenușă sulfatată a fost, de asemenea, determinat în conformitate cu standardul mexican NMX-F-082, care a constat în adăugarea a 0,1 mL de acid sulfuric concentrat la 5 g de maltodextrine sub formă de pulbere pentru a se calina ulterior într-o mufă la 800 ° C timp de 1 oră. Gradul mediu de polimerizare (GP) a fost estimat ca raportul dintre cantitatea de zaharuri reducătoare totale determinată de tehnica antronei (Southgate, 1976) cu concentrația de zaharuri direct reducătoare prin metoda acidului 3,5 dinitrosalicilic (Miller, 1959) . Greutatea moleculară medie (MW) a fost calculată pe baza GP-ului mediu înmulțit cu greutatea moleculară a glucozei.

Activitatea apei (aw) a fost determinată folosind un higrometru electronic Aqualab 3TE (Decagon Devices, Pullman, Washington). PH-ul a fost măsurat pe o dispersie de maltodextrine în apă la temperatura camerei. Culoarea a fost măsurată folosind un colorimetru Hunter Lab (MiniScan Hunter Lab, model 45/0L, Hunter Associates Lab., Ind. Reston, Virginia) utilizând un standard alb cu valori stabilite de L (97,63), la (0,78) și b (-0,25). Au fost obținute valorile L (Claritate), a (cromaticitate roșu-verde) și b (cromaticitate galben/albastru) din care s-au obținut valorile Cromaticității (C ∗), Unghiul de nuanță (h °) și diferența totală s-au calculat culoarea (DE). Mărimea particulelor a fost determinată folosind metoda de cernere (Aguilera, 1997).

Proprietățile funcționale: indicele de solubilitate (IS), capacitatea de absorbție a apei (CAA) și factorul de umflare (FH) au fost determinate în conformitate cu Anderson și colab. (1969). Capacitatea de absorbție a uleiului (CAC) a fost determinată în conformitate cu Anderson și colab. (1969) și Beuchat (1977). Capacitatea de emulsionare (EC) a fost realizată urmând metodologia descrisă de Chau și colab. (1997). Capacitatea de spumare (CFE) a fost realizată urmând metoda descrisă de Bencini (1986). Toate analizele au fost efectuate în trei exemplare.

Caracteristicile maltodextrinelor de amidon taro au fost comparate cu maltodextrinele comerciale corespunzătoare din porumb cu ED de 15 și 17,5% (Cargill Dry MD 01913 și, respectiv, 01918). Rezultatele au fost comparativ comparate între maltodextrine cu același DE prin intermediul unei analize unidirecționale a varianței (ANDEVA) și diferențele dintre medii au fost determinate prin intermediul unui test de diferență cel mai puțin semnificativă (DMS) la un nivel de încredere de 95 % folosind programul statistic Minitab, versiunea 13.1 (Minitab Inc. State College, PA, SUA).

Rezultate si discutii

Caracteristici și compoziția chimică proximală a tuberculilor taro

Greutatea medie a tuberculilor taro utilizați a fost de 1.201 ± 0.15 kg, care este mai mare decât cea a altor tuberculi precum chayote (0.480-0.930 kg) și cartofi. var. Alfa (0,050-0,250 kg) (Jiménez-Hernández și colab., 2007). Porțiunea comestibilă determinată (920 g/kg) a fost mai mare decât cea raportată (Pérez și colab., 1997; Jiménez-Hernández și colab., 2007) pentru tuberculi precum zulu sălbatic (Maranta sp) din America de Sud (860 g/kg) și chayote (Sechium edule), care prezintă o porție comestibilă de 880 g/kg.

Tabelul 1 prezintă compoziția chimică proximală a tuberculilor taro și a amidonului lor izolat. Se observă că tuberculii taro au prezentat un conținut ridicat de umiditate și carbohidrați, caracteristic fructelor și legumelor, ceea ce îl face un aliment perisabil (Aguilera, 1997). Această valoare a umidității a fost mai mare decât valoarea raportată (633,6 g/kg) pentru tuberculii taro recoltați în Ghana (Sefa-Dedeh și Agyr-Sackey, 2004). De asemenea, conținutul în g/kg de bază uscată (bs) de grăsimi (21,8) și carbohidrați (936,3) a fost mai mare decât valorile raportate în respectivul studiu (7,8 și respectiv 827). Conținutul mai ridicat de carbohidrați oferă tuberculilor taro recoltați în Mexic un avantaj mai mare ca sursă a acestor componente. Dimpotrivă, conținutul de cenușă, proteine ​​și fibre brute a fost mai mic decât cel raportat anterior (Sefa-Dedeh și Agyr-Sackey, 2004). Aceste diferențe sunt legate de diferiți factori agronomici, climă și sezonul recoltării (Onwueme, 1999).

Publicat online:

Tabelul 1. Compoziția chimică (pe bază umedă) a tuberculilor taro și a amidonului (Colocasia esculenta).
Tabelul 1. Compoziția chimică (pe bază umedă) a taro (Colocasia esculenta) tuberculi și amidon.

Extracția amidonului Taro și compoziția chimică proximală

Randamentul de extracție a amidonului obținut a fost de 858,1 ± 3,1 g/kg (bs), care se încadrează în valorile raportate anterior (665-866 g/kg) de Aboubakar și colab. (2007) pentru tuberculii taro din Camerun din diferite soiuri. Pe de altă parte, acest randament este mai mare comparativ cu cele raportate pentru alte surse neconvenționale, cum ar fi amidonul de banane masculin (Muse paradisiaca L., 438 g/kg) și mazăre (Cicer arietinum L., 352 g/kg) (Bello-Pérez și colab., 1999; Singh și colab., 2004). În general, randamentul obținut poate fi considerat ridicat în comparație cu randamentul de extracție (675,8 g/kg) de amidon galben zimțat de porumb obținut prin măcinarea umedă la nivel de laborator și care este una dintre sursele comerciale de amidon (Aguilar și Eckhoff, 2007).

Fibra brută a fost componenta care a fost găsită în cea mai mică proporție. S-a descris că această componentă este considerată o impuritate și că prezența sa în amidon este legată de procesul de extracție (Swinkels, 1985). Pe de altă parte, componentele găsite în proporție mai mare în amidonul taro au fost glucide, dintre care 824 g/kg au corespuns amidonului, indicând o puritate ridicată a amidonului extras.

Conținutul de amilopectină (730,7 g/kg) de amidon taro a fost mai mare decât cel de amiloză (269,2 g/kg). Concentrația de amiloză și amilopectină găsită se încadrează în valorile (166,5-308,5 g/kg și 691,5-833,5 g/kg) raportate de Aboubakar și colab. (2007) pentru tuberculii taro recoltați în Camerun. De asemenea, comparând conținutul de amilopectină găsit cu cel raportat pentru alte surse, valoarea este similară cu amidonul de cartof (741 g/kg) și mai mare decât amidonul de porumb (707 g/kg), amidonuri care sunt utilizate comercial (Jiménez-Hernández și colab.) ., 2007). S-a descris că conținutul de amiloză influențează susceptibilitatea la hidroliza enzimatică a granulei de amidon, fiind mai mare la granulele cu conținut scăzut de amiloză, deoarece după gelatinizare amiloza este responsabilă de formarea gelului, care formează o structură care poate acționa ca barieră fizică pentru hidroliza cu enzima (Rocha și colab., 2005). În general, conținutul de amiloză și amilopectină depinde de sursa amidonului și sunt factori importanți care determină lungimea lanțurilor maltodextrinelor obținute, care la rândul lor le influențează proprietățile (Chronakis, 1998; Rocha și colab., 2005).

Caracterizarea maltodextrinelor obținute

Maltodextrinele cu echivalenți de dextroză de 15,12 ± 0,45 și 17,48 ± 0,21% au fost obținute la timpi de hidroliză de 48,60 și respectiv 79,41 min, în condiții moderate de concentrație enzimatică (0, 2 g/kg de amidon) și concentrație mare de substrat (350 g de amidon/L) și temperatură (95 ° C), care sunt similare cu cele utilizate la nivel industrial (Novozymes, 2007b). Randamentele obținute au fost de 374,8 g/kg (b.s.) pentru maltodextrine cu un DE de 15% și 324,6 g/kg (b.s.) pentru cele cu un DE de 17%.

Tabelul 2 prezintă valorile caracteristicilor chimice ale maltodextrinelor. După cum se poate observa, datele privind umiditatea dintre maltodextrine cu același DE indică faptul că nu a existat nicio diferență statistic semnificativă (p > 0,05) între amidon taro și maltodextrine de amidon de porumb. În mod similar, prezența proteinelor nu a fost detectată atât în ​​maltodextrine taro, cât și în maltodextrine din porumb din comerț. În general, conținutul de proteine ​​din maltodextrine trebuie să fie mai mic de 10 g/kg pentru a preveni reacția aminoacizilor și peptidelor mici cu zaharurile compușilor colorate complexe, produse ale reacției Maillard (Pancoast și Junk, 1980). Pe de altă parte, comparând rezultatele concentrației de grăsime dintre maltodextrine cu același DE (15 sau 17,5%), se observă că maltodextrinele taro au prezentat valori semnificativ mai mari (p 1993; Alexander, 1992).