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Obtención y caracterización del almidón del cormo de la yautía (𝘟𝘢𝘯𝘵𝘩𝘰𝘴𝘰𝘮𝘢 spp.) del cultivar Nazareno para la elaboración de láminas comestibles
Alvira-Manios, Leidy Fernanda
Alvira-Manios, Leidy Fernanda
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Abstract
Starch is the second most abundant natural polymer and it is composed of amylose (linear fraction) and amylopectin (branched fraction), in which physical organization and respective concentrations determine the physicochemical and functional properties from different starches. Starch extraction has been limited principally to four crops: corn, potato, cassava and wheat. However, it is known that corm central stem of cocoyam plant (𝘟𝘢𝘯𝘵𝘩𝘰𝘴𝘰𝘮𝘢 spp) accumulates a significant amount of carbohydrate, which can be processed in food industry as starch source. Furthermore, corm starch may have different structural and a functional characteristics that allows it to compete in the market and be uses multiple purposes. Currently, the corm is discarded food crop; it can be used as no conventional starch source showing an advantage over conventional starch sources. The main objective of this research is to extract and to characterize starch from Nazareno cultivar cocoyam corm as well as to develop edible films using the plate mold technique. Edible films mechanic and water vapor permeability properties were also evaluated. Corms were planted at the Isabela Agriculture Experimental Station, harvested after 10 months and subsequently processed in the pilot plant at Food Science and Technology Program from the University of Puerto Rico, Mayaguez Campus. Corms were divided in three sections (apical, middle and distal), peeled, cut, liquefied, filtered, centrifuged, washed and dried. Physically properties such as shape, size, structural integrity, whiteness index were assessed. Chemical analysis of proximate composition, dietary fiber, pH, amylose and resistant starch, minerals, tanins, saponins and fitates, and oxalate content were performed. Several techniques such as spectrophotometry and Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES) were applied. In addition, rheological and functional properties such as solubility, swelling capacity, clarity, and paste stability (4 and -18°C) were done. Edible films were elaborated following a 5x5 factorial design (starch and glycerol) and their mechanical and water vapor permeability properties were evaluated. Results suggest that cocoyam corm could be considered as an excellent source of high quality starch containing a 70% of starch on a dry basis. From the total starch content found 14.1% is type II resistant starch, which is related to dietary fiber content. Amylose and amylopectin content in starch as 20.9 and 79.1%, respectively. Low lipids, proteins, and ash contents, and a high whiteness index (97.0) are characteristic from high pure starch. Oxalate content was low (0.57mg/g). Fitates, tanins and saponins were not detected. Starch granule size was medium to small (11.83 a 12.11μm), with an elliptical shape (some with truncated tips) and polygonals with a smooth surface. In addition, starch granules exhibited low swelling capacity (13.69 g water/g starch at 90°C) and solubility (7.92% at 90°C), with a high gelatinization temperature (75.6 - 78.8°C). Paste elaborated from the three corm sections exhibited low viscosity (125.87 - 170.23 RVU) and as stable to cooking (breakdown = 31.0 RVU) and cooling (setback = 20.3 RVU) processes. Starch from distal section was stable at refrigeration temperature for 6 days. Corm starch showed high potential for the elaboration of edible films. However, more research is needed in order to improve its water vapor permeability and mechanical properties. In conclusion, starch from the Nazareno cultivar cocoyam corm can be categorized as good quality starch.
El almidón es el segundo polímero natural de mayor abundancia en la naturaleza y está compuesto por amilosa (fracción lineal) y amilopectina (fracción ramificada). La organización física y la proporción de estos dos polisacáridos, otorgan determinadas propiedades fisicoquímicas y características funcionales a los diferentes almidones. Su extracción se ha limitado principalmente a cuatro cultivos: maíz, papa, yuca y trigo, sin embargo el cormo o tallo central de la yautía (𝘟𝘢𝘯𝘵𝘩𝘰𝘴𝘰𝘮𝘢 spp) acumula gran cantidad de carbohidratos, por lo que puede ser aprovechado por la industria como una importante fuente de almidón. Así mismo, el almidón del cormo puede tener diferentes características estructurales y funcionales que le permite competir en el mercado y así emplearse para múltiples propósitos. Actualmente el cormo es un cultivo descartado de la alimentación, de forma tal que su uso como fuente no convencional de almidón sería una ventaja sobre las fuentes de almidones convencionales. Los objetivos de esta investigación fueron extraer y caracterizar el almidón del cormo de la yautía del cultivar Nazareno, además elaborar láminas comestibles mediante la técnica de moldeado en plato y determinar sus propiedades mecánicas y de permeabilidad al vapor de agua. Los cormos fueron sembrados en la Estación Experimental Agrícola de Isabela, cosechados a los 10 meses y procesados en la planta piloto del Programa de Ciencia y Tecnología de Alimentos del Recinto Universitario de Mayagüez. Los cormos fueron divididos en tres secciones (apical, media y distal), pelados, licuados, filtrados, centrifugados, enjuagados y secados a 37°C. Se evaluaron las propiedades físicas del almidón tales como: forma, tamaño, integridad estructural e índice de blancura. Las propiedades químicas del almidón fueron: composición proximal, fibra dietaria, pH, taninos, saponinas, fitatos y oxalato. El contenido de amilosa y almidón resistente se determinaron por espectrofotometría y los minerales por espectroscopía de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES). Además, se determinaron las propiedades reológicas y funcionales del almidón tales como: solubilidad, poder de hinchamiento, claridad y estabilidad de la pasta (4 y -18°C). Así mismo, se elaboraron las láminas comestibles mediante un diseño factorial 5x5 (almidón y glicerol) y se determinaron sus propiedades mecánicas y de barrera al vapor de agua. Según los resultados obtenidos, el cormo de la yautía puede ser una excelente fuente de almidón con un contenido de 70.0% en base seca, de los cuales el 14.1% corresponde a almidón resistente de tipo II, el cual se relaciona con el bajo contenido de fibra dietaria. El contenido de amilosa y amilopectina es de 20.9 y 79.1%, respectivamente. El bajo contenido de lípidos, proteínas, cenizas, incluyendo el alto índice de blancura (97.0), indican que el almidón es de alta pureza. La concentración promedio de oxalato fue baja (0.57mg/g) y no fueron detectados fitatos, taninos y ni saponinas. Los gránulos de almidón son de tamaño mediano y pequeño (11.83 a 12.11μm) con forma elíptica (algunos con puntas truncadas) y poligonal con una superficie lisa. Los gránulos exhiben valores bajos de capacidad de hinchamiento (13.69 g agua/g almidón a 90°C) y de solubilidad (7.92% a 90°C), y una temperatura de gelatinización alta (75.6 - 78.8°C). Las pastas del almidón de las tres secciones fueron de baja viscosidad (125.87 - 170.23 RVU), estables a procesos de cocción (breakdown = 31.0 RVU) y de enfriamiento (setback = 20.3 RVU). El almidón distal fue estable a la refrigeración hasta por 6 días. El almidón del cormo presentó un alto potencial para la elaboración de láminas comestibles, sin embargo se requieren más estudios para disminuir su permeabilidad al vapor de agua y mejorar sus propiedades mecánicas. El almidón del cormo de la yautía del cultivar Nazareno se puede catalogar como un almidón de buena calidad.
El almidón es el segundo polímero natural de mayor abundancia en la naturaleza y está compuesto por amilosa (fracción lineal) y amilopectina (fracción ramificada). La organización física y la proporción de estos dos polisacáridos, otorgan determinadas propiedades fisicoquímicas y características funcionales a los diferentes almidones. Su extracción se ha limitado principalmente a cuatro cultivos: maíz, papa, yuca y trigo, sin embargo el cormo o tallo central de la yautía (𝘟𝘢𝘯𝘵𝘩𝘰𝘴𝘰𝘮𝘢 spp) acumula gran cantidad de carbohidratos, por lo que puede ser aprovechado por la industria como una importante fuente de almidón. Así mismo, el almidón del cormo puede tener diferentes características estructurales y funcionales que le permite competir en el mercado y así emplearse para múltiples propósitos. Actualmente el cormo es un cultivo descartado de la alimentación, de forma tal que su uso como fuente no convencional de almidón sería una ventaja sobre las fuentes de almidones convencionales. Los objetivos de esta investigación fueron extraer y caracterizar el almidón del cormo de la yautía del cultivar Nazareno, además elaborar láminas comestibles mediante la técnica de moldeado en plato y determinar sus propiedades mecánicas y de permeabilidad al vapor de agua. Los cormos fueron sembrados en la Estación Experimental Agrícola de Isabela, cosechados a los 10 meses y procesados en la planta piloto del Programa de Ciencia y Tecnología de Alimentos del Recinto Universitario de Mayagüez. Los cormos fueron divididos en tres secciones (apical, media y distal), pelados, licuados, filtrados, centrifugados, enjuagados y secados a 37°C. Se evaluaron las propiedades físicas del almidón tales como: forma, tamaño, integridad estructural e índice de blancura. Las propiedades químicas del almidón fueron: composición proximal, fibra dietaria, pH, taninos, saponinas, fitatos y oxalato. El contenido de amilosa y almidón resistente se determinaron por espectrofotometría y los minerales por espectroscopía de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES). Además, se determinaron las propiedades reológicas y funcionales del almidón tales como: solubilidad, poder de hinchamiento, claridad y estabilidad de la pasta (4 y -18°C). Así mismo, se elaboraron las láminas comestibles mediante un diseño factorial 5x5 (almidón y glicerol) y se determinaron sus propiedades mecánicas y de barrera al vapor de agua. Según los resultados obtenidos, el cormo de la yautía puede ser una excelente fuente de almidón con un contenido de 70.0% en base seca, de los cuales el 14.1% corresponde a almidón resistente de tipo II, el cual se relaciona con el bajo contenido de fibra dietaria. El contenido de amilosa y amilopectina es de 20.9 y 79.1%, respectivamente. El bajo contenido de lípidos, proteínas, cenizas, incluyendo el alto índice de blancura (97.0), indican que el almidón es de alta pureza. La concentración promedio de oxalato fue baja (0.57mg/g) y no fueron detectados fitatos, taninos y ni saponinas. Los gránulos de almidón son de tamaño mediano y pequeño (11.83 a 12.11μm) con forma elíptica (algunos con puntas truncadas) y poligonal con una superficie lisa. Los gránulos exhiben valores bajos de capacidad de hinchamiento (13.69 g agua/g almidón a 90°C) y de solubilidad (7.92% a 90°C), y una temperatura de gelatinización alta (75.6 - 78.8°C). Las pastas del almidón de las tres secciones fueron de baja viscosidad (125.87 - 170.23 RVU), estables a procesos de cocción (breakdown = 31.0 RVU) y de enfriamiento (setback = 20.3 RVU). El almidón distal fue estable a la refrigeración hasta por 6 días. El almidón del cormo presentó un alto potencial para la elaboración de láminas comestibles, sin embargo se requieren más estudios para disminuir su permeabilidad al vapor de agua y mejorar sus propiedades mecánicas. El almidón del cormo de la yautía del cultivar Nazareno se puede catalogar como un almidón de buena calidad.
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Date
2015