¿Cómo se puede conseguir que el almidón modificado produzca el efecto deseado tras mezclarlo con agua fría?

Una vez que el almidón modificado se ha procesado mediante una extrusora, sus propiedades físicas, químicas y estructurales cambian de forma significativa, lo que se debe principalmente a la alta temperatura, la alta presión, la elevada fuerza de cizallamiento y la acción mecánica que se producen durante el proceso de extrusión. A continuación se enumeran los principales cambios y efectos que experimenta el almidón modificado durante el proceso de extrusión:

 

1. Cambios estructurales

 

• Gelatinización del almidón y destrucción de la estructura cristalina

 

• Gelatinización: La alta temperatura (normalmente entre 100 y 200 °C) y la alta presión que se producen durante el proceso de extrusión hacen que los gránulos de almidón absorban agua y se hinchen, que se rompan los enlaces de hidrógeno, que la estructura cristalina se desintegre y que las moléculas de almidón pasen de una disposición ordenada a un estado gelatinoso desordenado.

 

• Transformación del tipo de cristal: Los cristales de almidón natural de tipo A (almidón de cereales) o de tipo B (almidón de tubérculos) pueden transformarse parcialmente en cristales de tipo V (complejo de amilosa y lípidos), más estables, lo que afecta a su solubilidad y digestibilidad.

 

• Degradación y reorganización molecular

 

• Rotura de la cadena molecular: Una fuerza de cizallamiento elevada puede provocar la degradación de las moléculas de almidón (amilosa y amilopectina), reducir el peso molecular, generar dextrina o azúcares de bajo peso molecular y reducir la viscosidad.

 

• Reticulación o reorganización: Algunos almidones modificados (como los almidones reticulados) pueden reticularse aún más durante la extrusión para mejorar su estabilidad térmica; mientras que otros tipos pueden reorganizar sus cadenas moleculares para formar nuevas estructuras reticulares.

 

2. Cambios en las propiedades físicas

 

• Solubilidad y capacidad de hinchamiento

 

• La solubilidad en agua del almidón gelatinizado aumenta, y la solubilidad en agua fría también puede aumentar (especialmente en el caso del almidón pregelatinizado).
• La formación de una estructura porosa tras la extrusión puede aumentar la absorción de agua, pero una degradación excesiva puede provocar una disminución de la capacidad de hinchamiento.

 

• Propiedades reológicas

 

• La viscosidad disminuye considerablemente (debido a la degradación molecular), pero la resistencia del gel puede aumentar como consecuencia de la reorganización, dependiendo del tipo de almidón y de los parámetros de extrusión (como la temperatura y el contenido de humedad).

 

• Morfología y textura

 

• Tras la extrusión, el almidón presenta una estructura porosa, escamosa o fibrosa con una textura más suelta, que puede utilizarse para elaborar alimentos inflados o como material portador.

 

3. Cambios en las propiedades químicas

 

• Reacción de un grupo químico

 

• Los grupos de modificación química originales (como el acetilo y el hidroxipropilo) del almidón modificado pueden descomponerse parcialmente debido a las altas temperaturas, lo que afecta a sus propiedades funcionales (como la estabilidad al ciclo de congelación-descongelación).
• Puede producirse la reacción de Maillard (si hay proteínas presentes) o una reacción de oxidación, lo que da lugar a un cambio de color (dorado).

 

• Formación de almidón resistente (RS)

 

• La recristalización de la amilosa durante la extrusión puede dar lugar a la formación de almidón resistente (RS3 o RS4), lo que aumenta el contenido en fibra dietética y reduce el índice glucémico.

 

4. Cambios en las propiedades funcionales

 

• Estabilidad térmica y propiedades mecánicas

 

• La resistencia a las altas temperaturas y la capacidad de cizallamiento del almidón reticulado pueden mejorarse aún más, lo que lo hace adecuado para alimentos procesados a altas temperaturas.
• Las propiedades de formación de película o de fibras del almidón tras la extrusión pueden mejorarse, por lo que puede utilizarse en materiales de embalaje biodegradables.

 

• Propiedades digestivas

 

• Aumento del almidón de rápida digestión (RDS): la gelatinizacion hace que el almidón sea más susceptible a la hidrólisis enzimática.
• Formación de almidón resistente (RS): Algunas estructuras reestructuradas pueden resistir la digestión, dependiendo de las condiciones de procesamiento (por ejemplo, la extrusión con bajo contenido de humedad favorece la formación de RS).

 

(3) Adsorción y función de portador

• La estructura porosa puede aumentar la capacidad de carga de las sustancias aromatizantes y los principios activos, y se utiliza a menudo en la microencapsulación o en los sistemas de liberación prolongada de fármacos.

 

5. Repercusiones en las aplicaciones

 

El almidón modificado, tras el proceso de extrusión, ofrece un mejor rendimiento en los siguientes ámbitos:

 

• Sector alimentario: alimentos listos para el consumo, aperitivos inflados, portador de aromas.
• Ámbito médico: excipiente para la liberación controlada de fármacos, desintegrante.
• Materiales respetuosos con el medio ambiente: plásticos biodegradables, láminas de embalaje.
• Elaboración de piensos: para mejorar la digestibilidad del almidón o como aglutinante.

 

Factores normativos clave

 

El efecto de extrusión depende de los siguientes parámetros:

• Temperatura: las altas temperaturas favorecen la gelatinizacion y la degradación, mientras que las bajas temperaturas pueden conservar parte de la estructura cristalina.
• Contenido de humedad: un alto contenido de humedad (20–30%) favorece la gelatinización, mientras que un bajo contenido de humedad favorece la degradación molecular y la formación de una estructura porosa
• Velocidad del tornillo y fuerza de cizallamiento: una fuerza de cizallamiento elevada agrava la rotura molecular.
• Tipo de almidón: La relación lineal/ramificada y el método de modificación (acetilación, reticulación, etc.) determinan las propiedades finales.

 

Resumen

El proceso de extrusión modifica significativamente la estructura y la función del almidón modificado mediante una sinergia físico-química, lo que lo hace más adecuado para aplicaciones de alto valor añadido. Mediante el ajuste de los parámetros del proceso, es posible controlar el grado de gelatinización, la distribución del peso molecular, la digestibilidad y otras propiedades del almidón para satisfacer las diferentes necesidades industriales. Si tiene alguna pregunta, póngase en contacto con nosotros.