Thermorheological characteristics and extrudability aptitude of a new amylose-free cassava starch

International audience

English. ABSTRACT Cassava crops have always been fundamental in human nutrition and industry. Nowadays, the development of new cultivars with specific properties has become a major research area. In this research, amylose-free cassava starch (WXCS) extracted from clone AM206-5 was evaluated with respect to its physicochemical, morphological, and thermorheological properties. The waxy nature of cassava starch was verified (0.54 ± 0.09% w/w amylose), showing a 16.92±0.20 µm average granule size and elliptical or spherical truncated shapes without granule aggregation. There were significant differences in the pasting profiles evaluated, with WXCS being thermally less stable (Breakdown = 698±2 cP) generating less viscous final pastes (731±16 cP) compared to a commercial amylose-free corn starch. The WXCS shear viscosity was determined in a capillary rheometer (Rheoplast®), showing an inverse linear temperature dependence, decreasing by a factor larger than 3 when the temperature changed from 100 to 120 °C, with a pseudoplastic flow described by the power law (n: 0.25-0.40), consistency index (32607 - 6695 Pa.s) and specific mechanical energy (124 - 75 J/g). The extensional viscosity was always higher than the shear viscosity, where increasing the strain rate and temperature enlarged the Trouton number (25-145). Complete WXCS transformation under real process conditions was achieved with a 30% w/w moisture content and 100 °C, which induced full granular integrity loss and crystalline structure destruction. The results confirmed a potential utilization for this new starch to obtain extruded-type food products or to serve as a biothickening agent.

Portuguese. RESUMO A cultura da mandioca sempre foi fundamental na alimentação humana e na indústria. Atualmente, o desenvolvimento de novas cultivares com propriedades específicas tornou-se uma grande área de pesquisa. Nesta investigação, o amido de mandioca sem amilose (WXCS) extraído do clone AM206-5 foi avaliado com respeito às suas propriedades físico-químicas, morfológicas e termorreológicas. Foi verificada a natureza cerosa do amido de mandioca (0.54 ± 0.09% p/p de amilose), mostrando um tamanho médio do grânulo de 16.92±0.20 µm e formas elípticas ou truncadas esféricas sem agregação de grânulos. Houve diferenças significativas nos perfis de colagem avaliados, sendo o WXCS termicamente menos estável (decomposição = 698±2 cP) gerando pastas finais menos viscosas (731±16 cP) em comparação com um amido de milho comercial sem amilose. A viscosidade de cisalhamento do WXCS foi determinada num reômetro capilar (Rheoplast®), mostrando uma dependência linear inversa da temperatura, diminuindo por um factor superior a 3 quando a temperatura mudou de 100 para 120 °C, com um fluxo pseudoplástico descrito pela lei de potência (n: 0.25-0.40), índice de consistência (32607 - 6695 K - Pa.s) e energia mecânica específica (124 - 75 J/g). A viscosidade de extensão foi sempre superior à viscosidade de cisalhamento, onde o aumento da taxa de deformação e da temperatura aumentou o número de Troutões (25-145). A transformação completa do WXCS sob condições reais de processo foi alcançada com um teor de humidade de 30% p/p e 100 °C, o que induziu a perda total da integridade granular e a destruição da estrutura cristalina. Os resultados confirmaram o uso potencial deste novo amido para a obtenção de produtos alimentares do tipo extrudido ou para servir como um agente bioespessante.