Determinación de las Interacciones moleculares almidón de maíz-lípido-agua, en sistema modelo, mediante medición de las propiedades térmicas, mecánicas y estructurales.

Las propiedades térmicas y mecánicas del almidón de maíz bajo el efecto del proceso de nixtamalización y la presencia de fosfolípidos se evaluaron predominantemente mediante técnicas calorimétricas y geológicas, ambas bajo regímenes en equilibrio y dinámico. Adicionalmente, se estudió la estructura microscópica del almidón bajo las mismas condiciones experimentales. Así, maíz normal (Zea mayz L) fue muestreado de silos de almacenamiento de una industria del ramo. Almidón nativo fue aislado de estos granos (ALL). Del mismo lote de maíz, harina nixtamal izada (instantánea) fue obtenida a nivel industrial y su almidón aislado (ANLL). El contenido de amilosa en ambos almidones fue muy similar y característico de un almidón de maíz normal. Sin embargo, el proceso de nixtamalización incrementó el contenido de calcio en el almidón ANLL. Los almidones investigados mostraron un patrón de difracción tipo A, característico de almidones provenientes de cereales. Este patrón de difracción no se modificó después de 40 días de almacenamiento a diferentes humedades relativas (11% al 84%). Sin embargo, los termo gramas obtenidos por calorimetría diferencial de barrido mostraron que un proceso de anillado (perfeccionamiento de la estructura cristalina) ocurrió durante el almacenamiento a 30 ºC. Por otro lado, se concluye que la nixtamalización industrial produce la fusión parcial del almidón y tiene un efecto de perfeccionamiento de la estructura cristalina del mismo (anillado). Así, la temperatura de transición vítrea operativa {T9) y los parámetros térmicos que definen a la gelatinización del almidón (Tpy L1H), mostraron que la proporción entre las regiones cristalinas y amorfas dentro del gránulo del almidón y la cantidad de almidón dañado físicamente se modificaron por la nixtamalización industrial. Como ejemplo, T9 para ALL estuvo dentro del intervalo de 60a 62.5 ºC, mientras que para ANLL se observaron dos T9's, uno a 45 - 55 ºC para el almidón dañado y otro entre 65 - 70 ºC para el almidón anillado. Además, la extracción de los lípidos libres (lípidos no constitutivos de almidón), proporcionan almidones con propiedades térmicas más consistentes, particularmente en su comportamiento de gelatinización. Por otro lado, La adición de diferentes concentraciones de L-a. Lisofosfatidilcolina. (LPC) modificó el intervalo de temperatura de gelatinización de ALL, el de disociación y formación del complejo almidón - LPC y el de retrogradación. Igualmente, fue evidente como la interacción almidón - LPC se manifestó en cambios estructurales del almidón en función de la temperatura y de la concentración de LPC, repercutiendo significativamente en las propiedades geológicas del almidón. En general, la concentración del 2.33% y del 4.19% de LPC incrementaron el valor del L1H de gelatinización (p<0.05). En contraste, un posterior incremento en la concentración de LPC causó un decremento en los valores del L1H (p<0.05). Lo anterior resultó del efecto protector del fosfolípido sobre la estructura del gránulo de almidón puesto de manifiesto por microscopia electrónica de barrido. Este efecto ocasionó la inhibición de la retrogradación del almidón a concentraciones mayores del 10%, así como la modificación en los perfiles visco elásticos durante la gelatinización del almidón. Se concluye que el proceso de interacción entre el almidón de maíz en estado granular y el fosfolípido provoca cambios en las propiedades térmicas y geológicas del almidón durante el proceso de gelatinización y de gelación a través de la modificación de la estructura resultante del sistema almidón - LPC una vez que el fosfolípido se difunde dentro del gránulo.

The thermal and mechanical properties of corn starch under the effect of nixtamalization process and the presence of phospholipids were evaluated with calorimetric and rheological techniques, both under equilibrium and dynamic conditions. Additionally, the microstructure of starch under the same experimental conditions was studied. Thus, dent maize grains were sampled from storage silos and the starch isolated (ALL). Dry masa flour was obtained and the starch isolated (ANLL) from the same batch of maize. The amylose content in the starches was quite similar (i.e., 21.5 - 23.4%) and characteristic of a dent maize. However, nixtamalization increased the calcium content in ANLL starches. The starches investigated observed the typical A-type diffraction pattern, which was not modified after 40 days of storage at different relative humidities (i.e., 11 - 84.1%). However, the DSC results showed that annealing of maize starch occurred during storage at 30 ºC. On the other hand, it was concluded that industrial nixtamalization has both a melting and annealing effect on maize starch. Thus, the operative glass transition temperature ( Tg), and the DSC parameters that define starch gelatinization (i.e., TP and L1H) showed that the proportion between crystalline and amorphous regions within the starch granule, and the extent of physical damaged starch were modified by nixtamalization. As example, Tg for ALL was between 60 - 62.5 ºC, while Tg for the ANLL damaged starch was between 45 °- 55 ºC and for annealed ANLL starch between 65 º- 70 ºC. Additionally, the extraction of the non-constitutive starch lipids provided starches with more consistent thermal properties, particularly regarrding gelatinization behavior. Addition of different concentrations of L-a.-lysophosphatidyl choline (LPC) changed the gelatinization temperature range, dissociation and formation of the complex starch - LPC, and retrogradation. The interaction starch - LPC promoted structural changes of starch as a functio~ of temperature and LPC concentration, significantly affecting the rheological properties of starch. LPC concentrations of 2.33% and 4.19% increased L1H of gelatinization (p<0.05) as a general rule. Oppositely, a further increase in LPC concentration caused a decrease of L1H of gelatinization (p<0.05). This phenomenon is due the protective effect of the phospholipid on the structure of the starch granules, as evidenced by SEM. When concentrations of LPC were above 10%, starch retrogradation was inhibited and its viscoelastic profile was modified as gelatinization process proceeded Thus, it is conclude that corn starch - phospholipid interactions cause changes in the thermal and rheological properties of starch, due to structural modifications of the starch granule due to diffusion of the phospholipid to its interior.