Evaluación de las propiedades funcionales del almidón modificado del cormo de la yautía (Xanthosoma Spp.) del cultivar nazareno mediante métodos físicos, químicos y enzimáticos

Abstract

Actualmente el cormo de la yautía (Xanthosoma spp.) es descartado a pesar de que tiene un alto contenido de almidón. Sin embargo, los almidones nativos no poseen las propiedades funcionales ideales para la formulación de alimentos. El objetivo de este estudio fue extraer almidón del cormo de la yautía del cultivar Nazareno y modificarlo mediante métodos físicos, químicos y enzimáticos, que garantizan mejores propiedades funcionales y nutricionales para la formulación de productos. La modificación física se llevó a cabo mediante cocción por extrusión en un extrusor de tornillo simple (N° 35) y dos zonas de calentamiento (75 °C y 150 °C). La modificación química se realizó mediante acetilación y oxidación. La acetilación se llevó a cabo con anhídrido acético durante 1 h garantizando un pH de 8.0 a 8.5. La oxidación se realizó con peróxido de hidrogeno a 32.5 °C y pH 5.0 durante 15 min. La modificación enzimática por fermentación anaeróbica se realizó en un recipiente oscuro, durante 35 días a 25 °C hasta pH 4.7. En los almidones modificados se evaluaron la digestibilidad, solubilidad, capacidad de hinchamiento, claridad y estabilidad de la pasta a la refrigeración y congelación. Finalmente se elaboró un pan y una bebida instantánea a base de almidón fermentado y extruido, los cuales mostraron las mejores propiedades funcionales. Las modificaciones generaron una disminución en el contenido de amilosa de 20.67 % a 10.50 %, 12.25 %, 12.41 % y 14.41 % para el almidón extruido, fermentado, oxidado y acetilado, respectivamente. La solubilidad está correlacionada positivamente con el contenido de amilosa y el incremento de temperatura, mientras que el almidón extruido presenta la mayor solubilidad (72.43 a 78.33 %). Sin embargo, la capacidad de hinchamiento tiene una correlación negativa con el contenido de amilosa, encontrándose que el almidón fermentado tiene la mayor capacidad de hinchamiento (44.73 g/g). Los almidones modificados presentaron pastas estables con pérdida de agua entre 0 y 7.24 %. El almidón fermentado mostró el mayor contenido de almidón resistente (29.14%), seguido del almidón nativo (22.27 %), peroxidado (20.60 %), acetilado (15.20 %) y extruido (2.99 %). Panes elaborados con almidón nativo y fermentado se clasifican como alimentos de índice glicémico medio (68.58 y 68.37) y la bebida instantánea como índice glicémico bajo (50.79). Los almidones modificados presentaron propiedades funcionales aceptables para la formulación de alimentos, dándole un valor agregado al almidón del cormo de la yautía y potencializando su cultivo en Puerto Rico.

Nowadays the corm of cocoyams (Xanthosoma spp.) are discarded even though they have a high starch content. However, native starches do not possess the ideal functional properties for food formulation. The objective of this study was to extract starch from cocoyam corm of Nazareno cultivar and modify it through physical, chemical and enzymatic methods, which guarantee better functional and nutritional properties for the formulation of products. The physical modification was carried out by extrusion cooking in a single screw extruder (No. 35) and two heating zones (75 oC and 150 oC). The chemical modification was accomplished by acetylation and oxidation. Acetylation was carried out with acetic anhydride for 1 hour; guaranteeing a pH of 8.0 to 8.5. Oxidation was performed with hydrogen peroxide at 32 oC and pH 5.0 for 15 minutes. Enzymatic modification by anaerobic fermentation was done in a dark container for 35 days at 25 oC until reaching pH 4.7. For the modified starches, the digestibility, solubility, swelling capacity, clarity and stability of refrigeration and freezing for the paste were evaluated. Finally, a bread and an instant drink were elaborated from fermented and extruded starches, which showed the best functional properties. The modification generated a decrease in the amylose content from 20.67% to 10.50%, 12.25%, 12.41% and 14.41% for the extruded, fermented, oxidized and acetylated starches, respectively. Solubility is positively correlated with amylose content and temperature increase, while the extruded starch had the highest solubility (72.43 to 78.33%). However, the swelling capacity had negative correlation with the amylose content, discovering that the fermented starch had the highest swelling capacity (44.73 g/g). Modified starches presented stable pastes with water loss from 0 to 7.24%. The fermented starch showed the highest content of resistant starch (29.14%), followed by the native (22.27%), peroxidized (20.60%), acetylated (15.20%) and extruded starch (2.99%). Bread elaborated with native and fermented starch are classified as medium glycemic index foods (68.58 and 68.37) and the instant drink as low glycemic index (50.79). Modified starches showed acceptable functional properties for food formulation, adding value to the starch from cocoyam corm and its potential production in Puerto Rico.