Modificación organocatalítica de almidón para la obtención sostenible de derivados de alto valor agregado - Tupa Valencia, Maribel Victoria (2019)
La presente Tesis de Doctorado se enfocó en la obtención de almidones esterificados por una ruta no convencional, su caracterización general exhaustiva, y el análisis de propiedades relevantes para dos usos concretos específicos: i) almidones modificados para uso como aditivo de alimentos y ii) almidones esterificados con ácidos grasos de cadena corta como fuente de almidón resistente. En el Capítulo 1 (Introducción), se describen las características más importantes del almidón y sus principales propiedades y aplicaciones. Seguidamente, se revisa el estado del arte sobre los distintos tipos de modificaciones del almidón que revisten interés industrial, abordando en particular su esterificación y entrecruzamiento. A continuación, se describen brevemente las metodologías conocidas para llevar a cabo la esterificación del almidón, con particular foco en una vía catalizada por α-hidroxiácidos que ha sido muy poco explorada en la literatura, y cuya potencialidad se estudia en la presente Tesis. Finalmente, se introducen los fundamentos de dos aplicaciones concretas del almidón esterificado que motivan el presente trabajo. Se presentan al final de este capítulo los objetivos de la Tesis. En el Capítulo 2 se detallan los materiales y métodos utilizados en esta Tesis. Se resumen allí la técnica de preparación de los almidones esterificados, la cuantificación del nivel de modificación conferido, y la variedad de técnicas utilizadas para su caracterización tanto general como específica para cada aplicación de interés. En el Capítulo 3 se estudia el progreso de la reacción de acetilación de almidón de maíz catalizada por ácido tartárico. En una primera instancia se resume el estado del arte de las metodologías de acetilación de almidones, y se introduce la ruta de esterificación de polisacáridos mediada por α-hidroxiácidos. A continuación, se presentan los resultados de avance de la reacción en el tiempo bajo condiciones 8 prefijadas, y se caracterizan los productos de reacción en términos estructura química, morfología, cristalinidad, estabilidad térmica y cambios en la polaridad del almidón resultantes de la derivatización. Seguidamente, se analiza la posibilidad de la existencia de reacciones simultáneas de entrecruzamiento del almidón con ácido tartárico, y por último se analiza cómo avanza la derivatización en el volumen del gránulo. El capítulo finaliza con la selección de potenciales usos de interés para los almidones obtenidos, cuya caracterización específica se aborda en los siguientes capítulos. En el Capítulo 4 se introduce la utilización de almidones acetilados, entrecruzados y doblemente modificados como aditivo en la industria de alimentos. Seguidamente, se preparan almidones acetilados con grado de sustitución permitido por la FDA, y los productos se caracterizan en términos de sus propiedades funcionales. Se evalúan así propiedades tales como poder de hinchamiento, solubilidad, claridad de la pasta, retrogradación, propiedades térmicas de gelatinización y propiedades reológicas; y se destacan las propiedades diferenciales de los almidones doblemente modificados producidos. En el Capítulo 5 se describe la importancia de los almidones químicamente modificados como fuente de almidón resistente; y en particular se destaca la recientemente reconocida utilidad de los almidones esterificados con grupos acetato, propionato y butirato para entregar el ácido graso de cadena corta específico al colon. A continuación, se describe la preparación de almidones propionizados, y se evalúa el efecto del grado de derivatización y la cristalinidad del almidón utilizado como materia prima en el contenido de almidón resistente de los productos. Se analiza también la resistencia a la digestión de los almidones acetilados del Capítulo 3, y se estudia el efecto de la cocción del almidón en la resistencia remanente. Se resume al final de este capítulo un caso concreto de evaluación de los almidones esterificados por la ruta aquí estudiada para vehiculizar el ácido graso esterificado al colon. En el Capítulo 6 se resumen las conclusiones generales de este Trabajo de Tesis y se plantea el trabajo futuro.