Gelatinización del almidón

La gelatinización del almidón es un proceso de ruptura de los enlaces intermoleculares de las moléculas de almidón en presencia de agua y calor, lo que permite que los sitios de unión de hidrógeno (el hidrógeno hidroxilado y el oxígeno) se incorporen a más agua. Esto disuelve irreversiblemente el gránulo de almidón en agua. El agua actúa como plastificante .

En el gránulo de almidón ocurren tres procesos principales: hinchamiento del gránulo, fusión de cristales y de doble hélice y lixiviación de la amilosa .

• Hinchamiento de los gránulos: durante el calentamiento, el agua se absorbe primero en el espacio amorfo del almidón, lo que conduce a un fenómeno de hinchamiento. ^[1]
• Fusión de las estructuras de doble hélice: el agua entra entonces a través de regiones amorfas en las zonas fuertemente unidas de las estructuras de doble hélice de la amilopectina . A temperatura ambiente, estas regiones cristalinas no permiten la entrada de agua. El calor hace que dichas regiones se difuminen, las cadenas de amilosa comienzan a disolverse, a separarse en una forma amorfa y el número y el tamaño de las regiones cristalinas disminuyen. Bajo el microscopio y bajo luz polarizada , el almidón pierde su birrefringencia y su cruz de extinción . ^[2]

• Lixiviación de amilosa: La penetración de agua aumenta la aleatoriedad en la estructura del gránulo de almidón y provoca hinchazón; finalmente, las moléculas de amilosa se filtran en el agua circundante y la estructura del gránulo se desintegra.

La temperatura de gelatinización del almidón depende del tipo de planta y de la cantidad de agua presente, del pH , de los tipos y la concentración de sal, azúcar, grasa y proteína en la receta, así como de la tecnología de derivatización del almidón utilizada. Algunos tipos de almidones nativos no modificados comienzan a hincharse a 55 °C, otros tipos a 85 °C. ^[3] La temperatura de gelatinización del almidón modificado depende, por ejemplo, del grado de reticulación , del tratamiento ácido o de la acetilación.

La temperatura del gel también se puede modificar mediante la manipulación genética de los genes de la sintasa del almidón . ^[4] La temperatura de gelatinización también depende de la cantidad de gránulos de almidón dañados; estos se hincharán más rápido. El almidón dañado se puede producir, por ejemplo, durante el proceso de molienda del trigo o al secar la torta de almidón en una planta de almidón. ^[5] Existe una correlación inversa entre la temperatura de gelatinización y el índice glucémico . ^[4] Los almidones con alto contenido de amilosa requieren más energía para romper los enlaces y gelatinizarse en moléculas de almidón.

La gelatinización mejora la disponibilidad del almidón para la hidrólisis de la amilasa . Por ello, la gelatinización del almidón se utiliza constantemente en la cocina para que el almidón sea digerible o para espesar/aglutinar el agua en el roux , la salsa o la sopa .

El almidón gelatinizado, cuando se enfría durante un período suficientemente largo (horas o días), se espesa (o gelifica ) y se reorganiza nuevamente hasta adoptar una estructura más cristalina; este proceso se denomina retrogradación . Durante el enfriamiento, las moléculas de almidón se agregan gradualmente para formar un gel. Pueden producirse las siguientes asociaciones moleculares: amilosa-amilosa, amilosa-amilopectina y amilopectina-amilopectina. Una asociación leve entre cadenas se une con agua aún incrustada en la red molecular.

Debido a las fuertes asociaciones de enlaces de hidrógeno, las moléculas de amilosa más largas (y el almidón con un mayor contenido de amilosa) formarán un gel rígido. ^[6] Las moléculas de amilopectina con una estructura ramificada más larga (que las hace más similares a la amilosa) aumentan la tendencia a formar geles fuertes. Los almidones con alto contenido de amilopectina tendrán un gel estable, pero serán más suaves que los geles con alto contenido de amilosa.

La retrogradación restringe la disponibilidad para que se produzca la hidrólisis de la amilasa, lo que reduce la digestibilidad del almidón.

El almidón pregelatinizado ( dextrina ) es almidón que se ha cocinado y luego secado en la fábrica de almidón en un secador de tambor o en una extrusora , lo que hace que el almidón sea soluble en agua fría. Los secadores por aspersión se utilizan para obtener azúcares de almidón seco y polvo de almidón pregelatinizado de baja viscosidad . ^{[ cita requerida ]}

Una técnica sencilla para estudiar la gelificación del almidón es mediante el uso de un viscoamilógrafo Brabender. ^{[ cita requerida ]} Es una técnica común utilizada por las industrias alimentarias para determinar la temperatura de formación de pasta, la capacidad de hinchamiento, la estabilidad térmica/de cizallamiento y el grado de retrogradación. En condiciones controladas, el almidón y el agua destilada se calientan a una velocidad de calentamiento constante en un recipiente giratorio y luego se enfrían. La viscosidad de la mezcla desvía un sensor de medición en el recipiente. Esta desviación se mide como viscosidad en par en el tiempo frente a la temperatura y se registra en la computadora. El viscoamilógrafo nos permite observar: el comienzo de la gelatinización, el máximo de gelatinización, la temperatura de gelatinización, la viscosidad durante el mantenimiento y la viscosidad al final del enfriamiento. ^[7]

La calorimetría diferencial de barrido (DSC) es otro método que utilizan las industrias para examinar las propiedades del almidón gelatinizado. A medida que se calienta el agua con gránulos de almidón, se produce la gelatinización, lo que implica una reacción endotérmica. ^[8]

El inicio de la gelatinización se denomina T-inicio. El T-pico es la posición en la que la reacción endotérmica se produce al máximo. El T-final es cuando todos los gránulos de almidón están completamente gelatinizados y la curva permanece estable.

• Dextrina

• Recurso alimentario, almidón, Universidad Estatal de Oregón
• Gelatinización del almidón de maíz, filmada con microscopio, Youtube