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 enlace de hidrógeno (el hidroxilo de hidrógeno y oxígeno) atraigan 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 cristalitos y doble hélice y lixiviación de amilosa .
La temperatura de gelatinización del almidón depende del tipo de planta y la cantidad de agua presente, el pH , los tipos y la concentración de sal, azúcar, grasa y proteína en la receta, así como de la tecnología de derivatización del almidón que se utiliza. 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 , tratamiento ácido o acetilación.
La temperatura del gel también se puede modificar mediante manipulación genética de genes de almidón sintasa . [4] La temperatura de gelatinización también depende de la cantidad de gránulos de almidón dañados; estos se hincharán más rápido. El almidón dañado puede producirse, 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 de almidón para la hidrólisis de amilasa . Por lo tanto, la gelatinización del almidón se utiliza constantemente en la cocina para hacer que el almidón sea digerible o para espesar o unir el agua en roux , salsa o sopa .
El almidón gelatinizado, cuando se enfría durante un período suficientemente largo (horas o días), se espesará (o gelificará ) y se reorganizará nuevamente hasta obtener una estructura más cristalina; este proceso se llama retrogradación . Durante el enfriamiento, las moléculas de almidón se agregan gradualmente para formar un gel. Pueden ocurrir las siguientes asociaciones moleculares: amilosa-amilosa, amilosa-amilopectina y amilopectina-amilopectina. Una leve asociación entre cadenas se une con agua todavía incrustada en la red molecular.
Debido a las fuertes asociaciones de enlaces de hidrógeno, las moléculas de amilosa más largas (y el almidón que tiene un mayor contenido de amilosa) formarán un gel rígido. [6] Las moléculas de amilopectina con una estructura ramificada más larga (lo 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 cocina y luego se seca 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 secos y polvo de almidón pregelatinizado de baja viscosidad .
Una técnica sencilla para estudiar la gelificación del almidón es utilizar un viscoamilógrafo Brabender. [ cita necesaria ] Es una técnica común utilizada por las industrias alimentarias para determinar la temperatura de pegado, la capacidad de hinchamiento, la estabilidad térmica/cortante y el grado de retrogradación. En condiciones controladas, el almidón y el agua destilada se calientan a una velocidad constante en un recipiente giratorio y luego se enfrían. La viscosidad de la mezcla desvía un sensor de medición en el recipiente. Esta deflexión se mide como viscosidad en torque a lo largo del tiempo versus temperatura y se registra en la computadora. El viscoamilógrafo nos permite observar: inicio de gelatinización, máximo de gelatinización, temperatura de gelatinización, viscosidad durante el mantenimiento y 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 el agua se calienta con gránulos de almidón, se produce la gelatinización, lo que implica una reacción endotérmica. [8]
El inicio de la gelatinización se denomina inicio T. T-peak es la posición donde se produce la reacción endotérmica al máximo. La conclusión T es cuando todos los gránulos de almidón están completamente gelatinizados y la curva permanece estable.