Carboidratos - uma das principais fontes de energia do nossoCorpo
Juntamente com a proteína e a gordura, os carboidratos são um dos três macronutrientes da dieta humana. Eles incluem mono, di e oligossacarídeos, como os açúcares, bem como polissacarídeos, como a celulose ou o amido.
O amido é de origem vegetal e pode ser encontrado em fontes como batata, arroz, cereais e mandioca. Sua área de aplicação é principalmente o setor de alimentos e bebidas. No setor alimentício, o amido é usado principalmente como agente espessante, gelificante, emulsificante ou estabilizador. Em geral, ele é adicionado apenas em small concentrações. No entanto, ele pode ter uma influência significativa nas propriedades texturais e organolépticas (cor, cheiro, aparência, sabor, etc.) dos alimentos.
Em 2022, a produção mundial estimada de amido foi de aproximadamente 134 milhões de toneladas, sendo a China o maior mercado de amido, seguida pelos EUA [1]. O tipo mais popular de amido comercializado globalmente é o amido de mandioca (ou tapioca), com o amido de milho em segundo lugar [2].
Se o amido for usado em sua forma nativa, ele será mostrado como "amido" na lista de ingredientes. Mas se a substância for quimicamente alterada, ela se torna um aditivo com um número E (por exemplo, E1404 para amido oxidado ou E1420 para amido acetilado) e aparece como "amido modificado" na lista de ingredientes. Em comparação com o amido nativo, o amido modificado é mais estável contra o calor, o frio ou um ambiente ácido [3].
Em que consiste o amido?
O amido é um polímero de cadeia longa que consiste em amilose e amilopectina em proporções variáveis, dependendo do tipo e da fonte do amido. Como regra geral, o teor de amilose está entre 15% e 30%, resultando em um teor de amilopectina entre 70% e 85% em peso [4]. O amido puro é um pó branco, insípido e inodoro, insolúvel em água fria ou álcool [5].
O que acontece na presença de água?
Quando o amido é aquecido em contato com uma quantidade suficiente de água (por exemplo, durante o cozimento ou assamento), ocorre a gelatinização. Enquanto aquecida, a água penetra nos grânulos e as moléculas dentro dos grânulos começam a se realinhar. Isso leva ao inchaço até que as camadas externas dos grânulos sejam rompidas. Os grânulos começam a se quebrar. A amilose e a amilopectina se difundem parcialmente no ambiente circundante e se dispersam na solução [10]. O resultado é uma pasta ou gel de amido espesso e viscoso que ajuda a manter os vários componentes - por exemplo, os de uma massa - unidos.
O processo de gelatinização pode ser monitorado por DSC e produz um efeito EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico. Entretanto, a quantidade de água desempenha um papel importante. Com baixo teor de água, é possível observar apenas um inchaço limitado ou uma gelatinização incompleta dos grânulos de amido, e mesmo com teores de água mais altos (água:amido = 1,5:1 ou mais), a endotérmica DSC nem sempre representa todo o processo [7].
Durante o resfriamento, o amido passa por uma transição de desordem para ordem. O amido gelatinizado cristaliza novamente, a água é liberada e a substância se torna mais firme. Esse processo é chamado de retrogradação. Essa é a razão pela qual o pão fica velho depois de um tempo, especialmente quando armazenado em temperaturas mais baixas (temperaturas frias favorecem esse processo).
Como o amido se comporta durante o aquecimento e o resfriamento?
Para estudar suas propriedades térmicas, vários tipos de amidos nativos disponíveis comercialmente (consulte a tabela 1) foram aquecidos duas vezes em combinação com água (50% em peso de amido e 50% em peso de água) em um DSC em cadinhos de alumínio fechados (Concavus®) a uma taxa de aquecimento de 5 K/min até 140°C e até a temperatura ambiente em uma atmosfera de nitrogênio.
Tabela 1: Massas de amostra (somente amido) para os diferentes tipos de amido
| Tipo de amido | Massa de amido (mg) | Temperatura do1º pico (°C) |
|---|---|---|
| Mandioca | 12.76 | 67.4 |
| Batata | 12.62 | 62.3 |
| Arroz | 12.93 | 67.0 |
Durante o primeiro aquecimento dos diferentes tipos de amido, vários efeitos endotérmicos de DSC são visíveis (veja a figura 1). Por um lado, um primeiro pico principal com um ombro adicional (um pouco pronunciado) ocorre com o amido de mandioca e de batata, sendo que o efeito do amido de batata é deslocado para temperaturas ligeiramente mais baixas. Por outro lado, o perfil DSC para o amido de arroz mostra três picos, um deles em uma temperatura muito mais alta (temperatura de pico a 107°C) do que os outros.
Os efeitos na faixa de temperatura em torno de 60°C a 70°C refletem o processo de gelatinização. O efeito EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico em torno de 107°C (referente ao amido de arroz) provavelmente corresponde a um complexo amilase-lipídio que também foi determinado acima de 100°C em outros estudos com arroz [8, 9].
A literatura (por exemplo, resumida em [6]) diz que, durante o aquecimento, ocorre não apenas a gelatinização, mas também a Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão. De acordo com essa teoria, a Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão durante o aquecimento corresponde a um efeito EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico em temperaturas mais altas e é típica para baixas concentrações de água, enquanto a gelatinização ocorre na presença de excesso de água (mais de 70% para a maioria dos amidos) e corresponde a uma endotérmica de temperatura mais baixa na curva DSC. Em teores de umidade intermediários, ambos os processos podem ser observados, o que se encaixa bem no presente caso (Figura 2) e leva a temperaturas de pico de 67°C e 80°C para o amido de mandioca, por exemplo.
Durante o resfriamento controlado (a 10 K/min) após oprimeiro aquecimento, os eventos exotérmicos são visíveis na faixa de temperatura entre aproximadamente 75°C e 95°C (figura 3).
A maioria desses efeitos parece ser irreversível porque, nas segundas etapas de aquecimento correspondentes (figura 4, a uma taxa de aquecimento de 5 K/min), apenas o amido de arroz mostra novamente um efeito EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico a cerca de 108°C (temperatura de pico), que é comparável ao efeito EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico que aparece na figura 2. No entanto, há alguns efeitos exotérmicos adicionais muito small visíveis na faixa de temperatura entre aproximadamente 60°C e 80°C. Isso leva à suposição de que o rearranjo estrutural que ocorreu durante o resfriamento ainda não havia terminado antes do início do segundo aquecimento.
Na literatura [10], podemos ler que, quando um amido gelatinizado é resfriado, a amilose e a amilopectina liberadas (estruturas químicas na figura 1) começam a retrogradar e as moléculas de amilose dispersas começam a se reassociar, levando à formação de uma rede tridimensional. Ela pode ser descrita como "um gel composto de restos de grânulos não dissolvidos incorporados em uma matriz contínua de cadeias de polímero de amilose emaranhadas e moléculas de amilopectina separadas e altamente ramificadas".
Conclusão
Embora seja usado com frequência em casa, o amido é um material que apresenta um comportamento bastante complexo. Tanto o regime de temperatura aplicado quanto a quantidade de água na mistura influenciam em sua gelatinização. No entanto, a análise térmica, e aqui especialmente a DSC, é capaz de obter muitas informações valiosas sobre esse processo com base em apenas algumas medições.
Os três tipos de amido usados (amido de mandioca, amido de batata e amido de arroz) podem ser claramente distinguidos uns dos outros na primeira fase de aquecimento (Figura 1). As curvas DSC diferem significativamente e somente o amido de arroz mostra um efeito EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico adicional acima de 100°C.