Obtención y caracterización de almidón de plátano morado (Red banana) y su hidrólisis enzimática para la producción de maltodextrinas

Abstract

ABSTRACT: The starch is the biggest component in the diet in all the human populations, it is the main polysaccharide storage of the plants, and its concentration in the fruits it varies with the state of ripeness. The banana (Musa sapientum) is a fruit known throughout the world and their nutritional value is high due to their high content of carbohydrates (among these, the starch) vitamins and minerals. The purple banana, tafetán or red, is a high and robust plant of intense and characteristic purple color but, whit little commercial significance. The most remarkable biochemical change in the banana occur after ripening and it is consist on the hydrolysis of the starch and the accumulation of sugars, near 20-25% of the fresh pulp of the green fruit it is starch. In this work we isolate starch of the purple banana and its partial characterization, as well as the maltodextrins obtaining for enzymatic hydrolysis using a- amilase of barley malt, and the characterization of the starch, a yield of starch of 18.97% was obtained; as for the characterization of the starch, it was obtained a content of 9.80% of moisture, 2.62% of protein, 0.2% of fat and 0.2% of ash; they were analyzed some functional properties obtaining the blue value that was of 0.88 that indicate a content of amilose of 25% and 75% of amylopectin; the water retention capacity was 6.6% to ambient temperature; the swelling factor was of 3.97 grams of water per gram of sample; freeze-taw stability was obtained as the percentage of water separated from the samples which was of 4.1 mL that is a 18% of stability to freezing and unfreezing processes and the clarity was of 4.4% transmitance showing the little clarity of the samples; the form and size of the granules of starch was analyzed by optic microscopy and scanning electron microscopy observing that the granules presented lengthened and oval forms and an approximate size of 14.16 mm for the smallest or equatorial diameter and 42.5 mm for the biggest or axial diameter. For the hydrolysis of the starch it was used a- amilase of barley malt in concentrations of 50 and 100 mg/mL and concentrations of substrate of 1, 2, 3 and 4%, the times of reaction were of 3, 5, 10, 15, 30, 45, 60, 90, 240 and 360 minutes and temperatures of 35 and 45º C, likewise the enzymatic activity was analyzed in each one of the described conditions. Maltodextrins was obtained with an dextrose equivalence (ED) of 5, 10, 15 and 20, the a- amilase of barley malt presented bigger affinity for the starch at 45ºC since its Km is smaller than at 35ºC but its value of Vmax was same in both temperatures. With the obtained results we can say that the starch of purple banana can be a good alternative to obtain maltodextrins from non conventional sources and to contribute this way to the supply of starches and raw materials for the industry of foods.

RESUMEN: El almidón es el mayor componente de la dieta en todas las poblaciones humanas, es el principal polisacárido de reserva de las plantas, y su concentración en los frutos varía con el estado de madurez. El plátano (Musa sapientum) es un fruto ampliamente conocido en el mundo y su valor nutricional es alto ya que presenta un elevado contenido de carbohidratos (entre los que destaca el almidón) vitaminas y minerales. El plátano morado, tafetán o red, es una plata alta y robusta de color morado intenso y característico, pero de poca importancia comercial. El cambio químico más notable en el plátano ocurre después de la cosecha y es la hidrólisis del almidón y la acumulación de azúcares, cerca del 20-25% de la pulpa fresca de la fruta verde es almidón. En el presente trabajo se realizó el aislamiento de almidón del plátano morado y su caracterización parcial, así como la obtención de maltodextrinas por hidrólisis enzimática utilizando a-amilasa de malta de cebada. Se obtuvo un rendimiento de almidón de 18.97%; en cuanto a la caracterización del almidón, se obtuvo un contenido de 9.80% de humedad, 2.62% de proteína, 0.2% de grasa y 0.2% de cenizas; se analizaron algunas propiedades funcionales obteniendo el valor azul que fue de 0.88 lo que indica un contenido de amilosa de 25% y 75% de amilopectina; la capacidad de retención de agua fue de 6.6% a temperatura ambiente; el factor de hinchamiento fue de 3.97 gramos de agua por gramo de muestra; la estabilidad de congelación-descongelación se obtuvo como el porcentaje de agua separada de las muestras el cual fue de 4.1 mL que es igual al 18% de estabilidad a procesos de congelación y descongelación y la claridad fue de 4.4% de transmitancia mostrando la poca claridad de las muestras; la forma y tamaño de los gránulos de almidón se analizó por microscopia óptica y microscopía electrónica de barrido observando que los gránulos presentaron formas alargadas y ovaladas y un tamaño aproximado de 14.16 mm para el diámetro menor o ecuatorial y 42.5 mm para el diámetro mayor o axial. Para la hidrólisis del almidón se utilizó a-amilasa de malta de cebada en concentraciones de 50 y 100 mg/mL y concentraciones de sustrato de 1, 2, 3 y 4%, los tiempos de reacción fueron de 3, 5, 10, 15, 30, 45, 60, 90, 240 y 360 minutos y temperaturas de 35 y 45º C, así mismo se analizó la actividad enzimática en cada una de las condiciones descritas. Se obtuvieron maltodextrinas con un equivalente de dextrosa (DE) de 5, 10, 15 y 20, la a-amilasa de malta de cebada presentó mayor afinidad por el almidón a la temperatura de 45ºC ya que su Km es menor que a 35ºC pero su valor de Vmáx fue igual en ambas temperaturas. Con los resultados obtenidos podemos decir que el almidón de plátano morado puede ser una buena alternativa para obtener maltodextrinas a partir de fuentes no convencionales y contribuir así al abasto de almidones y materias primas para la industria de alimentos.