Academic literature on the topic 'Almidón'

En este estudio se evaluó las fuerzas de adhesividad y de cáscara de un pegante. El pegante se realizó con almidón nativo de yuca (Manihot sculenta Crantz) variedad M-Tai y se usó hidróxido de sodio como agente hidrolizante. En la elaboración del pegante se evaluaron cinco soluciones de almidón nativo de yuca (10, 20, 30, 40 y 50% p/v) y cuatro concentraciones de NaOH (0, 0.66, 1.33 y 2 % p/p). Los resultados indicaron que las uniones papel-papel, cartón-cartón y papel- vidrio, realizadas con los pegantes hechos con 40 %-2 %, 40 %-0 % y 50 %-0 % p/v-p/p de almidón de yuca y NaOH, respectivamente, presentaron mayor fuerza de adhesión. Las uniones papel-papel, cartón-cartón y papel-vidrio que mostraron mayor fuerza de fricción, como un indicativo de mayor durabilidad del pegamento, fueron los pegantes realizados con 50 %-2 %, 50 %-1.33 % y 50 %-2 % p/v-p/p de almidón y NaOH, respectivamente. El pegante a base de almidón de yuca no presentó diferencias significativas (p < 0.05) con tres adhesivos comerciales (Colbocol, Supertack y Pegajoso), teniendo mejor adhesividad y durabilidad en las uniones hechas con los sustratos papel-papel y papel-vidrio.

En la presente investigación se realizó el estudio del comportamiento del almidón extraído de los residuos del banano dosificado en una matriz polimérica termoestable como es el Policaprolactona (PCL), con el objetivo de determinar cuáles son los mejores parámetros para extracción del almidón y la formulación adecuada para la dosificación. Para el cumplimiento de este objetivo se extrajo el almidón de los residuos de la cascara del banano y a éste polisacárido, modificarlo mediante la acetilación. Posteriormente se comparó los dos tipos de almidones (almidón sin modificar y modificado) mediante la espectroscopia infrarroja (IR), donde se observó que el espectro del almidón sin modificar en comparación con el almidón modificado existe una disminución en las bandas correspondiente a las vibraciones por estiramiento y por flexión de los grupos hidroxilo (O-H) entre 3000 y 3700 cm-1, lo que significa que se ha realizado la acetilación. Este almidón analizado se dosificó en una cantidad del 10% con policaprolactona analizando la temperatura de transición vítrea siendo el valor mayor de 33°C en la dosificación con el almidón modificado, temperatura de fusión resultando un valor de 66,4 °C en la dosificación con almidón modificado y además el grado de reticulación de las dos dosificaciones, siendo el más representativo la matriz polimérica con almidón sin modificar con un valor cercano al 12%; indicándonos que ésta dosificación es la mas adecuada.

Introducción. En Colombia el almidón de Canna indica L. se extrae por métodos artesanales, pero se desconoce si estos influyen en sus propiedades físico químicas. Objetivo. Evaluar el efecto de dos métodos de extracción del almidón de Canna indica L. sobre sus propiedades físico químicas. Materiales y métodos. Se extrajo el almidón por licuado y por rallado, y se evaluó su índice de absorción de agua, solubilidad en agua, poder de hinchamiento, temperatura de gelatinización (TG) y viscosidad en buffer a diferente pH. También se determinó su calidad composicional y la del rizoma. Se empleó un diseño completamente al azar, y el análisis de los datos de las características químicas del almidón se hizo por comparación de medias de dos poblaciones normales con t student (P <0.05). Resultados. Se observó que la viscosidad en medios ácidos y la TG del almidón extraído por el método rallado fue mayor (75.6 ± 1.91 ° C), comparado con el almidón extraído por licuado (62.08 ± 1.83 ° C) (p ≤ 0.05). Conclusión. El almidón extraído por rallado soporta mayor temperatura y tolera mejor los medios ácidos, lo que demuestra que el tratamiento físico del almidón influye en las propiedades TG y la resistencia del almidón a la acidez.

El almidón resistente (AR) se define como la suma del almidón y productos de la degradación del mismo que no son absorbidos en el intestino, y es uno de los principales sustratos de fermentación que se encuentran en el colon. Existen cuatro tipos de AR: el tipo I, almidón físicamente inaccesible en la matriz del alimento; el tipo II, almidón que en su estado nativo se encuentra en forma de gránulos en el interior de la célula vegetal, tiene un alto contenido de amilosa; el tipo III, también conocido como almidón retrogradado y el tipo IV, almidón artificial modificado químicamente. La determinación analítica para comprobar AR en el laboratorio consiste en el método in vitro enzimático Holm para almidón total y Goñi para almidón resistente, además de otro propuesto por la AOAC donde se sustituyen productos colorimétricos por curvas alcanzadas mediante HPLC. El AR es considerado una fibra dietética, estando presente en granos, leguminosas, tubérculos y frutas, principalmente en musáceas, teniendo una presencia del 15 al 50%, en base seca, de acuerdo a la variedad estudiada. El objetivo de esta revisión es caracterizar el término de almidón resistente y ejemplificarlo en materias primas de uso tradicional y no tradicional para alimentación animal, principalmente para animales monogástricos.

La acetilación es una modificación química de la estructura del almidón que consiste en reemplazar un determinado número de grupos hidroxilos por grupos acetilos empleando anhídrido acético. Este proceso depende de ciertos factores, tales como la fuente de almidón, la concentración del anhídrido acético, el tiempo de reacción y el pH. El objetivo de este estudio fue caracterizar el almidón nativo (obtenido de la papa var. ‘Única’) y los almidones acetilados, mediante espectroscopía FT-IR, y evaluar sus propiedades fisicoquímicas (contenido de amilosa, color) y propiedades funcionales (poder de hinchamiento, solubilidad, capacidad de retención de agua, propiedades térmicas y propiedades de formación de pasta). Las muestras estudiadas fueron el almidón nativo (AN) y los almidones modificados por acetilación con diferentes concentraciones de anhídrido acético al 5 %, 10 % y 15 % (AAc5%, AAc10% y AAc15%). Los contenidos de amilosa aparente para el almidón nativo y almidón acetilado (AAc15%) fueron 17,3 y 31,4 %, respectivamente. Los parámetros de color no cambiaron con la acetilación. La temperatura y entalpía de gelatinización, así como el perfil de formación de pasta, disminuyeron para los almidones acetilados con respecto al almidón nativo. Durante la prueba de formación de pasta, el almidón acetilado con 15% de anhídrido acético presentó un bajo valor de la viscosidad máxima (1599,4 mPa∙s) con respecto al valor observado para el almidón nativo (3065,8 mPa∙s).

El objetivo de esta investigación fue evaluar la influencia de diferentes concentraciones y tipo de almidón sobre las propiedades de las películas, las mismas que fueron obtenidos por el método de Casting a partir de mezclas de almidón de banano verde y mandioca a concentraciones de 3 % y 4 % con quitosano comercial al 1 %, combinados con glicerina como agente plastificante y gel de sábila como agente antifúngico a concentración del 5 %. Las películas biodegradables formuladas se evaluaron en propiedades fisicoquímicas, mecánicas y biodegradables, aplicando diseño en bloques completamente aleatorizados. Se determinó que el espesor de las películas biodegradables aumenta de manera significativa, al aumentar la concentración de almidón, influyendo en la permeabilidad al vapor de agua, en la solubilidad y en el esfuerzo de tracción en el corte, pero no en la humedad; las películas biodegradables formuladas con almidón y quitosano tienen mejores propiedades mecánicas y biodegradables que las elaboradas solo con almidón. Así mismo, las propiedades de las películas biodegradables están influenciadas por la concentración de almidón y en menor medida por la fuente de almidón.

Este artículo revisa los avances científicos que se han realizado respecto a la comprensión del fenómeno de hidrolisis parcial del almidón, empleando la enzima glucoamilasa de Aspergillus niger y teniendo en cuenta que esta enzima a nivel estructural tiene un doble dominio de unión (SBD, starch binding domain) que permite, por un lado, su inactivación, y, por el otro, argumentar teóricamente la actividad catalítica en un sustrato amiláceo. El interés de esta revisión, junto a las evidencias de un modelo empírico obtenido a partir de la experimentación y observación y luego del empleo de los datos experimentales en la hidrólisis parcial del almidón de quinua, es establecer los principales avances realizados alrededor del establecimiento de la cinética de la reacción enzima- amilosa en sustratos amiláceos. No obstante, es oportuno aclarar que en este artículo no se presenta lo correspondiente al proceso de inactivación enzimática, así como tampoco lo relacionado a la interacción molecular enzima-amilosa.

El presente trabajo se realizó con la finalidad de evaluar una fuente no convencional de harina y almidón. Se caracterizó fisicoquímicamente mediante análisis proximal, calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis termogravimétrico (TGA); microscopía electrónica de barrido (SEM); difracción de rayos X (XRD) y análisis de viscosidad rápida (RVA). En el análisis proximal la harina arrojó: humedad 7,43%, proteína 2,57%, grasa 0,20%, cenizas 2,43%; mientras que el almidón: humedad 8,7%, proteína 1,53%, grasa 0,12%, cenizas 1,07%, fibra 1,67%. El análisis de DSC en la harina y almidón presentaron temperaturas de gelatinización y entalpias relativamente bajas 69,3°C y 2,02 J/g y 54,7°C y 2,4 J/g respectivamente. El análisis de TGA en la harina y el almidón mostraron temperaturas de descomposición de los compuestos de bajo peso molecular a los 286,1°C y 230°C. Los gránulos de almidón mostraron formas elípticas, con una longitud y diámetros promedio de 39 µm y 24 µm. Los difractogramas de rayos X arrojaron un patrón de difracción tipo C para la harina y para el almidón. La harina y el almidón presentaron, viscosidades de 1132 cP y 2068 cP, con temperaturas de empastamiento de 75,1 y 76,8°C; una viscosidad final de 1121 cP y 2530 cP; Breakdown de 18 y 285 cP; Secback de 107 y 747 cP. La evaluación fisicoquímica y térmica de las harinas y del almidón, presentaron características térmicas atractivas para reducción de costos energéticos en diferentes procesos agroindustriales.

Los materiales de empaque proporcionan protección física y crean las condiciones fisicoquímicas apropiadas para proporcionar una vida útil adecuada. Recientemente, la industria alimentaria ha propuesto incorporar nanocompuestos a películas comestibles que se degraden en un periodo corto, sin causar problemas medioambientales. El objetivo de esta investigación fue desarrollar una película comestible resistente a la humedad, utilizando almidón nanoestructurado, que pueda servir de empaque para aumentar la vida útil de los alimentos, sin afectar el medioambiente. Los efectos del almidón nanoestructurado sobre las propiedades físicas y estructurales de una película comestible fueron estudiados en términos de espesor, solubilidad en agua, difusión, permeabilidad al vapor de agua (PVA), velocidad de transmisión de vapor de agua (VTVA) y comparados a las películas de almidón nativo. Los resultados mostraron que las películas comestibles formuladas con almidón nanoestructurado presentaron menor espesor, comparadas a las elaboradas con almidón nativo, además, los valores de la solubilidad en agua, el coeficiente de difusión, PVA y VTVA fueron menores para las películas nanoestructuradas, con respecto a las de almidón nativo. La nanoestructuración del almidón de maíz permitió obtener películas comestibles con excelentes propiedades de barrera a la humedad, sin modificar las propiedades estructuralesde la matriz del polímero, lo que podría constituir una alternativa para el empaque de alimentos.

Colocasia esculenta o malanga blanca es un tubérculo cuyo principal constituyente son los azúcares, se ensayó dos métodos sencillos y económicos de extracción de su almidón utilizando ácido cítrico al 3% (método 1) y agua destilada (método 2) respectivamente, con el propósito de determinar el procedimiento con mayor rendimiento, el almidón obtenido fue lavado, secado y caracterizado, después, se elaboraron láminas de bases poliméricas combinando el almidón extraído por ambos métodos con diferentes dosis de aditivos con cualidades extensoras, plastificantes, estabilizantes y humectantes, obteniéndose varios prototipos, mismos que fueron sometidos a diferentes ensayos para identificar sus cualidades y degradabilidad, los análisis de varianza aplicados determinaron que el rendimiento en la extracción del almidón dependen del método utilizado, obteniéndose valores más altos cercanos al 28% para el método 1; dentro de la caracterización del almidón resalta que solamente el contenido de humedad tenía variación en dependencia del método usado y el resto de propiedades medidas no guardaban relación, es decir no dependían del método de extracción del almidón; las láminas poliméricas con combinaciones A3B3C1 (glicerina 6mL+0,75 g carboximetilcelulosa+2,5mL ácido acético) elaboradas con almidón extraído por el método 1 y A1B3C2 (glicerina 2,5mL+0,75 g carboximetilcelulosa+4mL ácido acético) elaboradas con almidón extraído por el método 2 mostraron mejores cualidades físicas de homogeneidad en su textura, consistencia y ausencia de grumos; respecto a los ensayos de degradabilidad se verificó que en un promedio de 130 días en el suelo y 33 días en el agua fueron suficientes para degradar totalmente las láminas; desde el punto de vista social producir almidón de malanga por el método 1 beneficiaría a las comunidades productoras dando un valor agregado al mismo y ambientalmente dadas las características de las bases poliméricas obtenidas podría sustituirse parcial o totalmente en la elaboración de ciertos productos que en la actualidad utilizan polímeros sintéticos.

Desde hace algunos años hay un interés creciente por la utilización de biopolímeros en aplicaciones para las cuales se utilizaban tradicionalmente polímeros sintéticos. En este contexto el almidón como material termoplástico es una alternativa viable ya que se trata de una materia prima económica, abundante, renovable y biodegradable. El objetivo principal del presente trabajo es la obtención de películas de almidón de papa blanca reforzados con nanopartículas de almidón de papa amarilla y la posterior caracterización mecánica, térmica y estructural de las mismas que pueda contribuir en el conocimiento tecnológico de la aplicación de estos materiales en áreas tales como el embalaje de alimentos. Para alcanzar el objetivo principal en primer lugar se revisó el estado de la literatura y se estudiaron los fundamentos teóricos que describen los procesos básicos para la obtención de nanocompuestos y nanopartículas de almidón. La metodología empleada para la obtención de las películas se fundamentó en la capacidad de gelatinización del almidón que sumado a la adición de plastificantes origina la formación de una pasta de la que se obtendrán las películas. Asimismo se obtuvieron nanopartículas de papa amarilla mediante la hidrólisis ácida de este biopolímero, que fueron vaciadas en suspensión en las pastas de almidón de papa blanca para obtener finalmente las películas de almidón reforzados, lográndose 3 categorías en peso de refuerzo: 3 %, 5 % y 7 %. Estas películas fueron sometidos a ensayos de tracción, a ensayos de espectroscopía de infrarrojo y a ensayos de análisis térmico como la calorimetría diferencial de barrido y el análisis termogravimétrico. Los resultados obtenidos muestran en general un mejoramiento en las propiedades mecánicas y térmicas de las películas encontrándose un aumento máximo de 97 % en la resistencia a la tracción y un aumento de cerca de 9 veces el valor original del módulo elástico. En cuanto a las propiedades térmicas se encontraron aumentos máximos de 22,68 °C y 7,07 °C en las temperaturas de fusión polimérica y degradación respectivamente. De manera similar el ensayo de espectroscopía de infrarrojo mostró un cambio en la vibración de grupos funcionales en las películas reforzados vinculado con la adición de las nanopartículas. Finalmente también se estudió el comportamiento mecánico de las películas comparando sus propiedades mecánicas experimentales con las teóricas establecidas por modelos para materiales nanocompuestos.
Tesis

La contaminación por residuo plástico es un problema al que las sociedades modernas tienen que hacer frente en el corto plazo. Por un lado, los plásticos convencionales han demostrado ser uno de los mayores inventos ideados por el ser humano debido a sus propiedades (liviandad, resistencia, poca reactividad…), lo que ha permitido uno de los mayores avances de la historia, encontrándose productos plásticos en prácticamente todas las aplicaciones del día a día. Por otro lado, estas propiedades son las que provocan que, ante una mala gestión del residuo de los materiales fabricados con productos plásticos al final de su vida útil, estos lleguen a los ecosistemas naturales, provocando un problema medioambiental como el ya ampliamente conocido. Una alternativa para evitar continuar con la contribución de residuos plásticos en los ecosistemas es la modificación de los materiales convencionales con los que se fabrican, por otros que sean completamente biodegradables y que no generen un perjuicio para el medioambiente al final de su vida útil, como es el caso de aquellos basados en almidón termoplástico (TPS). En el presente trabajo, la investigación ha quedado dividida en cuatro publicaciones, en las que se ha realizado una investigación orientada a ampliar el conocimiento sobre cómo afectan diferentes características de los granos de almidón (contenido en amilosa, monoésteres fosfato, peso molecular…) en las propiedades finales de los filmes de TPS fabricados a partir de diferentes plastificantes (glicerina y líquido iónico) [Artículo_1 y Artículo_2], estudiando además el efecto que tienen en los mismos la adición de nanocargas como nanotubos de carbono [Artículo_3]. Estos filmes se han estudiado mediante la técnica conocida como "casting". Además, se han realizado blends de almidón termoplástico junto con alcohol polivinílico con la finalidad de procesar materiales de TPS mediante "mezcla en fundido". Estas mezclas se han aditivado con colofonia, con el objetivo de estudiar cómo afecta este aditivo a las propiedades finales del TPS [Artículo_4].

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos
En Chile, el cultivo del árbol de olivo (Olea Europaea L.) es de gran importancia, siendo la Arbequina la variedad más cultivada. Como desecho de la industria olivícola se obtiene gran cantidad de hojas que poseen un interesante y amplio perfil de polifenoles, siendo la oleuropeína el más importante. El extracto de hojas de olivo es una interesante alternativa para la incorporación de antioxidantes naturales en alimentos. Sin embargo, la oleuropeína es susceptible a degradación frente a condiciones ambientales (luz, temperatura, entre otros) y/o condiciones en el alimento (pH, enzimas, interacción con otros componentes). La hipótesis de este trabajo plantea que la adición de micropartículas de extracto de hojas de olivo en matrices de almidón y gluten mantendrá en mayor grado el contenido de polifenoles y la capacidad antioxidante respecto a la adición de extracto sin encapsular. Se preparó un extracto hidroalcohólico de hojas de olivo (cv. Arbequina) donde la oleuropeína fue el principal polifenol encontrado. El extracto de hojas de olivo (EHO) se encapsuló utilizando inulina como agente encapsulante, a través de la técnica de secado por atomización. Las micropartículas (In-EHO) presentaron una alta eficiencia de encapsulación y recuperación de oleuropeína (>87%). Para evaluar la factibilidad del uso de extracto de hojas de olivo como fuente de polifenoles en alimentos y comparar su efectividad con la de las micropartículas, se incorporó EHO y In-EHO a matrices de almidón y gluten. Se probaron tres concentraciones de polifenoles 200, 350 y 500 ppm EAG (Equivalente Ácido Gálico). Las matrices fueron fritas bajo condiciones atmosféricas y de vacío, 170 y 116°C por 5 y 3 min, respectivamente. Las hojuelas fueron caracterizadas según su contenido de humedad, grasa libre, polifenoles totales (Folin-Ciocalteu), actividad antioxidante (DPPH, FRAP) y dureza. Las hojuelas con micropartículas (In-EHO), presentaron un mayor contenido de polifenoles totales en fritura atmosférica y una mayor capacidad antioxidante en fritura atmosférica y al vacío, respecto a aquellas hojuelas con extracto (EHO). Por su parte, a igual contenido de polifenoles, la capacidad antioxidante fue significativamente mayor en fritura atmosférica que al vacío, sugiriendo que durante la fritura atmosférica se generan metabolitos con actividad antioxidante derivados de la reacción de Maillard
In Chile, the olive tree (Olea Europaea L.) cultivation is of great importance, being Arbequina the most cultivated variety. As a discard by-product of the olive industry, lots of leaves are obtained. These leaves have an interesting and wide profile of polyphenols, being oleuropein the most important. The olive leaves extract is an interesting alternative for incorporation of natural antioxidants in food. Oleuropein, however, is sensitive to degradation by environmental (light, temperature) and food (pH, enzymes, interaction with other components) conditions. The hypothesis of this work suggests that the addition of microparticles of olive leaves extract in starch and gluten matrices will keep in a higher degree the polyphenol content and the antioxidant activity than the addition of not encapsulated extract. An hidroalcoholic olive leaves extract was prepared (cv. Arbequina) were oleuropein was the main polyphenol found. The olive leaves extract (EHO) was encapsulated using inulin as encapsulation agent by spray drying technology. The microparticles (In-EHO) showed high encapsulation efficiency and oleuropein recovery (>87%). To evaluate the feasibility of using the olive leaves extract as a source of polyphenols and compare its effectiveness with the microparticles, EHO and In-EHO were incorporated in starch and gluten matrices. Three different concentrations of polyphenols were tested 200, 350 and 500 ppm EAG (Gallic Acid Equivalent). The matrices were fried under atmospheric and vacuum conditions, 170 and 116°C for 5 and 3 min, respectively. The fried chips were analyzed according to its moisture content, fat content, total polyphenol content (Folin-Ciocalteu), antioxidant activity (DPPH, FRAP) and hardness. The chips with microparticles (In-EHO) showed higher polyphenol content in atmospheric frying and higher antioxidant capacity in both frying conditions, than those chips with extract (EHO). Furthermore, for the same polyphenol content the antioxidant activity was higher in atmosphere conditions than in vacuum ones, suggesting that during atmosphere frying Maillard reaction products with antioxidant activity are formed

La presente tesis doctoral tiene como objetivo general evaluar las principales consecuencias digestivas y metabólicas del consumo de almidón resistente utilizando el cerdo como modelo.
Para la consecución de este objetivo se diseñaron tres experimentos. En los 2 primeros se estudiaron los mecanismos de adaptación digestiva y la lipogénesis a medio y largo plazo, y en el tercero el metabolismo postprandial.
En todos los experimentos los animales fueron alimentados con dos dietas que diferían el tipo de almidón añadido (25%), siendo de maíz en una (dieta AM) y crudo de patata (dieta ACP) en la otra, como ejemplos de almidón digestible y almidón resistente tipo II.
Respuestas del tracto digestivo
La digestibilidad ileal del almidón fue inferior (P<0.05) en la dieta que contenía ACP respecto a la dieta que contenía AM (75% vs 95% de media). El mayor flujo de almidón al tracto digestivo posterior en la dieta ACP provocó una hipertrofia del intestino grueso, determinada por un mayor peso y longitud del colon (P<0.05).
La fermentación de almidón en colon proximal estuvo asociada a un incremento en la actividad microbiana determinado por una mayor concentración de bases púricas (BP) y un aumento en la concentración de ácidos grasos volátiles (AGV). La administración de almidón resistente durante un periodo de tiempo prolongado (14 semanas) provocó una adaptación de la flora microbiana, que se caracterizó por la aparición de bacterias amilolíticas productoras de butirato y por una mayor biodiversidad (P=0.07).
Entre las consecuencias del incremento en la producción de butirato, cabe destacar la reducción del numero de apoptosis por cripta (0.68 vs 0.38; P<0.05) observado en la mucosa del colon proximal
Respuestas metabólicas
Al final de los experimentos se sacrificaron los animales y se tomaron muestras de tejidos adiposos y musculares con el fin de estudiar el impacto de la administración de almidón resistente sobre la actividad enzimática de los enzimas relacionados con la lipogénesis (ACX, ME, G6PDH) y el contenido de grasa intramuscular. La administración de almidón resistente provocó una disminución en la actividad enizmática de todos los enzimas estudiados (P<0.05) en los tejidos adiposos, pero no modificaron la actividad de los enzimas lipogénicos de los tejidos musculares ni el contenido de grasa intramuscular después de 38 días de adaptación. Sin embargo, tras 97 días de adaptación, se observó un descenso en el contenido de grasa intramuscular (62.7 vs 44.0 g/kg MS en longissimus dorsi; P<0.05) en los animales alimentados con ACP.
Para explicar las diferencias en la actividad de los enzimas lipogénicos observados tras la administración de almidón resistente, se realizó un pequeño estudio complementario. En este experimento los animales fueron canulados y recibieron una infusión constante de 1-13C acetato y de 6,6-D2 glucosa. Los cerdos alimentados con almidón resistente presentaron una menor glicemia e insulinemia postprandial, así como un menor ritmo de aparición de glucosa en sangre periférica. Sin embargo no se detectaron diferencias en el ritmo de aparición de acetato. Estos resultados sugieren que el mecanismo por el cual la administración de almidón resistente condiciona la actividad de los enzimas lipogénicos, puede ser a través de su impacto en la glicemia e insulinemia posprandiales.
En su conjunto, los resultados obtenidos demuestran que la administración de almidón resistente afecta el sistema gastrointestinal, promoviendo la aparición de mecanismos de adaptación digestiva en respuesta al aporte de almidón a intestino grueso, pero también afecta al metabolismo general del animal, ya que produce variaciones en el ritmo de aparición y concentración de glucosa e insulina plasmática y en consecuencia modifica la lipogénesis.
The main objective of the present thesis was to evaluate the principal digestive and metabolic consequences of the resistant starch consumption using the pig as a model.
To reach this objective 3 experiments were designed. Two of them to study the digestive adaptations and lipogenic responses during the medium- and long-term, and the third one to study the postprandial metabolism.
In all the experiments, pigs were feed with 2 diets containing 2 different starches: corn starch (CS) and raw potato starch (RPS) as examples of digestible and resistant starch type II.
Responses of the digestive tract
Ileal starch digestibility was lower (P<0.05) on pigs fed RPS than CS (average 75 vs 95%). The increased flow of starch towards the large bowel on RPS fed pigs, caused a colon hypertrophy which could be measured as a higher weight and length (P<0.05) of the intestinal compartment in RPS respect CS treatment.
Colonic starch fermentation resulted in an increase on microbial activity reflected as a higher concentrations of purine bases (PB) and volatile fatty acids (VFA) on colonic digesta. Long-term consumption of resistant starch (14 weeks) promoted an adaptation of the microbial flora, resulting in the appearance of butyrate producing bacteria, and an increase on the biodiversity (P=0.07).
As a result of the increased butyrate production in the large bowel digesta of the RPS fed pigs a reduction on the number of apoptosis per crypt of the colonic mucosa (0.68 vs 0.38; P<0.05) was determined.
Metabolic responses
At the end of the experiments, pigs were euthanized and samples of muscular tissues and fat depots were collected in order to study the effect of resistant starch on the activity of lipogenic enzymes (ACX, ME, G6PDH) and on the intramuscular fat content. Resistant starch consumption reduced the activity of all the enzymes studied (P<0.05) on adipose but not on muscular tissues. No differences between diets were observed on the intramuscular fat content after a period of adaptation of 38 days. In contrast, resistant starch consumption during a period of 97 days, reduced the intramuscular fat content (62.7 vs 44.0 g/kg MS in longissimus dorsi; P<0.05).
To explain the differences observed on lipogenic enzyme activities, an additional trial was performed. In this trial, pigs were fitted with catheters and infused with 6,6-D2 glucose and 1-13C acetate in order to study variations between treatments on the glucose and acetate rates of appearance in the systemic pool, and on the plasmatic concentrations of glucose and insulin. Both glucose and insulin plasmatic concentrations, and the glucose rate of appearance were reduced as a result of RPS consumption. However no differences were observed on the acetate rate of appearance. This results suggested that the mechanism by which resistant starch consumption decreased lipogenic enzyme activities was through a reduction on the postprandial glycaemia and insulinaemia.
The overall results demonstrate that resistant starch consumption promotes adaptations of the gastrointestinal tract in response of the chronic load of substrate to the large bowel. In addition resistant starch consumption affects the general metabolism, reducing the glucose and insulin postprandial concentrations and as a consequence decreasing lipogenesis.

La sustitución de almidón por harina de trigo, cambia las propiedades fisicoquímicas de los batidos (emulsiones) y de los productos obtenidos (panqués)
El objetivo del presente trabajo fue elaborar y caracterizar diferentes formulaciones de batidos para panqué con la adición de almidón nativo de maíz, mismo que además de influir en las condiciones de procesamiento y su comportamiento viscoelástico, también influye en la microestructura y textura de los panqués obtenidos. En la caracterización de las diferentes formulaciones de batido, se evaluó el efecto de la sustitución total y parcial de harina de trigo por almidón nativo de maíz y su efecto en las propiedades reológicas y térmicas, mientras que en el panqué obtenido se determinaron las características microestructurales, texturales y de color. El análisis térmico realizado mostró que los gránulos de almidón, independientemente de su naturaleza, fueron sometidos solamente a una hinchazón incipiente debido a la disponibilidad de agua limitada en la matriz del batido. A medida que se incrementa el porcentaje de harina de trigo sustituida por almidón nativo de maíz en las diferentes formulaciones, el batido presentó un mayor ordenamiento en su estructura y los valores de entalpía de gelatinización aumentaron, produciendo una disminución en la viscosidad aparente de los batidos y en los módulos elástico (G’) y viscoso (G’’). Los valores de las propiedades texturales (dureza, adhesividad, resiliencia, cohesividad, elasticidad, gomosidad y masticabilidad) del panqué disminuyeron a medida que el contenido de almidón nativo de maíz fue mayor, por lo que se presentó una distribución de color más homogéneo. Este estudio ofrece una alternativa para la elaboración de productos reducidos en gluten debido a que el uso de almidón nativo de maíz habilita la modulación de las propiedades texturales de los panqués a base de trigo sin disminuir la viscoelasticidad del batido.

Este documento es un trabajo de tesis correspondiente a la Licenciatura en Biotecnología
En los últimos años, la contaminación ambiental resultante de los materiales derivados de petróleo se ha convertido en un grave problema a nivel mundial, gran parte es debida a la cantidad de materiales y empaques de las diferentes industrias principalmente la alimenticia. Materiales tales como poliestireno (PS), polietileno (PE), polipropileno (PP) y el tereftalato de polietileno (PET) se han utilizado ampliamente en las industrias de alimentos y envases. Estos materiales requieren cientos de años para degradarse en compuestos básicos. En la actualidad, se están realizando esfuerzos en el diseño de películas a base de productos orgánicos, que brinden propiedades de barrera y que mantengan la calidad de los productos. A grandes rasgos el desarrollo y aplicación específica de biopelículas es un reto, ya que estas no pueden ser usadas de forma universal. Entre los materiales más utilizados para el desarrollo de las películas se encuentran los polisacáridos, como gomas, almidones, quitosano, carrageninas, proteínas, etc. El quitosano es el segundo polisacárido más abundante que se encuentra en la naturaleza, tiene características de biocompatibilidad, biodegradabilidad y actividad antimicrobiana, que son de gran interés en los empaques alimenticios. Debido a sus propiedades de formación de película y su carácter antimicrobiano, el quitosano es un material potencialmente útil en el embalaje de alimentos. Sin embargo, las biopelículas presentan propiedades físicas y mecánicas que deben mejorarse para competir con los polímeros derivados del petróleo. Actualmente se están investigando combinaciones de polisacáridos y plastificantes para mejorar dichas características. El objetivo del presente proyecto de tesis fue la elaboración y caracterización de biopelículas hechas a base de quitosano adicionadas con partículas de almidón de maíz. Para ello se procedió a la elaboración de las películas, a la obtención de las partículas de almidón de maíz, para posteriormente evaluar las propiedades físicas, ópticas y mecánicas de las diferentes formulaciones que se analizaron. Las biopelículas resultantes fueron translúcidas, la adición de las partículas de almidón de maíz en la formulación provocó que el porcentaje de solubilidad en agua de la biopelícula disminuyera este valor de 61.44% a 56.17%. Las propiedades físicas y mecánicas de las biopelículas obtenidas fueron aceptables comparadas con las reportadas en estudios donde usaron quitosano y almidón de maíz. El análisis de color mostró que la adición de partículas de almidón de maíz en las biopelículas provoca diferencias significativas en la coordenada b* teniendo una influencia hacia el color azul o amarillo de las biopelículas. La microscopía óptica mostró que la adición de partículas de almidón de maíz provocó irregularidades en las biopelículas debido a la aglomeración de las mismas. Al aumentar la concentración de partículas aumentaron las irregularidades, sin embargo, esto no tuvo un efecto significativo en el espesor de las biopelículas, estas fueron delgadas y homogéneas de 0.05 mm de espesor. Las propiedades mecánicas indicaron que la adición de partículas de almidón disminuye la resistencia a la tracción de 5 MPa hasta 4.3 MPa de las biopelículas. Esto significa que la adición de las partículas de almidón hace que las biopelículas se estiren menos y se rompan con menor fuerza aplicada.
No aplica

[ES] La Tesis Doctoral investigó el uso de la resina de pino (colofonia o gum rosin, GR) y sus derivados modificados químicamente, como aditivos sostenibles de biopolímeros basados en almidón termoplástico. El trabajo se dividió en seis secciones de investigación. Dos trabajos previos y cuatro trabajos medulares, cada uno de los cuales constituyeron los objetivos específicos de la investigación. Los trabajos previos permitieron determinar que la resina de pino y derivados pueden ser utilizados tanto en matrices poliméricas sintéticas (policloruro de vinilo, PVC), como en matrices poliméricas biodegradables (una mezcla de poliácido láctico y poli(butilén adipato co-tereftalato - PLA/PBAT). En el caso del PVC, se estudió el efecto de un derivado de colofonia, el trietilén glicol de colofonia (TEGR), como aditivo natural para incrementar la viscosidad en plastisoles basados en PVC. En el caso de estudio con una matriz biodegradable, se usó colofonia sin modificar (GR), como agente de control de tamaño de dominios de PBAT para aumentar la tenacidad de formulaciones basadas en una mezcla de PLA/PBAT. Luego, se estudió el uso de la resina de pino y derivados como aditivos de biopolímeros basados en almidón termoplástico (TPS) y el efecto de las resinas en las diferentes formulaciones de estos materiales. En primera instancia se estudiaron y establecieron las condiciones de procesamiento para obtener un almidón totalmente plastificado (almidón termoplástico - TPS) utilizando mezclas de almidón de maíz plastificado con glicerol y agua; procesadas a diferentes perfiles de temperatura de extrusión. En una siguiente instancia, se estudiaron mezclas de TPS con cinco derivados de resina de colofonia: colofonia sin modificar (GR), colofonia deshidrogenada (RD), colofonia modificada con anhidrido maleico (CM) y dos ésteres de colofonia, un pentaeritritol éster (LF) y un éster de glicerol grado alimenticio (UG). A continuación, se estudió el comportamiento de un material de interés comercial al ser aditivado con derivados de la resina de pino. Para ello, se usó colofonia sin modificar (GR) y dos ésteres de pentaeritritol de colofonia (LF, y UT). La matriz de estudio fue un biopolímero del tipo Mater-Bi (Mater-Bi® NF 866 (Mater-Bi), una mezcla comercial basada en almidón termoplástico (TPS), un poliéster alifático-aromático (polibutilén adipato co-tereftalato) (PBAT) y poly-(ε)-caprolactona (PCL)). Finalmente, se estudiaron los materiales formulados con el material de interés comercial (Mater-Bi) y las resinas y derivados seleccionados (GR, LF y UT) desde un punto de vista microscópico, para determinar a profundidad las interacciones de los componentes del Mater-Bi con cada una de las resinas. Los resultados obtenidos se muestran favorables y prometedores pues demuestran que las resinas de pino y sus derivados son una alternativa viable para ser usados como aditivos naturales en una diversidad de materiales, tanto sintéticos como biobasados y biodegradables. Además, las resinas de pino y colofonia son materiales sostenibles que proviene de fuentes 100% naturales y renovables, por lo que su uso supone una disminución del impacto en el medio ambiente.
[CA] La Tesi Doctoral va investigar l'ús de la resina de pi (colofònia o gum rosin, GR) i els seus derivats modificats químicament, com a additius sostenibles de biopolímers basats en midó termoplàstic. El treball es va dividir en sis seccions d'investigació. Dos treballs previs i quatre treballs medul·lars, cadascun dels quals van constituir els objectius específics de la investigació. Els treballs previs van permetre determinar que la resina de pi i derivats poden ser utilitzats tant en matrius polimèriques sintètiques (policlorur de vinil, PVC), com en matrius polimèriques biodegradables (una mescla de poliácido làctic i poli(butilén adipat co-tereftalato - PLA/PBAT). En el cas del PVC, es va estudiar l'efecte d'un derivat de colofònia, el trietilén glicol de colofònia (TEGR), com a additiu natural per a incrementar la viscositat en plastisoles basats en PVC. En el cas d'estudi amb una matriu biodegradable, es va usar colofònia sense modificar (GR), com a agent de control de grandària de dominis de PBAT per a augmentar la tenacitat de formulacions basades en una mescla de PLA/PBAT. Després, es va estudiar l'ús de la resina de pi i derivats com a additius de biopolímers basats en midó termoplàstic (TPS) i l'efecte de les resines en les diferents formulacions d'aquests materials. En primera instància es van estudiar i van establir les condicions de processament per a obtindre un midó totalment plastificat (midó termoplàstic - TPS) utilitzant mescles de midó de dacsa plastificada amb glicerol i aigua; processades a diferents perfils de temperatura d'extrusió. En una següent instància, es van estudiar mescles de TPS amb cinc derivats de resina de colofònia: colofònia sense modificar (GR), colofònia deshidrogenada (RD), colofònia modificada amb anhidrido maleic (CM) i dos èsters de colofònia, un pentaeritritol èster (LF) i un èster de glicerol grau alimentós (UG). A continuació, es va estudiar el comportament d'un materials d'interés comercial en ser aditivado amb derivats de la resina de pi. Per a això, es va usar colofònia sense modificar (GR) i dos èsters de pentaeritritol de colofònia (LF, i UT). La matriu d'estudi va ser un biopolímer del tipus Mater-Bi (Mater-Bi® NF 866 (Mater-Bi), una mescla comercial basada en midó termoplàstic (TPS), un polièster alifàtic-aromàtic (polibutilén adipat co-tereftalato) (PBAT) i poly-(ε)-caprolactona (PCL)). Finalment, es van estudiar els materials formulats d'interés comercial (Mater-Bi) i les resines i derivats seleccionats (GR, LF i UT) des d'un punt de vista microscòpic, per a determinar a profunditat les interaccions dels components del Mater-Bi amb cadascuna de les resines. Els resultats obtinguts es mostren favorables i prometedors perquè demostren que les resines de pi i els seus derivats són una alternativa viable per a ser usats com a additius naturals en una diversitat de materials, tant sintètics com biobasados i biodegradables. A més, les resines de pi i colofònia són materials sostenibles que prové de fonts 100% naturals i renovables, per la qual cosa el seu ús suposa una disminució de l'impacte en el medi ambient.
[EN] The Doctoral Thesis investigated the use of pine resin (colophony or gum rosin, GR) and its chemically modified derivatives, as sustainable additives for biopolymers based on thermoplastic starch (TPS). The work was divided into six research sections. Two previous studies and four core studies, each of which constituted the specific objectives of the research. Previous studies made it possible to determine that gum rosin and derivatives can be used both in synthetic polymeric matrices (polyvinyl chloride, PVC) and in biodegradable polymeric matrices (a blend of polyacid lactic acid and poly (butylene adipate co-terephthalate - PLA/PBAT). In the case of PVC, the effect of a rosin derivative, triethylene glycol ester of gum rosin (TEGR), was studied as a natural additive to increase the viscosity in PVC-based plastisols. In the case of a study with a biodegradable matrix, unmodified rosin (GR) was used as a PBAT domain size control agent to increase the toughness of formulations based on a PLA/PBAT blend. Then, the use of gum rosin and derivatives as additives of biopolymers based on thermoplastic starch (TPS) and the effect of the resins in the different formulations of these materials were studied. In the first instance, the processing conditions were studied to obtain a fully plasticized starch (thermoplastic starch - TPS) using mixtures of plasticized corn starch with glycerol and water; processed at different extrusion temperature profiles. In the next instance, blends of TPS with five rosin derivatives were studied: unmodified rosin (GR), dehydrogenated rosin (RD), maleic anhydride-modified rosin (CM) and two rosin esters, a pentaerythritol ester (LF), and a food-grade glycerol ester of gum rosin (UG). Next, the behavior of a commercial interest material when added with derivatives of gum rosin was studied. Unmodified gum rosin (GR) and two pentaerythritol esters of gum rosin (LF and UT) were used. The studied matrix was a Mater-Bi type biopolymer (Mater-Bi® NF 866 (Mater-Bi), a commercial blend based on thermoplastic starch (TPS), an aliphatic-aromatic polyester (polybutylene adipate co-terephthalate) (PBAT ) and poly-(ε)-caprolactone (PCL)). Finally, the formulated materials were studied from a microscopic point of view, to determine in-depth the interactions of the components of Mater-Bi with each of the gum rosin and derivatives resins. The results obtained are favorable and promising as they show that gum rosin and its derivatives are a viable alternative to be used as natural additives in a variety of materials, both synthetic and biobased and biodegradable. In addition, gum rosin and derivatives resins are sustainable materials that come from 100% natural and renewable sources, so their use reduces their impact on the environment.
Agradezco a la Secretaría de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENESCYT) por el apoyo económico en parte de mis estudios doctorales.
Aldas Carrasco, MF. (2021). Uso de derivados de colofonia como aditivos sostenibles en biopolímeros de almidón termoplástico (TPS) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171770
TESIS

Biodegradable active films based on poly(lactic) acid (PLA) and starch were developed and characterized as to their functional and structural properties, using the bilayer film strategy, in order to obtain materials that better meet the food packaging requirements. Plasticization of semicrystalline PLA was analysed by using three different biodegradable compounds to enhance the PLA mechanical performance. Likewise, cinnamaldehyde was incorporated to PLA-starch bilayer films and their antimicrobial properties and release kinetics in food simulants were analysed. Semicrystalline and amorphous PLA and cassava starch (S) were used to obtain the films. Semicrystalline PLA and S were processed by melt blending and compression moulding, whereas amorphous PLA films were obtained by casting the ethyl acetate solution of the polymer, with and without cinnamaldehyde. Bilayer films were obtained by compression moulding of amorphous PLA layers with starch sheets, while semicrystalline PLA sheets were also used in bilayers for comparison purposes. The analyses of crystallization behaviour and glass transition of neat and plasticized semicrystalline PLA films revealed an increase in the crystallinity, along with a reduction in the glass transition temperature (Tg), in line with the rise in plasticizer concentration in every case. Despite the decrease in Tg, the tensile test did not reflect an enhancement of the film elongation capacity, in comparison to the non-plasticized polymer. Likewise, plasticizers did not reduce the film elastic modulus due to the greater induced crystallinity. On the basis of these results, a more extensible material, amorphous PLA, was considered to obtain PLA-starch bilayer films, taking advantage of the complementary barrier properties of both polymers and the high mechanical resistance of PLA. Despite the lower ratio of PLA sheet in the starch bilayer assembly (about 1/3 of the film thickness), a great improvement in tensile and water vapour barrier properties was achieved with respect to the neat starch films, the films maintaining high transparency and oxygen permeability as low as that of starch films. When cinnamaldehyde was included in the cast PLA sheet, films became thinner due to the losses of the volatile active during processing, but the improvement in barrier properties was maintained, with lower mechanical resistance. Thermal analyses revealed diffusion of cinnamaldehyde or low molecular weight compounds from the amorphous PLA layer to the adhered sheets (starch or semicrystalline PLA) which contributed to their plasticization and reduced the PLA crystallization. Antimicrobial activity of the cinnamaldehyde-loaded films against Gram- (Escherichia coli) and Gram+ (Listeria innocua) bacteria was tested through in vitro tests. Both amorphous PLA monolayers and starch-PLA bilayers were effective at controlling the bacterial growth, thus indicating that the active amount released into the growth medium exceeded the minimum inhibitory concentration (MIC) of both bacteria, despite the losses of the active compound during the film processing. In contrast, PLA-cinnamaldehyde loaded PLA bilayer films did not show antimicrobial activity. The analysis of the release kinetics of cinnamaldehyde from the films to the different food simulants revealed differing behaviours of the active compound delivery, depending on both films and food simulants. PLA bilayer films exhibited the slowest cinnamaldehyde release and the predicted amount delivered into the aqueous culture medium did not reach the MIC, explaining the lack of antimicrobial effect of these films. Therefore, the developed bilayer films based on amorphous PLA and starch represent an interesting strategy to obtain high barrier-highly resistant packaging films, with active properties when they include cinnamaldehyde as antimicrobial compound.
Se han desarrollado films biodegradables activos a base de ácido poliláctico (PLA) y almidón y se han caracterizado en sus propiedades funcionales y estructurales. Se ha utilizado la estrategia de films bicapa para obtener materiales con propiedades más ajustadas a los requerimientos del envasado de alimentos. Se ha estudiado la plastificación del PLA semicristalino con tres compuestos biodegradables para mejorar la extensibilidad del PLA. Así mismo, se ha incorporado cinamaldehído a los films bicapa PLA-almidón y se ha analizado su capacidad antimicrobiana y su cinética de liberación en simulantes alimentarios. Se han utilizado PLA semicristalino y amorfo y almidón de yuca para la obtención de los films. El PLA semicristalino y el almidón se han procesado por mezclado en fundido y termocompresión, mientras que los films de PLA amorfo se han obtenido por extensión y secado de su disolución en acetato de etilo, con y sin cinamaldehído. Los films bicapa se han obtenido por termocompresión de las láminas de PLA amorfo con las de almidón, y también con las de PLA semicristalino para su comparación. El análisis de la cristalización y transición vítrea del PLA semicristalino, con y sin plastificantes, reveló un incremento en la cristalinidad, junto a la reducción de la temperatura de transición vítrea (Tg), al aumentar el contenido en plastificante, en todos los casos. No obstante, a pesar del descenso en la Tg, no se obtuvo un incremento en la extensibilidad de los films. Así mismo, los plastificantes no redujeron el módulo de elasticidad debido al aumento de la cristalinidad. En base a estos resultados, se optó por un material más extensible, el PLA amorfo, para la obtención de los films bicapa con almidón, aprovechando la complementariedad de propiedades de barrera de ambos polímeros y la alta resistencia mecánica del PLA. A pesar de la baja proporción de la capa de PLA en la bicapa (aproximadamente 1/3 del grosor del film), se obtuvo una gran mejora en las propiedades mecánicas y de barrera con respecto a los films de solo almidón; manteniendo una alta transparencia y una permeabilidad al oxígeno tan baja como la de los films de almidón. Cuando se incluyó cinamaldehído en la capa de PLA amorfo, los films fueron más finos debido a las pérdidas del volátil durante el procesado, pero se mantuvo la mejora en propiedades de barrera, con films un poco menos resistentes. El análisis térmico reveló la difusión del cinamaldehído u otros compuestos de bajo peso molecular desde la capa de PLA amorfo a las capas adheridas (almidón o PLA semicristalino), lo que contribuyó a su plastificación y redujo la cristalización del PLA. La actividad antimicrobiana de los films con cinamaldehído contra bacterias Gram- (Escherichia coli) y Gram+ (Listeria innocua) se analizó mediante test in vitro. Tanto las monocapas de PLA amorfo como las bicapas de almidón-PLA fueron efectivas en el control del crecimiento microbiano de ambas bacterias, lo que indicó que, a pesar de las pérdidas de cinamaldehído, la cantidad liberada al medio de cultivo superó la concentración mínima inhibitoria (MIC) de ambas bacterias. Por contra, la bicapa de PLA con cinamaldehído no mostró actividad antimicrobiana. El análisis de la cinética de liberación del cinamaldehído de los films en los diferentes simulantes reveló diferencias de comportamiento en la liberación del activo dependiendo del tipo de film y simulante. Las bicapas de PLA presentaron la liberación más lenta y la cantidad liberada predicha en medios acuosos, como él del cultivo, no alcanzó la MIC de las bacterias, lo que explicó la falta de actividad antimicrobiana observada para estos films. Por lo tanto, los films bicapa desarrollados con PLA amorfo y almidón representan una estrategia interesante para obtener films de envasado de alta barrera y buena resistencia mecánica, con propiedades activas cuando incluyen cinamaldehído como
S'han obtingut films films biodegradables actius de àcid polilàctic (PLA) i midó i s'han caracteritzat en les seues propietats funcionals i estructurals. S'ha utilitzat l'estratègia de films bicapa per obtindré materials amb propietats mes properes als requeriments de l'envasat d'aliments. S'ha estudiat la plastificació del PLA semicristal·lí amb tres compostos biodegradables per a millorar l'extensibilitat del PLA. Així mateix, s¿ha incorporat cinamaldehido als films bicapa de PLA-midó i s'ha analitzat la seua capacitat antimicrobiana i la seua cinètica d'alliberació en simulants alimentaris. S'han utilitzat pla semicristal·lí i amorf i midó de iuca per a l'obtenció del films. El PLA semicristal·lí i el midó s¿han processat mitjançant mescla en fos i termocompressió, mentre que els films de PLA amorf s¿han obtingut mitjançant extensió i assecat de la seua dissolució en acetat de etilo, amb i sense cinamaldehido. Els films bicapa s'han obtingut per termocompressió de les lamines de PLA amorf junt les de midó, i també amb les de PLA semicristal·lí per a la seua comparació. L'anàlisi de la cristal·lització i transició vitrea del PLA semicristal·lí, amb i sense plastificants, va revelar un increment en la cristall·initat, a mes de una reducció de la temperatura de transició vitrea (Tg), a l'augmentar el contingut en plastificant, en tots els casos. No obstant això, a pesar del descens en la Tg, no s'obtingué un increment en l'extensibilitat dels films. Així mateix, els plastificants no van reduir el mòdul d'elasticitat a causa de l'augment de la cristal·linitat. Basant-se en estos resultats, es va optar per un material més extensible, el PLA amorf, per a l'obtenció dels films bicapa amb midó, aprofitant la complementarietat de propietats de barrera d'ambdós polímers i l'alta resistència mecànica del PLA. A pesar de la baixa proporció de la capa de PLA en la bicapa (aproximadament 1/3 del grossor del film), s'obtingué una gran millora en les propietats mecàniques i de barrera respecte als films de només midó; mantenint una alta transparència i una permeabilitat a l'oxigen tan baixa com els films midó. Quan es va incloure cinamaldehido en la capa de PLA amorf, els films van ser més fins a causa de les pèrdues del volàtil durant el processat, però es mantingué la millora en propietats de barrera, amb films un poc menys resistents. L'anàlisi tèrmic va revelar la difusió del cinamaldehido o altres compostos de baix pes molecular des de la capa de PLA amorf a les capes adherides (midó o PLA semicristal·lí), la qual cosa va contribuir a la seua plastificació i va reduir la cristal·lització del PLA. L'activitat antimicrobiana dels films amb cinamaldehido contra bacteris Gram- (Escherichia coli) i Gram+ (Listeria innocua) es va analitzar per mitjà de test in vitro. Tant les monocapes de PLA amorf com les bicapes de midó-PLA van ser efectives en el control del creixement microbià d'ambdós bacteris, la qual cosa va indicar que, a pesar de les pèrdues de cinamaldehido, la quantitat alliberada al mig de cultiu va superar la concentració mínima inhibitòria (MIC) d'ambdós bacteris. Per contra, la bicapa de PLA amb cinamaldehido no va mostrar activitat antimicrobiana. L'anàlisi de la cinètica d'alliberament del cinamaldehido dels films en els diferents simulants va revelar diferències de comportament en l'alliberament de l'actiu depenent del tipus de film i simulant. Les bicapes de PLA van presentar l'alliberament més lent i la quantitat alliberada predita en mitjans aquosos, com el del cultiu, no va aconseguir la MIC dels bacteris, la qual cosa va explicar la falta d'activitat antimicrobiana observada per a estos films. Per tant, els films bicapa obtinguts amb PLA amorf i midó representen una estratègia interessant per a obtindre films d'envasament d'alta barrera i bona resistència mecànica, amb propietats actives quan inclouen cinamaldehido com antimic
Muller, J. (2017). Films activos para el envasado de alimentos a base de ácido Poliláctico (PLA) y almidón [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/89084
TESIS

[EN] Different strategies were used to improve physical properties of corn starch based films, with glycerol (30%) as plasticizer, based on increasing their hydrophobic character in order to reduce the materials' water sensitivity. Starch was blended with different components (surfactants and more hydrophobic polymers), with and without compatibilizers, to obtain blend films through different processing techniques (casting, melt blending, compression molding and extrusion). Bilayer film formation by compression molding with starch and poly(e-caprolactone) (PCL) was also studied. The addition of surfactants to starch films obtained by casting gave rise to a decrease in water vapor permeability (WVP), but an increase in the film fragility was observed. Surfactants with lower hydrophilic-lipophilic balance (HLB), solid at room temperature, promoted a fine microstructure in the matrix with smaller lipid particle, which enhanced water vapor barrier properties. Thermo-processing was used to obtain the other films due to its broader industrial application. Starch blends with hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) showed an HPMC dispersed phase in the starch matrix and better water barrier properties, but they were more permeable to oxygen, especially when they contained citric acid (CA) as compatibilizer. CA induced cross-linking in the polymeric matrix, thus slightly increasing film hardness, but decreasing its extensibility. The incorporation of PCL in different ratios to starch films obtained by compression molding gave rise to polymer phase separation, although a small PCL miscibility in the starch rich phase was detected, which reduced the glass transition temperature of the starch phase. The structural heterogeneity and lack of interfacial adhesion between polymers gave rise to fragile films. Nevertheless, small amounts of PCL (10%) reinforced the matrix (increase in the elastic modulus). When the PCL ratio increased, WVP was reduced but oxygen permeability increased. The incorporation of CA as compatibilizer of these blends provoked an increase in the water solubility of the films, by hydrolysis, and improved the mechanical properties of the films when PCL ratio was low (10%), but it did not affect the film barrier properties. The incorporation of polyethylene glycol (PEG 4000) to the blends with a low proportion of PCL did not imply an improvement in the film properties, since it promoted phase separation. Starch-PCL blends with 1:0.05 mass ratio, without compatibilizer, were quite homogenous and exhibited good mechanical properties and stability. In order to incorporate greater amounts of PCL, thus improving film hydrophobicity and stability, PCL was chemically modified by grafting glycidyl methacrylate or glycidyl methacrylate and maleic anhydride (PCL-g), to be used as compatibilizers. Films with 20 % PCL and 2.5 or 5 % of PCL-g showed very good mechanical and barrier properties and stability, inhibiting starch retrogradation. Their barrier properties met the food packaging requirements for a wide number of food products. Bilayer films obtained by compression molding of starch (or starch with 5% PCL) and PCL layers showed very low WVP and oxygen permeability and adequate mechanical properties. The adhesion of bilayers was greatly improved by the application of ascorbic acid and, especially, potassium sorbate, as aqueous solutions, at the interface before compression molding. These compounds, in turn, imparted antioxidant and antimicrobial properties, respectively, to the films, thus improving their potential use as active packaging material for food uses.
[ES] Se han utilizado diversas estrategias para mejorar las propiedades físicas de films a base de almidón de maíz, con glicerol (30 %) como plastificante, basadas en el incremento de su carácter hidrofóbico, para reducir su sensibilidad al agua. El almidón se mezcló con diferentes compuestos (surfactantes y polímeros más hidrofóbicos), con y sin compatilizadores, para la obtención de films mixtos por diferentes técnicas de procesado (casting, mezclado en fundido, moldeo por compresión y extrusión). Se estudió también la formación de films bicapa almidón-poli-e-caprolactona (PCL) mediante moldeo por compresión. La adición de surfactantes a los films de almidón elaborados por casting dio lugar a una disminución de su permeabilidad al vapor de agua (WVP), pero aumentó su fragilidad. Los surfactantes con menor balance hidrófilo-lipófilo (HLB), y sólidos a temperatura ambiente, proporcionaron una microestructura de los films con menor tamaño de partícula, que potenció las propiedades barrera al vapor de agua. Por su mayor aplicabilidad industrial, se emplearon técnicas de termo-procesado para la obtención del resto de films estudiados. Los obtenidos por mezcla con hidroxipropil metilcelulosa (HPMC) presentaron una fase dispersa de HPMC en la matriz de almidón y mejores propiedades barrera al vapor de agua, pero fueron algo más permeables al oxígeno, sobre todo cuando se incorporó ácido cítrico (CA) como compatibilizador. Este provocó entrecruzamiento en la matriz polimérica, incrementado ligeramente su dureza y reduciendo su extensibilidad. La incorporación de PCL en diferentes proporciones a los films de almidón obtenidos por termo-compresión, dio lugar a la separación de fases polímericas, detectándose una pequeña miscibilidad de la PCL en la fase rica en almidón que redujo la temperatura de transición vítrea de la fase amilácea. La heterogeneidad de su estructura y la falta de adhesión entre fases dio lugar a films demasiado frágiles, aunque en pequeña proporción (10%), la PCL reforzó la matriz (aumentó el módulo de elasticidad). Al aumentar la proporción de PCL, disminuyó la WVP de los films, pero aumentó la permeabilidad al oxígeno. La incorporación de CA como compatibilizador de estas mezclas aumentó la solubilidad en agua de los films por efecto de hidrólisis y supuso una mejora en las propiedades mecánicas de los films con baja proporción de PCL (10 %), pero no afectó a sus propiedades barrera. La incorporación de polietilenglicol (PEG 4000) a las mezclas con baja proporción de PCL no mejoró las propiedades de los films, potenciando la separación de fases. Las mezclas almidón:PCL con proporción másica 1:0.05, sin compatibilizador, fueron bastante homogéneas y exhibieron buen comportamiento mecánico y estabilidad. Para incorporar una mayor proporción de PCL, y mejorar la hidrofobicidad y estabilidad de los films, se modificó la PCL por reacción con glicidil metacrilato o anhídrido maleico y glicidil metacrilato (PCL-g), para su uso como compatibilizadores. Los films con 20% de PCL y 2.5 y 5 % de los PCL-g presentaron muy buenas propiedades mecánicas y de barrera al vapor de agua y a los gases y buena estabilidad al inhibir la retrogradación del almidón. Sus propiedades de barrera cumplieron con los requisitos de envasado de un número importante de productos alimentarios. La obtención de films bicapa por termo-compresión a partir de almidón (o almidón con 5% PCL) y PCL proporcionó un material con muy baja permeabilidad al vapor de agua y al oxígeno y buenas propiedades mecánicas. La adhesión entre las capas mejoró en gran medida con la incorporación de ácido ascórbico, y sobre todo de sorbato potásico, en la interfase en forma de disolución acuosa antes de la termo-compresión. Estos compuestos impartieron, a su vez, propiedades antioxidantes y antimicrobianas, respectivamente, a los films, mejorando su uso potencial para el envasad
[CAT] S'han utilitzat diverses estratègies per a millorar les propietats físiques de films a base de midó de dacsa, amb glicerol (30 %) com plastificant, basades en l'increment del seu caràcter hidrofòbic, per a reduir la seua sensibilitat a l'aigüa. El midó es va mesclar amb diferents compostos (surfactants i polímers més hidrofòbics), amb i sense compatibilitzadors, per l'obtenció de films mixtos mitjançant diferents tècniques de processat (càsting, mesclat en fos, modelatge per compressió i extrusió). Es va estudiar també la formació de films bicapa midó-poli-e-caprolactona (PCL) mitjançant modelatge per compressió. L'addició de surfactants als films de midó elaborats per càsting va donar lloc a una disminució de la seua permeabilitat al vapor d'aigüa (WVP), però va augmentar la seua fragilitat. Els surfactants amb menor balanç hidròfil-lipòfil (HLB), i sòlids a temperatura ambient, varen proporcionar una microestructura dels films amb menor grandària de partícula, que varen potenciar les propietats barrera al vapor d'aigüa. Per la seua major aplicabilitat industrial, es van emprar tècniques de termo-processat per l'obtenció de la resta de films estudiats. Aquells obtinguts per mescla amb hidroxipropil-metilcellulosa (HPMC) varen presentar una fase dispersa de HPMC en la matriu de midó i millors propietats barrera al vapor d'aigüa, però varen ser un poc més permeables a l'oxigen, sobretot quan es va incorporar àcid cítric (CA) com compatibilitzador. Aquest va provocar entrecreuament en la matriu polimérica, incrementant lleugerament la seua duresa i reduïnt la seua extensibilitat. La incorporació de PCL en diferents proporcions als films de midó obtinguts per termo-compressió, va donar lloc a la separació de fases polimèriques, detectant-se una xicoteta miscibilitat de la PCL en la fase rica en midó que va reduir la temperatura de transició vítria de la fase amilàcea. L'heterogeneïtat de la seua estructura i la falta d'adhesió entre fases va donar lloc a films massa fràgils, encara que en xicoteta proporció (10%), la PCL va reforçar la matriu (augmentant el mòdul d'elasticitat). Al augmentar la proporció de PCL, va disminuir la WVP dels films, però va augmentar la permeabilitat a l'oxigen. La incorporació de CA com compatibilitzador d'aquestes mescles va augmentar la solubilitat en aigüa dels films per efecte d'hidròlisi i va suposar una millora en les propietats mecàniques dels films amb baixa proporció de PCL (10 %), però no va afectar les propietats barrera. La incorporació de polietilenglicol (PEG 4000) a les mescles amb baixa proporció de PCL no va millorar les propietats dels films, potenciant la separació de fases. Les mescles midó:PCL amb proporció màssica 1:0.05, sense compatibilitzador, varen ser prou homogènies i varen exhibir un bon comportament mecànic i una bona estabilitat. Per a incorporar una major proporció de PCL i millorar l'hidrofobicitat i estabilitat dels films, es va modificar la PCL per reacció amb glicidil metacrilat o anhídrid maleic i glicidil metacrilat (PCL-g), per al seu ús com compatibilitzadors. Els films amb 20% de PCL i 2.5 i 5 % dels PCL-g varen presentar molt bones propietats mecàniques i de barrera al vapor d'aigüa i als gasos i bona estabilitat al inhibir la retrogradació del midó. Les seues propietats de barrera varen complir amb els requisits d'envasament d'un nombre important de productes alimentaris. L'obtenció de films bicapa per termo-compressió a partir de midó (o midó amb 5% PCL) i PCL va proporcionar un material amb molt baixa permeabilitat al vapor d'aigüa i al oxigen i bones propietats mecàniques. L'adhesió entre les capes va millorar en gran mesura amb l'incorporació d'àcid ascòrbic, i sobretot de sorbat de potassi, en la interfase en forma de dissolució aquosa abans de la termocompressió. Aquestos compostos varen impartir, a la vegada, propietats antioxidants i antimicrobianes, respec
Ortega Toro, R. (2015). DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE PELÍCULAS DE ALMIDÓN DE MAÍZ POR MEZCLADO CON COMPUESTOS MÁS HIDROFÓBICOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52521
TESIS

Este libro abarca temas relacionados con materiales y nanomateriales y su aprovechamiento en el cuidado del medio ambiente. El objetivo de este libro es promover las investigaciones originales llevadas a cabo por investigadores y alumnos de posgrado en Ciencia de Materiales en temas de actualidad. Dichas investigaciones van desde nuevas rutas de síntesis, modificación y mejoramiento de los materiales, así como aplicaciones que contemplan el cuidado del medio ambiente. En la primera parte del libro se abordan materiales producidos con fuentes renovables (aceites vegetales, azúcar, almidón, madera), con ligantes naturales de fácil adquisición que permite reducir los costos de producción. Se aborda el uso de fibras naturales y de aceites naturales para el mejoramiento y la protección ante la corrosión ambiental. En la segunda parte del libro se abordan temas sobre nanomateriales, técnicas novedosas de síntesis o procedimientos para el control de propiedades, rendimiento y modificación que permiten mayor versatilidad para la sustentabilidad.

El chontaduro es una palma que se da en América tropical de forma silvestre y, también, se ha domesticado por diferentes comunidades. Este capítulo muestra su desarrollo ecológico en Colombia y su producción en los departamentos de Caquetá, Cauca, Chocó, Nariño, Putumayo y Valle del Cauca, entre otros. Tradicionalmente, se puede encontrar en preparaciones como cremas y jugos y, generalmente, se consume el fruto cocido. Se destaca su contenido de 40 % en almidón, 6 % de proteína y 10 % de grasa. Desde el punto de vista sensorial se describe como fibroso, oleoso/grasoso, frutal y astringente.

En Colombia el dulce de leche se conoce con el nombre de are-quipe y se define como el producto higienizado obtenido por la concentración térmica de una mezcla de leche y azúcares. Debe estar exento de sustancias tales como grasa vegetal o animal diferente a la láctea. Debe tener un contenido mínimo de 7% de grasa y 17% de sólidos lácteos no grasos (SLNG) y un contenido máximo de 30% de humedad y 2% de cenizas. No debe contener almidones a diferencia del manjar blanco, al cual se le permite un contenido de hasta 4% de almidón en producto final

En Colombia se producen diferentes tipos de dulces de leche (DL); entre ellos están el Arequipe, el Manjar Blanco del Valle y las panelitas de dulce de leche [Cortés Jiménez et al., 2014; Ramírez-Navas et al., 2016]. Dependiendo de la región del país se presentan variantes de estos productos, un claro ejemplo es la región del eje cafetero, donde se fabrica arequipe con sabor a café. La Norma Técnica Colombiana, [ICONTEC, 2008], define al arequipe como “el producto higienizado obtenido por la concentración térmica de una mezcla de leche, sacarosa u otros edulcorantes y aditivos permitidos por la legislación nacional vigente”, y al manjar blanco (MB) como “el producto higienizado obtenido por la concentración térmica de una mezcla de leche, sacarosa u otros edulcorantes y aditivos permitidos por la legislación nacional vigente, con el agregado de harina o almidones”. El MB propio de la región del Valle del Cauca se prepara con harina de arroz o almidón de maíz [Novoa y Ramírez-Navas, 2012b], siendo éste un factor diferenciador respecto al arequipe. El proceso de elaboración del arequipe lo describe detalladamente Neira Bermúdez y López Torres [2010] y el del MB Novoa y Ramírez-Navas [2012b].