Efecto de la maltodextrina sobre los diagramas de estado de sistemas modelo y naturales ricos en carbohidratos

Abstract

Teniendo en cuenta la variedad de productos existentes derivados de las frutas, así como los métodos de procesamiento y conservación que se tienen en la actualidad, se ha establecido la importancia del diagrama de estado para seleccionar y optimizar las condiciones más adecuadas de procesamiento y almacenamiento. Parámetros como Tg', Tm' y Tg han sido evidenciados en la literatura como referentes de estabilidad en productos con alto y bajo contenido de humedad, sin embargo, se ha encontrado que los productos ricos en azúcares como las frutas poseen valores para estos parámetros muy por debajo de las temperaturas de almacenamiento y procesamiento, lo que dificulta la obtención de productos estables, así como la optimización de los procesos. En diversos estudios se ha evidenciado el efecto que tiene la adición de sustancias de alto peso molecular como la maltodextrina para la elevación de estos parámetros, no obstante, los estudios sobre el impacto de la adición de solutos de alto peso molecular en la construcción de diagramas de estado relativos a frutas y sus derivados son muy escasos. Por ello, en este trabajo se investigó el efecto de la adición de maltodextrina en las transiciones de fase/estado y datos térmicos involucrados en la construcción de diagramas de estados de sistemas modelo ricos en carbohidratos. Para ello, se establecieron las proporciones de sólidos de 25 sistemas modelo a partir de un diseño D-optimal para mezclas de 6 componentes. Posteriormente los sistemas modelo fueron acondicionados a distintos niveles de humedad y, sus transiciones de fase (Tm) y estado (Tg’, Tm’, Tg) fueron determinadas por calorimetría diferencial de barrido. Las curvas de Tm y Tg fueron adecuadamente ajustadas a los modelos de Chen y Gordon-Taylor respectivamente. Los resultados mostraron que los diagramas de estado fueron afectados significativamente (p<0.05) por la composición química de los sistemas modelo, además se observó que la maltodextrina genera un claro aumento en el valor de los parámetros Tg’, Tm’ y Tg, con lo cual los valores de estos parámetros están más cercanos a los rangos de temperatura utilizados en procesos de congelación y deshidratación. Además, se obtuvieron modelos matemáticos que permiten estimar el valor de los parámetros de estado en función de la composición sólida de las frutas, por lo que es posible construir su diagrama de estado y predecir el efecto que tendrá la adición de maltodextrina sobre una amplia gama de productos derivados de las frutas.

Considering the variety of products derived from fruits, as well as the processing and conservation methods that are currently available, the importance of the state diagram has been established to select and optimize the most appropriate processing and storage conditions. Parameters such as Tg ', Tm' and Tg have been evidenced in the literature as stability referents in products with high and low moisture content, however, it has been found that products rich in sugars such as fruits have values for these parameters below the temperatures of storage and processing, which makes difficult to obtain stable products, as well as the optimization of processes. Several studies have shown the effect of the addition of high molecular weight substances (such as maltodextrin) on the elevation of these parameters, however, studies on the impact of the addition of high molecular weight solutes in construction of state diagrams relating to fruits and their derivatives are very scarce. Therefore, in this work it’s investigated the effect of the addition of maltodextrin on the phase / state transitions and thermal data involved in the construction of state diagrams of sugar-rich model systems. For this, the proportions of solids of 25 model systems were established from a D-optimal design for mixtures of 6 components. Next, the model systems were conditioned at different moisture contents and their phase (Tm) and state transitions (Tg ', Tm', Tg) were determined by differential scanning calorimetry, and from these the Tm and Tg curves were suitably adjusted to Chen and Gordon-Taylor models respectively. The results showed that the state diagrams were significantly affected (p <0.05) by the chemical composition of the model systems, furthermore, it was observed that maltodextrin generates an evident increase in the values of the parameters Tg ', Tm' and Tg, with which, the values of these parameters are closer to the temperature ranges used in freezing and dehydration processes. In addition, mathematical models were obtained that allow estimating the value of the state parameters based on the solid composition of the fruits, so it is possible to build their state diagram and predict the effect that the addition of maltodextrin will have on a wide range of fruit derived products.