Desenvolvimento de fécula de mandioca auto-expansível

Abstract

A produção de fécula de mandioca fermentada e seca ao sol (polvilho azedo) em alguns países da América do Sul, citada na literatura, é um exemplo de geração da propriedade funcional denominada auto-expansão. O polvilho azedo é empregado na elaboração de produtos alimentícios em caráter comercial. Estudos da propriedade de expansão do polvilho azedo possibilitaram concluir que a exposição de fécula de mandioca tratada com ácido lático a radiação ultravioleta (UV) é capaz de promover o aparecimento dessa propriedade. No presente trabalho propõe-se o desenvolvimento de féculas de mandioca auto-expansíveis modificadas por processo químico simplificado se comparado à obtenção do polvilho azedo ou da fécula tratada com ácido lático e irradiada com UV. Esse processo consta da oxidação da fécula de mandioca com solução de permanganato de potássio e posterior suspensão dessa fécula em solução de ácido lático. As amostras secas em estufa são lavadas para remoção do excesso de reagentes. As lavagens não eliminam a propriedade de expansão das amostras. Os amidos oxidados descritos na literatura formam pastas transparentes de baixas viscosidades e têm aplicação principalmente no setor têxtil e de papel. A propriedade de expansão desses amidos, entretanto, nunca foi avaliada. A determinação da expansão resultou em valores superiores a 10 mL/g, comparáveis aos relatos da literatura de expansão de polvilho azedo e de fécula tratada com ácido lático e irradiada com UV. As amostras foram analisadas e verificou-se que o teor de carboxilas foi aumentado pela modificação em cerca de quatro vezes em relação à fécula nativa. Foram caracterizadas também com relação a viscosidade aparente das pastas, viscosidade intrínseca e ao comportamento na análise de calorimetria diferencial de varredura (DSC). As amostras quimicamente modificadas auto-expansíveis apresentaram propriedades semelhantes às do polvilho azedo e da fécula tratada com ácido lático e seca ao sol. A viscosidade máxima diminuiu com o aumento do pH em todas as amostras e a expansão correlacionou-se linearmente com a viscosidade intrínseca (y = -0,0776x + 18,022; r2 = 0,8298). A análise por calorimetria diferencial de varredura não mostrou diferenças. A análise quimiométrica dos espectros na região do infravermelho médio detectou presença de grupamentos carboxila nas amostras modificadas, tanto na forma ácida quanto na forma de íon carboxilato. A análise dos dados espectrais pela regressão de mínimos quadrados parciais (PLS) permitiu prever a propriedade de expansão das amostras. O número de onda 1600 cm-1, correspondente ao íon carboxilato, correlacionou-se positivamente com a expansão, enquanto a região ao redor de 1060 cm-1, provavelmente relacionada ao oxigênio componente do anel piranosídico da glucose, correlacionou-se negativamente.

The production of fermented and sundried cassava starch (cassava sour starch) in some countries of South America, as described in the literature, is an example of generation of the functional property denominated expansion ability (auto-expansion). In Brazil, this fermented starch is commercially employed in the production of several food products. Studies about physico-chemical characteristics of cassava sour starch indicated that UV-irradiation of lactic acid treated cassava starch generated modified starches that expanded just as cassava sour starch. In the present work the development of chemically modified cassava starch is proposed by a chemical process less complex than that employed on the production of cassava starches presenting expansion ability (cassava sour starch or UV-irradiated lactic acid treated cassava starch). This process involves previous oxidation of native cassava starch with potassium permanganate, followed by suspension in lactic acid solution. The samples are oven-dried before or after being washed to promote the removal of excess reagents. Washings do not influence the expansion of the modified samples. Oxidized starches described in the literature form clear and low viscosity pastes and are used mainly at the textile and paper industry. Their expansion property, however, was never evaluated. The determination of expansion of the samples revealed specific volumes higher than 10 mL/g, comparable with bibliographic data of commercial cassava sour starch or lactic acid treated and UV-irradiated samples. The carboxyl content was increased four times in comparison with native starch. The samples were also analyzed with relationship to apparent viscosity of the pastes, intrinsic viscosity and behavior in the differential scanning calorimetry analysis. Results showed that chemically modified samples had similar properties when compared with commercial cassava sour starch as well as with sundried lactic acid treated cassava starch. Maximum viscosity decreased with increasing pH for all samples presenting expansion ability, and the expansion was linearly correlated with intrinsic viscosity (y = -0,0776x + 18,022; r2 = 0,8298). DSC analysis did not reveal differences among samples. The chemometric analysis of the mid infrared spectra showed the presence of carboxyl groups in modified samples, both in the acid as in the carboxylate ion form. Spectral data analysis by partial least squares regression (PLS) allowed to foresee the expansion property of the samples. The 1600 cm-1 wave number, corresponding to the carboxylate ion was positively related with the expansion while another at around 1060 cm-1, probably related to the oxygen of the glucose pyranosidic ring was negatively related with the expansion.