UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO
Isolamento e caracterização do amido de
castanha
Tese de Mestrado
2º Ciclo de Biotecnologia e Qualidade Alimentar
Bruno Tiago Rodrigues Cruz
Vila Real, 2012
UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO
Isolamento e caracterização do amido de
castanha
Dissertação de Mestrado em Biotecnologia e Qualidade Alimentar
Bruno Tiago Rodrigues Cruz
Orientador: Professor Doutor Fernando Hermínio Ferreira Milheiro Nunes
Vila Real, 2012
Agradecimentos
A realização deste trabalho só foi possível devido à ajuda de algumas pessoas,
por isso dirijo os meus sinceros agradecimentos:
Ao Prof Doutor Fernando Hermínio Ferreira Milheiro Nunes, que me orientou
de uma forma exemplar, demonstrou sempre disponibilidade em todos os meus
contactos, pelo apoio constante e por todo o conhecimento transmitido.
À Dona Paula Almeida Técnica de laboratório, por a sua ajuda e apoio para na
experiencia calometria de varrimento diferencial e disponibilidade.
Ao Senhor Carlos Matos Técnico de laboratório, pelo material emprestado e a
sua ajuda sempre que necessária.
À Lisete pela obtenção das várias fotografias no microscópio electrónico de
varrrimento e na obtenção dos difractogramas de Raios-X.
Aos companheiros de laboratório pela companhia e ajuda, em especial ao André
Lemos e à Ana Lordelo pela vossa amizade companheirismo e ajuda incansável.
Agradeço também as pessoas que me tem dado apoio durante a minha vida:
Toda a minha família em principal ao meu Pai, aos meus avos e aos meus
irmãos.
À Sara por estar sempre do meu lado em todos os momentos da minha vida e por
todo o amor e carinho.
Índice
Resumo: ____________________________________________________________
Abstract _____________________________________________________________
1- Introdução__________________________________________________________ 1
1.1– A Castanha _____________________________________________________ 2
1.1.1-Origem ______________________________________________________ 2
1.1.2- A importância da castanha em Portugal ____________________________ 3
1.1.3-Certificação (DOP) ____________________________________________ 6
1.1.4-Caracteristicas nutricionais ______________________________________ 7
1.1.5-Parâmetros de qualidade ________________________________________ 7
1.2-O amido ________________________________________________________ 9
1.2.1- Estrutura ___________________________________________________ 10
1.2.1.1-Amilose _________________________________________________ 10
1.2.1.2-Amilopectina _____________________________________________ 11
1.2.1.3-Material intermediário ______________________________________ 13
1.2.1.4-Estrutura granular _________________________________________ 13
1.2.2-Propriedades físico químicas ____________________________________ 16
1.2.2.1-Gelatinização _____________________________________________ 17
1.2.2.2- Retrogradação____________________________________________ 18
1.2.2.3-Amido resistente __________________________________________ 19
1.2.3- Amido como aditivo alimentar __________________________________ 21
1.2.4- O Amido da Castanha _________________________________________ 21
1.2.5- Métodos de Isolamento de Amido de Fontes Convencionais ___________ 24
1.3-Enquadramento do Trabalho e Objectivos: ____________________________ 26
2-Materiais e Métodos _________________________________________________ 29
2.1-Extracção e Purificação do Amido das Castanhas _______________________ 30
2.2- Caracterização Química do Amido Isolado e Purificado da Castanha. _______ 30
2.2.1 - Determinação do Teor de Humidade _____________________________ 31
2.2.2 - Determinação do Teor de Amido Total e Amido Danificado ____________ 31
2.2.2 - Determinação da Percentagem de Amilose Aparente e Amilose _________ 31
2.2.3 – Determinação do teor de proteína e fósforo. _______________________ 33
2.3 – Determinação da Morfologia e Dimensões dos Grânulos de Amido por
Microscopia Electrónica de Varrimento (SEM). ___________________________ 33
2.4-Determinação da Cristalinidade dos grânulos de Amido por Difractometria de
Raio- X ___________________________________________________________ 34
2.5-Estudo do Efeito do Teor de Humidade na Cristalinidade dos Grânulos de Amido.
__________________________________________________________________ 35
2.6-Determinação das Características de Gelatinização por Calorimetria de
Varrimento Diferencial _______________________________________________ 36
2.7 – Comportamento de Inchamento e Amido Solubilizado. _________________ 36
2.8 – Determinação dos Açúcares Totais pelo Método do Fenol-Ácido Sulfurico. _ 37
2.9 – Determinação da Amilose Lixiviada. _______________________________ 38
2.11-Determinação da Organização do Exterior dos grânulos de Amido por ATRFTIR _____________________________________________________________ 39
2.12- Determinação do Perfil de Peso Molecular da Amilopectina e Amilose por
Cromatografia de Exclusão Molecular ___________________________________ 40
2.13- Determinação do Perfil de Viscosidade durante a Gelatinização e Gelificação.41
2.13- Análise Estatística.______________________________________________ 42
3-Discução e Resultados________________________________________________ 43
3.1-Rendimento e Composição Química do Amido Isolado das Diferentes Variedades
de Castanha. _______________________________________________________ 44
3.2 – Morfologia dos Grânulos de Amido ________________________________ 51
3.3-Criatalinidade dos Grânulos de Amido, e Efeito do Teor de Água no Grau de
Cristalinidade ______________________________________________________ 53
3.4 – Grau de Ordem nos Grânulos de Amido por Espectroscopia de Infravermelho
com Transformadas de Fourier (FTIR). __________________________________ 59
3.4 - Determinação das características de gelatinização por calorimetria de varrimento
diferencial (DSC) ___________________________________________________ 62
3.5 - Grau de Inchamento dos Grânulos de Amido e Lixiviação da Amilose _____ 66
3.6 – Perfil de peso molecular da amilopectina e amilose por cromatografia de
exclusão molecular __________________________________________________ 78
3.7 - Determinação do Perfil Viscoamilográfico das Pastas de Amido de Castanha 84
4- Conclusões ________________________________________________________ 91
5-Bibliografia ________________________________________________________ 98
Resumo:
Neste trabalho foi desenvolvido um método suave de isolamento do amido de
castanha envolvendo o descasque da castanha, a despelagem, o corte e a liofilização dos
frutos de forma a diminuir o seu conteúdo de água e aumentar a sua estabilidade em
termos de transformações físico-químicas e bioquímicas. Após liofilização as castanhas
foram moídas, embebidas na solução de extracção (solução aquosa contendo 25 mM de
bissulfito de sódio) e maceradas durante 1h à temperatura ambiente. Após este período,
a mistura foi homogeneizada num homogeneizador Waring durante 3 min à potência
máxima. O amido foi purificado por sedimentação, sendo o sobrenadante separado do
depósito de amido e a mucilagem castanha presente na superfície removida. Este
procedimento foi repetido oito vezes até não se observar a formação da camada
mucilaginosa na superfície. O rendimento da purificação foi dependente da variedade de
castanha e variou entre 50 a 70%, tendo sido obtido com elevado grau de pureza dado o
seu elevado teor de amido, 80 a 93%, baixo teor em proteína (0,4 a 0,6%) e baixo teor
de amido danificado (11 a 30%). O amido isolado das quatro variedades de castanha
apresentou uma cristalinidade do tipo B. O grau de cristalinidade é dependente da
percentagem de humidade dos amidos, variando entre ~50% para um teor de humidade
de ~30% e ~10% para um teor de humidade de ~5%. Os grânulos de amido isolados da
castanha apresentavam uma forma arredondada e oval irregular. A análise por ATRFTIR mostram que os amidos de castanha isolados das variedades Judia e Martaínha
apresentam um nível superior de organização da sua região mais exterior quando
comparado com os amidos isolados das variedades Longal e especialmente da variedade
Lada. O tamanho dos grânulos de amido isolados a partir das diferentes variedades de
castanha apresentou um valor médio de 11 m, tendo-se observado diâmetro de
grânulos de amido desde 4 m até 21 m.
A percentagem de amilose aparente dos amidos de castanha isolados das
diferentes variedades de castanha variou entre 21,0 e 24,8%, com os amidos isolados
das variedades Longal e Martaínha com um conteúdo de amilose aparente
significativamente superior às outras variedades, sendo o amido isolado da variedade
Judia aquele que apresentou um conteúdo de amilose aparente inferior. Para os amidos
isolados das variedades Longal e Lada, o conteúdo de amilose e de amilose aparente
não apresentaram diferenças significativas. No entanto para os amidos isolados das
variedades Martaínha e Judia estes contem amilose complexada com lípidos (em média
~4g/100g de amido). A temperatura inicial de gelatinização variou de 56 a 58ºC,
apresenta um máximo entre os 62 e 64ºC e um final de gelatinização de 66-70ºC. O
amido isolado das variedades Longal e Lada apresentaram um poder de inchamento
significativamente superior ao observado para as variedades Martainha e Judia. Este
menor poder de inchamento destas duas últimas variedades pode ser o reflexo do seu
conteúdo em amilose complexada com lípidos.
A amilopectina presente no amido isolado da variedade Longal foi a que
apresentou um peso molecular superior ao das outras variedades (>4 MDa e <2MDa),
apresentando-se como um único pico na região de elevado peso molecular do
cromatograma. A amilopectina da variedade Lada apresentou-se também com um peso
molecular homogéneo na região de elevado peso molecular, embora o seu peso
molecular seja inferior ao observado para a amilopectina presente no amido isolado da
variedade Longal. A amilopectina isolada da variedade Martaína apresenta uma
distribuição de pesos moleculares na região de elevado peso molecular, uma população
de amilopectinas com peso molecular semelhante à amilopectina da variedade Longal, e
uma população mais abundante de amilopectina com peso molecular inferior a 2MDa.
O mesmo acontece para a amilopectina isolada da variedade Judia, embora em termos
médios a população de amilopectina de menor peso molecular é superior ao observado
para a variedade Martaínha, e menor que a amilopectina isolada da variedade Lada.
Os amidos isolados das diferentes variedades de castanha apresentaram
diferentes perfis viscomialográficos durante o processo de formação de pastas de amido.
A temperatura de gelatinização (temperatura do início do aumento brusco da
viscosidade) foi de 56,1 ºC para o amido de castanha isolado da variedade Longal,
57,4ºC para as variedades Martaínha e Lada e de 58,6ºC para o amido isolado da
variedade Judia. As temperaturas de gelatinização inferiores do amido de castanha
isolados da variedade Longal, mostram uma menor resistência do amido desta variedade
para a gelatinização. A temperatura do máximo de viscosidade também variou
significativamente entre os amidos isolados das diferentes variedades de castanha,
sendo superior para o amido isolado da variedade Martaínha (85ºC), seguido das
variedades Judia e Longal (78,6 e 80 ºC, respectivamente), tendo o amido isolado da
variedade Lada aquele que apresentou uma menor temperatura de máximo de
viscosidade (72,3ºC). A viscosidade máxima dos amidos de castanha variou entre 0,527
Pa.s para o amido de castanha isolado da variedade Judia, e 1,127 Pa.s para o amido de
castanha isolado da variedade Longal. A quebra de viscosidade (uma medida da
desintegração do amido gelatinizado) foi também superior para o amido de castanha
isolado da variedade Longal (0,576) e menor para o amido isolado da variedade Judia
(0.159). A viscosidade final (indicativo da capacidade do amido para formar pastas
viscosas) para os amidos isolados das castanhas provenientes das diferentes variedades
variou entre 0,798 e 1,167, para os amidos isolados das variedades Judia e Longal,
respectivamente.
Os amidos isolados das diferentes variedades de castanha apresentam diferenças
na sua composição química, nomeadamente na quantidade de amilose total e presença
de amilose complexada com lípidos, peso molecular da amilopectina e amilose que
explicam o seu diferente comportamento quer em termos de grau de inchamento,
temperaturas de gelatinização e comportamento de formação de pastas. Estas diferenças
nas propriedades reológicas podem ter um impacto significativo na qualidade das
castanhas após processamento térmico (assamento e cozedura), bem como no seu
comportamento durante os processos tecnológicos de transformação da farinha da
castanha e farinha de castanha como por exemplo na produção de marron glacé, doces e
outros produtos de pastelaria.
Abstract
In this work it was developed a soft method for isolation of chestnut starch involving
the freeze-drying of fruits in order to reduce its water content and increase its stability in
terms of physical, chemical, biochemical transformations. After freeze-drying the fruits
were crushed, soaked in the extraction solution (aqueous solution containing 25 mM
sodium bisulfite) and macerated for 1 h at room temperature. After this period, the
mixture was homogenized in a Waring blender for 3 min at full power. Starch was
purified by sedimentation, and the supernatant is separated from the deposit and the
mucilage present in the top of starch sediment was removed. This procedure was
repeated eight times until no more formation of the mucilaginous layer on the surface
was observed. The yield of the purification was dependent on the variety of chestnut
and ranged from 50 to 70%, and starch was obtained with high purity because of their
high starch, 80 to 93% low protein content (0.4 to 0, 6%) and low damaged starch (1130%). The starch isolated from four varieties of chestnut showed a type B crystallinity.
The degree of crystallinity is dependent on the moisture content of the starch, ranging
from ~ 50% to a moisture content of ~ 30% and ~ 10% to a moisture content of ~ 5%.
The starch granules isolated from chestnut had an irregular rounded and oval shape. The
analysis by ATR-FTIR show that the starches isolated from chestnut varieties Judia and
Martaínha have a higher level of organization of the outermost region as compared to
starch isolated from Longal varieties and especially the Lada variety. The size of the
starch granules isolated from different varieties of nuts had a mean value of 11  m, and
it was observed diameter of starch granules from 4 to 21  m.
The percentage of apparent amylose of the starches isolated from chestnut from
different varieties ranged between 21.0 and 24.8%, with varieties of starches isolated
Longal and Martaínha with apparent amylose content significantly higher than other
varieties, and the starch variety of isolated from Judia was variety the one that showed a
lower apparent amylose content. The starch isolated from Longal and Lada varieties,
didn‟t contain amylose complexed with lipids. However for starches isolated from the
Martaínha and Judia varieties contains amylose complexed with lipids (average ~
4g/100g starch). The initial temperature of gelatinization ranged from 56 to 58 º C, has a
maximum between 62 and 64 º C and a final gelatinization of 66-70 º C. The isolated
starch from Longal and Lada varieties showed a swelling power significantly higher
than that observed for the varieties Martainha and Judia. This lower swelling power of
these last two varieties may be a reflection of its content in amylose complexed with
lipids.
The amylopectin from the Longal variety starch showed the highest molecular weight of
all the varieties studied (> 4 MDa and <2MDa), presenting himself as a single peak in
the high molecular weight region of the chromatogram. The amylopectin of the Lada
variety was also present as a single homogeneous peak in the high molecular weight
region, though its molecular weight is lower than that observed for the amylopectin
present in the starch isolated from Longal variety. The amylopectin from Martaínha
variety presented a molecular weight distribution in high molecular weight region, a
population of amylopectins with molecular weight similar to the Longal variety, and a
more abundant population of amylopectins with a molecular weight below 2MDa. The
same was observed for the amylopectin isolated from Judia variety, although in average
the amylopectin population with a lower molecular weight was higher than that
observed for the Martaínha variety, and less than amylopectin isolated from Lada
variety.
The
starches
isolated
from
different
chestnut
varieties
showed
different
viscoamylographic profiles during the formation of starch pastes. The gelatinization
temperature (temperature at the beginning of the sharp increase in viscosity) was 56.1
°C for the starch isolated from Longal variety, 57.4 °C for the Martaínha and Lada
varieties and 58.6 °C for the starch isolated from Judia variety. The lower gelatinization
temperatures of the starch isolated from Longal chestnut variety shows the lower
resistance of the starch from this variety to gelatinization. The temperature of maximum
viscosity also varied significantly among the starches isolated from different varieties of
chestnuts, being higher for the starch isolated from the Martaínha variety (85 ºC),
followed by Judia and Longal varieties (78.6 and 80 °C, respectively), and the starch
isolated from Lada variety who had a lower maximum temperature viscosity (72.3 °C).
The maximum viscosity of the starches pasted ranged from 0.527 Pa.s for the starch
isolated from the Judia variety, and 1.127 Pa.s for the starch isolated Longal variety.
The fall of viscosity (a measure of disintegration of gelatinized starch) was also higher
than for starch isolated from the Longal chestnut (0.576) than for starch isolated from
Judia variety (0159). The final viscosity (indicative of the ability of starch to form
viscous pastes) for starches isolated from the chestnuts of the different varieties ranged
from 0.798 and 1.167, for the starches isolated from Judia and Longal varieties,
respectively.
The starches isolated from different chestnut varieties differ in their chemical
composition, notably in the total amount of amylose and presence of amylose
complexed with lipids, molecular weight of amylopectin and amylose which explain
their different behavior in terms of swelling index, gelatinization temperature,
gelatinization behavior. These differences in rheological properties may have a
significant impact on the quality of the chestnuts after thermal processing (baking and
cooking), as well as their behavior during the technological processes of chestnut
transformation either of chestnuts and chestnut flours, such as in the production of
marron glacé , and other sweet pastries.
1- Introdução
1
1.1– A Castanha
1.1.1-Origem
A castanha teve origem na Ásia Menor onde é conhecida por kashtah e
provavelmente foi introduzida na Europa através da Grécia, onde a palavra latina
Castanea deriva do grego kastanon. (Lage, 2006)
Pensa-se que chegou à Península a partir do século IX a.C. pela mão do povo
Celta, mas no século I a.C. os romanos propagaram o conhecimento desta cultura pelo
Império Romano, pois era ideal para grandes deslocações devido ao seu alto valor
calórico e poder de conservação. (Silva, 2007)
Apesar de o castanheiro ter sido introduzido em Portugal há muitos séculos,
devido ao seu elevado grau de adaptabilidade às nossas condições climatéricas é
considerado uma espécie indígena. (Silva, 2007)
A castanha é um fruto que vem do Castanheiro pertence à família das Fagaceas
e ao género Castanea.
Existem 13 espécies frutíferas do género Castanea, mas apenas 4 têm interesse
comercial: a Castanea crenata (com origem no Japão), Castanea dentata (originária da
América do Norte), Castanea mollissima (indígena da China) e a Castanea sativa,
(cultivada na Europa) que é o objecto de estudo. (Silva, 1997)
Figura 1- Distribuição geográfica das espécies do género Castanea com importância
económica. (Silva, 2007)
2
1.1.2- A importância da castanha em Portugal
Em Portugal é cultivado essencialmente o castanheiro da espécie C. sativa.
Geralmente é explorado de duas formas distintas, uma com o objectivo de
produzir frutos de elevada qualidade e a outra de produzir madeira.
Quando objectivo é produzir madeira são utilizados castanheiros bravos
designando-se o povoamento por castinçal, mas quando se produz frutos são cultivados
castanheiros mansos e dá-se o nome de souto. (Lage, 2006)
A castanha teve uma elevada importância durante a Idade Média, principalmente
no Nordeste Transmontano onde os seus frutos eram utilizados para a alimentação
humana e animal. Em tempos de crise era o único recurso que as populações tinham
para sobreviver. (Laje, 2006)
D. Afonso III, em 1269 considerava a castanha um elemento essencial à mesa,
tendo referido: “E toda regateyra que ouuer uenda eu sa casa manteiga, azeite, mel,
vinagre, e castanhas, nozes...”. (Silva, 2007)
D. Dinis, “O Lavrador” reconheceu a grande importância da castanha e ordenou
a substituição de enormes colónias de carvalhos por castanheiros.
Desta forma a castanha tornou-se a base da alimentação sendo o castanheiro
considerado a “Arvore Mãe”. (Silva, 2007)
Com a introdução do milho e da batata, o aparecimento de doenças (como a tinta
e o cancro do castanheiro) e a devastação por fogos levaram ao declínio da sua
produção.
Contudo actualmente o castanheiro é considerado um recurso valioso, pois os
seus frutos são muito procurados pelo consumidor devido ao reconhecimento do seu
valor nutricional, ao aparecimento de produtos DOP que garantem a sua qualidade e ao
aparecimento de técnicas que permitem um maior controlo das suas doenças.
As suas características sensoriais conferem qualidades à castanha que tornam
este fruto imprescindível como ingrediente na doçaria, licores, aperitivos e pratos
salgados. O seu sabor único acrescenta uma mais-valia à indústria, sendo o “Marron
Glacê” o produto mais conhecido e apreciado
3
O castanheiro assume um papel de ex-libris da paisagem local, devido à sua
imponência visual, que pela sua rusticidade assume um papel de elevado valor
patrimonial e paisagístico. (Silva, 2007)
.
Figura 2- Castanheiro o Ex-libris da paisagem de Trás-os-Montes (Fotografia
capturada pelo autor em Mirandela no Parque Doutor José Gama)
Tabela 1 – Produção mundial de castanha no ano 2010 (FAO)
Área
China
República da Coreia
Turquia
Bolívia
Itália
Japão
Portugal
Grécia
República da Coreia
Democrática
França
Produção ($1000)
1259843
63925
46016
41665
33206
18275
17420
16253
8321
Produção (MT)
1620000
82200
59171
53577
42700
23500
22400
20900
10700
7415
9536
4
Em termos quantitativos a China é o maior produtor Mundial de castanha, mas
as estatísticas disponibilizadas pela FAO não distinguem as diversas espécies frutíferas
do género Castanea.
Os países Asiáticos que ocupam os dois primeiros lugares da tabela produzem
essencialmente as espécies Castanea crenata e Castanea mollissima, que tem uma
qualidade inferior à espécie em estudo a Castanea sativa.
Se forem considerados apenas os países europeus que produzem a espécie em
estudo, a Turquia é maior produtor, a Itália vem em segundo lugar e Portugal ocupa o
terceiro lugar.
Este lugar de destaque na produção Mundial revela a importância da castanha na
economia nacional.
Tabela 2 – Exportação mundial de castanha no ano 2009 (FAO)
Área
Quantidade Valor
(toneladas) (1000$)
Valor por tonelada
($/Tonelada)
China
Itália
46703
17592
68346
68049
1463
3868
República da
Coreia
Portugal
12300
27517
2237
7154
19183
2681
Espanha
França
Japão
Turquia
Holanda
Áustria
6957
2165
1747
2919
2373
495
14186
10334
6139
4941
3721
1560
2039
4773
3514
1693
1568
3152
Apesar de a China ser o maior exportador de castanha, o valor conseguido por
tonelada é o mais baixo dos países representados, isto confirma que a castanha
produzida por este país tem qualidade inferior e tem menor valor no mercado
internacional.
Países como a França e Itália conseguem os valores mais elevados por tonelada,
atingindo mais de o dobro do preço da China, o mercado internacional valoriza a
qualidade superior da Castanea sativa.
Mais uma vez se forem apenas considerados os países europeus, a Itália ocupa o
primeiro lugar e Portugal assume uma posição de destaque no segundo lugar.
5
Esta posição é conseguida com o aparecimento de empresas especializadas na
transformação e comercialização de castanha como a Agroaguiar e Sortegel, que dão
um grande impulso no escoamento da castanha nacional para o mercado internacional,
fazendo da castanha portuguesa a quarta mais exportada do Mundo.
Com um valor tão elevado de exportação a castanha tem um enorme contributo
para a economia nacional.
Existem inúmeras variedades cultivadas mas há algumas que tem maiores
vantagens frutícolas, e tem maior cotação no mercado com é o caso da Judia, Longal,
Lamela, Aveleira e Boaventura que tem um maior interesse no distrito de Bragança, a
Judia, Longal, Lada, Negral e Benfeita, estas são as mais abundantes no distrito de Vila
Real, a Martainha e Longal, são maioritariamente cultivadas nos distritos de Viseu e
Guarda, e por fim a Bária e Enxerta, tem grande interesse no distrito de Portalegre.
(Silva, 2007)
As variedades em estudo são a: Lada, Martainha, Judia e a Longal.
1.1.3-Certificação (DOP)
Este fruto apesar de no passado ter perdido importância, hoje em dia tem ganho
maior interesse devido: a sua redescoberta por parte dos consumidores, o seu valor
nutricional e a qualidade garantida por produtos DOP. (Silva, 2007)
O principal objectivo desta certificação é valorizar, preservar as cultivares de
castanheiros tradicionais e conservar o património genético.
A nível nacional existem quatro “Denominações de Origem Protegida” (DOP):

“Castanha da Terra Fria”- são considerados os frutos das cultivares de
Castanheiro Europeu (Castanea sativa Mill) Longal, Judia, Cota,
Amarelal, Lamela, Aveleira, Boa Ventura, Trigueira, Martaínha e
Negral. Mais de 70% da produção deve corresponder à cultivar Longal,
sendo os restantes 30% relativos à produção das outras cultivares
mencionadas. Pode ser produzida nos concelhos dos distritos de
Bragança e Vila Real.

“Soutos da Lapa”- são utilizadas as variedades Martaínha e Longal, A
área geográfica de produção abrange algumas freguesias dos concelhos
6
de S. João da Pesqueira, Penedono, Sernancelhe, Moimenta da Beira,
Aguiar da Beira, Armamar, Tarouca, Tabuaço, Trancoso e Lamego.

“Castanha da Padrela”- castanhas obtidas a partir das variedades Judia,
Longal, Lada, Negral, Côta e Preta. A área geográfica abrange algumas
freguesias dos concelhos de Chaves, Murça, Valpaços e de Vila Pouca de
Aguiar.

“Castanha de Marvão”- tem origem nas variedades Bárea, Clarinha e
Bravo. A área geográfica abrange os concelhos de Marvão, Castelo de
Vide e Portalegre. (Ministério, 2007)
1.1.4-Caracteristicas nutricionais
O seu potencial nutricional e farmacêutico já é reconhecido há muitos séculos
por diversos autores como Hipócrates, Galeno e Dioscorides, mas sempre com diversas
contra-indicações como digestão difícil, enxaquecas e flatulência.
Os hidratos de carbono são os principais constituintes da castanha,
contabilizando entre 75,32 a 86,31 g/100g matéria seca, sendo o mais abundante o
amido, que corresponde a 54,45 a 69,70 g/100g matéria seca. A sacarose é o segundo
hidrato de carbono mais abundante apresentando valores compreendidos entre 10,32 a
22,79 g/100g matéria seca, com um teor de cinzas de 1,02 a 3,22 g/100g matéria seca,
celulose bruta de 3,58 a 5,96 g/100g matéria seca, gordura total de 0,49 a 2,01 g/100g
matéria seca, proteína total de 4,88 a 10,87 g/100g matéria seca, estão presentes: Ca,
Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, P, K e contem baixo teor de colesterol. (Ertürk et al, 2006)
O valor calórico é muito elevado cerca de 200 calorias por 100 g, cerca de duas
vezes mais de que o da batata ou banana.
1.1.5-Parâmetros de qualidade
Existe um grande número de variedades de castanha e todas elas apresentam
características químicas e físicas diferentes, por isso torna-se essencial estabelecer
parâmetros de qualidade de forma a diferencia-las.
As empresas que trabalham com a castanha utilizam vários parâmetros de qualidade
de forma a seleccionar e escolher a melhor castanha.
7
Silva (2007), para estabelecer as características físicas do fruto determinou:

Calibre - Quantidade de frutos por kg, e estes podem ser: muito grandes (até
60 frutos), grandes (61 a 70), médios (71 a 90), pequenos (91 a 110) e muito
pequenos (mais de 110 frutos).

Peso - É pesada uma determinada quantidade de castanha e o peso resultante
é dividido pelo numero de frutos.

Forma – Com o calculo do índice de forma ((L+E)/(2*C) figura) e índice de
esfericidade ((C*L*E)1/3/C figura) é possível determinar a forma da castanha
podendo ser: ovóide, ovóide larga, globulosa, elipsóide transversa e
elipsoidal transversa larga.
Figura 3 – Medições realizadas para o cálculo de L, C e E, para a determinação da
forma. (Silva, 2007)

Compartimentação – Os frutos são classificadas como monospérmicos quando
tem apenas um embrião (característica fundamental para a produção de Marron
Glacê) e polispérmicos quando apresentam dois ou mais embriões.

Cor – É utlilizado o sistema CIELAB para a determinação da cor.

Dureza – Através de uma sonda é quantificada a força máxima exercida para a
quebra do tegumento externo.
São realizadas também analises aos teores de: água, cinzas, proteína,
gordura, açúcares, amido, fibra, ácidos orgânicos, aminoácidos, minerais e
compostos fenólicos.
Para a elaboração de produtos à base de castanha seria importante a
caracterização do amido, pois este é o hidrato de carbono mais abundante. Por
esta razão é de prever que o amido da castanha seja determinante para o
8
comportamento da castanha, quer a nível industrial e nutricional, quer a nível da
sua apreciação pelo consumidor.
Para o controlo de qualidade da castanha existe um regulamento FFV-24
CEPE/ONU que é uma norma de referência de carácter não obrigatório.
Esta norma classifica a castanha em três categorias:

Categoria Extra: São as castanhas de qualidade superior, de boa aparência e de
cor uniforme.

Categoria I- Engloba as castanhas de boa qualidade e são permitidos alguns
defeitos.

Categoria II- As castanhas desta categoria apenas cumprem os requisitos
mínimos, são permitidos defeitos na forma e cor.
Para todas as categorias existem calibres mínimos das castanhas.
1.2-O amido
Na biosfera existem provavelmente mais hidratos de carbono do que todas as
outras matérias orgânicas combinadas, isto acontece devido a dois polímeros da Dglicose: o amido e a celulose
O amido tem sido estudado na literatura há dois séculos, mas é utilizado pelo
homem há milhares de anos. (Kaur et al, 2007)
Este é um macro constituinte da maioria alimentos, em que as suas interacções
principalmente com a água e lípidos tem uma enorme importância para a indústria
alimentar e a nutrição humana. (Copland et al, 2009)
As suas propriedades são significativamente influenciadas pelas cultivares e
factores ambientais.
Aproximadamente, 60 milhões de toneladas são extraídas anualmente em todo o
mundo de diferentes culturas de tubérculos, cereais e raízes, cerca de 60% é usado em
alimentos (por exemplo, produtos de padaria, molhos, sopas, doces, xaropes de açúcar,
gelados, produtos cárneos, substitutos de gordura, branqueadores de café, cerveja,
refrigerantes e bebidas) e 40% em produtos farmacêuticos, tais como fertilizantes,
sementes, revestimentos de papel, papelão, material de embalagem, adesivos, têxteis,
tecidos, fraldas, bioplásticos, materiais de construção, cimento, e de perfuração de
petróleo. (Burrell, 2003)
9
Na indústria alimentar o amido tem diversas aplicações, como melhorar a
textura, espessante, estabilizante coloidal, gelificante, aumento de volume, retenção de
água e viscosidade. (Kaur et al. 2007)
1.2.1- Estrutura
O amido é uma estrutura granular (Figura 4) semicristalina e um
homopolissacarídeo, composto por dois polissacarídeos a amilose e a amilopectina (que
representam cerca de 98-99% do peso seco). (Richard et al, 2004)
Encontra-se amplamente distribuído em diversas espécies vegetais, é um hidrato
de carbono de reserva, sendo abundante em grãos de cereais, raízes e tubérculos.
É a fonte mais importante de hidratos de carbono bio-disponíveis na alimentação
humana, representando 80-90% de todos os polissacarídeos da dieta. (Alex, 2001)
Este quando observado ao microscópio óptico (especialmente o da batata)
apresenta uma estrutura por camadas designada “anéis de crescimento”, esta
característica resulta de múltiplos anéis de crescimento, que vão aumentando de
diâmetro desde o hilum (centro do grânulo) até à sua superfície, estes anéis representam
os períodos diurnos de deposição de amido (Figura 4). (Tester et al, 2004)
Os grânulos de amido diferem fisicamente no tamanho (1-100 µm de diâmetro),
forma (redonda, lenticular e poligonal) e podem-se encontrar individualmente (simples)
ou ligados por clusters (composto). (Tester et al, 2004)
1.2.1.1-Amilose
A medição da amilose é um parâmetro de qualidade para a maioria dos produtos
à base de amido.
Amilose influencia a organização das lamelas cristalinas dentro grânulos, que é
importante para as propriedades relacionado com a absorção de água. (Copeland, 2009)
Influi em várias características do amido tais como: a sua gelatinização,
solubilidade, características de pasta, textura, resistência e tem uma grande importância
na retrogradação do amido. (Zhu et al, 2008)
10
É um polissacarídeo de cadeia linear (em alguns casos pode apresentar
ramificações muito pouco abundantes), não ramificada, de 250 a 300 resíduos de Dglicopiranose, ligadas por pontes glicosídicas α-1,4 (Alex, 2001) (Figura 4).
Figura 4-Estrutura exemplificativa da amilose (Alex, 2001)
Pode estar presente sob a forma de complexos amilose-lípidos (LAM – lipid
amylose complexes) ou de amilose livre (FAM – free amylose). Os LAM, embora
detectados no amido nativo, provavelmente são formados durante a gelatinização.
A formação destes complexos, diminuí a quantidade de amilose livre, logo vão
ter uma grande influência nas propriedades do amido como: estabilizar o grânulo do
amido durante o inchamento e gelatinização (aumento da temperatura de gelatinização),
o gel formado apresenta uma maior densidade e são alteradas as suas propriedades de
fluxo. (Bhatnagar e Hanna, 1994)
1.2.1.2-Amilopectina
A amilopectina é um polissacarídeo, mas contrariamente à amilose, possui
elevado número de ramificações, sendo constituída por aproximadamente 1400 resíduos
de α-glucose ligadas por pontes glicosídicas α-1,4, e de 2% a 4% ligações α-1,6 (Figura
5). (Alex, 2001)
11
Figura 5- Estrutura exemplificativa da amilopectina (Alex, 2001)
A maior parte das espécies de amido contem 30% de amilose e 70% de
amilopectina.
A estrutura tridimensional da amilopectina é geralmente descrita pelo modelo de
“cluster”, este modelo propõe que a molécula de amilopectina é composta por 3 classes
de cadeias de glucose (ramificações), A, B e C.
As cadeias A ligam-se em clusters apenas nas cadeias B, as cadeias B ligam-se a
outras cadeias B ou a cadeias C que contem o açúcar redutor e que é apenas uma por
molécula (Figura 6).
As cadeias A são as mais pequenas e as cadeias B as maiores, as cadeias B
podem ser também subdivididas em cadeias B1, B2, B3 e B4, sendo o grupo B4 as
cadeias maiores. (Wang et al, 1998)
Figura 6- Modelo de cluster para o arranjo das cadeias de amilopectina. (Wang et al,
1998)
12
1.2.1.3-Material intermediário
Existe a possibilidade de um terceiro componente no amido, este é difícil de
isolar e purificar logo ainda não há um consenso sobre a sua existência e as suas
propriedades.
Eliasson (2004), denominou este componente como material intermediário e
alguns investigadores classificam as “amiloses ramificadas” com mais de 20
ramificações como intermediarias.
Esta “amilose ramificada” é considerada um componente diferente porque a
presença de cadeias ramificadas curtas pode contribuir para as propriedades do amido
como: menor cristalinidade, temperatura de gelatinização, viscosidade, grau de
retrogradação e uma maior digestibilidade.
1.2.1.4-Estrutura granular
As moléculas de amilose e amilopectina encontram-se em forma granular são
estruturas complexas contendo áreas amorfas e cristalinas, é geralmente aceite que as
cadeias mais curtas da amilopectinas estão organizadas em duplas hélices, algumas das
quais formam lamelas cristalinas (cristalites).
As restantes duplas hélices e as cristalites formam a parte ordenada dos grânulos
de amido, que são semi-cristalinos. A parte restante pode ser designada de desordenada
ou amorfa.
A parte amorfa pensa-se consistir em amilose e em cadeias longas de
amilopectina.
Há evidências que existem camadas alternadas de material semi-cristalino e
amorfo em grânulos de amido (Figura 7).
13
Figura 7- Camadas de lamela cristalina separada por anéis de crescimento amorfos
(adaptado de Tester et al, 2004)
A presença de cristalites e das restantes duplas hélices provoca a birrefringencia
em grânulos de amido e pode ser estudada utilizando a luz microscópio óptico
polarizada, surgindo cruz uma típica intersectando o hilum (Cruz de Malta).
É geralmente aceite que o eixo óptico coincida com a direcção da cadeia de
amido, que é aproximadamente perpendicular à superfície de crescimento do grânulo
(Silva, 1997).
A região amorfa não contém nenhuma das estruturas ordenadas por definição e
não podem ser distinguidos do fundo. O padrão observado leva a toma a forma de uma
cruz de malte, que indica que existe um arranjo ordenado das arcas cristalina dentro dos
grânulos (Figura 8). (Hoseney, 2007)
Figura 8- Amido de milho observado á luz do microscópio óptico de polarizada.
(Hoseney, 2007)
14
A birrefringencia é várias vezes confundida com a cristalinidade, mas um
material pode ser ordenado e não ser cristalino (Hoseney, 2007)
De acordo com as regras de cristalografia interage com ondas electromagnéticas
curtas e pode ser observada por Raio-X, que nos dá o padrão de difracção. Esta técnica
pode revelar a estrutura do grânulo de amido, quantificar a cristalinidade, bem como
identificar as diferentes formas polimorficas (Figura 9). (Tester et al, 2004)
Figura 9- Difracção Raio-X de amido de milho (Hoseney, 2007)
As duplas hélices da amilopectina que formam a lamela cristalina, estão
empacotadas em diferentes formas polimorficas
A cristalinidade dos grânulos de amido e composição química variam segundo a
origem botânica e grau de maturação do vegetal, a cristalinidade é atribuída
principalmente à amilopectina e não a amilose, que embora seja linear, apresenta uma
conformação que dificulta sua associação regular com outras cadeias.
Estas podem ser classificadas em três tipos de estruturas cristalinas a partir das
diferenças dos difratogramas de Raios-X: Amidos de cereais como tipo "A", amidos de
tubérculos como tipo "B" e amidos de vagens como tipo "C" (uma mistura de "A" e
"B”), em que a castanha é do tipo “B”.
Estes tipos de polimorfos diferem na densidade de empacotamento das suas
duplas hélices e na quantidade de água ligada na estrutura cristalina sendo a forma A
mais densa e liga menos agua que a forma B (Figura 10). (Wang et al, 1998)
15
Como pode ser observado na Figura 10 os polimorfos do tipo B possuem uma
estrutura mais aberta e um núcleo hidratado.
Figura 10- Polimorfos do Tipo A e B. (Adaptado de Tester et al 2007)
O amido tipo “A” é caracterizado por cadeias de amilopectina mais curtas e é
mais susceptível a reacções químicas e enzimáticas. (Oates, 1997)
Enquanto do tipo “B” apresentam temperaturas de gelatinização menores.
(Hizukuri et al., 1983)
1.2.2-Propriedades físico químicas
O que torna o amido tão interessante para a indústria e o seu estudo são as suas
propriedades físico químicas, pois estas permitem que o amido seja uma mais valia em:
produtos de padaria, molhos, sopas, doces, xaropes de açúcar, gelados, produtos
cárneos, substitutos de gordura, branqueadores de café, cerveja, refrigerantes e bebidas,
fertilizantes, sementes, revestimentos de papel, papelão, material de embalagem,
adesivos, têxteis, tecidos, fraldas, bioplásticos, materiais de construção, cimento, e de
perfuração de petróleo.
16
1.2.2.1-Gelatinização
Quando o amido está em meio aquoso frio, os grânulos incham ligeiramente,
porque existe uma difusão e absorção da água nas regiões amorfas (processo reversível
pela secagem).
No entanto, quando é aquecido em excesso de água, perde a sua estrutura
ordenada (birrefringencia) e com a fusão dos seus cristais dá-se a gelatinização
(processo irreversível).
A gelatinização tem inicio nas regiões amorfas, devido às ligações de hidrogénio
serem mais fracas nessas zonas, os grânulos começam a inchar com o aumento da
temperatura e a entrada de água no granulo (as moléculas de água formam pontes de
hidrogénio entre a amilose e amilopectina, expondo seus grupos hidroxil, o que causa
um aumento no inchamento e na solubilidade do grânulo), dá-se a lixiviação da amilose
da fase intergranular para a fase aquosa (aumento da viscosidade do meio), a fusão das
arcas cristalinas, com o rompimento da estrutura granular e a solubilização total do
amido finaliza-se a gelatinização (Figura 11). (Singh et al., 2003)
Figura 11- Microscopia eletrônica de varredura; A) grânulos de amido de milho a 25 ºC,
B) grânulos de amido de milho a 75°C (Adaptado de Souza e Andrade, 2000)
Geralmente a gelatinização ocorre numa faixa ampla de temperaturas
característica para cada fonte de amido, a sua extensão é influenciada pela proporção de
amilose:amilopectina, estrutura molecular da amilopectina (comprimento de cadeia,
extensão de ramificação, peso molecular) e arquitetura granular (proporção de regiões
cristalinas e amorfas) e a presença de complexos amilose-lípidos.
17
Altas temperaturas de transição são associadas a altos graus de cristalinidade, os
quais fornecem a estabilidade estrutural e tornam os grânulos mais resistentes à
gelatinização. (Eliasson, 2004 e Singh et al., 2003)
A gelatinização pode ser estudada através da calorimetria de varrimento
diferencial (DSC) (Figura 12).
Este estudo pode revelar características importantes do amido como a sua
temperatura de gelatinização e a energia necessária para se dar a transição, que se pode
saber através do fluxo de calor versos temperatura e área do pico.
Figura 12-DSC de amido de milho (Hoseney, 2007)
1.2.2.2- Retrogradação
Katz (1928) mostrou através de difracção de Raio X que após o arrefecimento e
durante o armazenamento, o gel de amido volta a um estado semicristalino, este
fenómeno designa-se retrogradação.
As moléculas do gel amido começam a associar-se em simples e duplas hélices e
dão origem a zonas cristalinas.
18
Isto tem como consequência um aumento da viscosidade da pasta (viscosidade
de setback), pode ocorrer a precipitação de cristais insolúveis que dá origem a uma
separação de fases e a libertação de água (sinérese)
A amilose tem uma maior influência na retrogradação que a amilopectina,
porque a sua cinética de retrogradação é muito superior e as estruturas cristalinas por ela
formadas tem uma endoterma de fusão de 140ºC a 180ºC, enquanto a amilopectina
apresenta uma endorterma de fusão de 45ºC a 60ºC.
Existem vários factores com grande influência na retrogradação como: a
temperatura e tempo de armazenamento, pH, fonte de amido, presença de outros
componentes (lípidos, electrólitos e açúcares) e condições de processamento.
A retrogradação tem uma grande importância nos produtos alimentares que
contem amido gelatinizado pois altera a sua textura, digestibilidade e a aceitação por
parte do consumidor. (Zeleznak e Hoseney 1986)
Sabe-se, por exemplo, que a repetição de ciclos congelamento/descongelamento
acelera drasticamente a retrogradação e a sinérese, no envelhecimento de pães e
produtos de panificação, bem em algumas sobremesas que utilizam o amido como
espessante e estabilizante.
1.2.2.3-Amido resistente
O amido pode ser hidrolisado através de enzimas e ácidos, por exemplo a nossa
saliva e suco pancreático contém a α-amilase, que tem a capacidade de hidrolisar a
amilose em glicose e maltose.
Mas existe uma parte do amido que atravessa o intestino delgado sem ser
hidrolisado, que é denominado de amido resistente (AR).
Este termo foi sugerido por Englyst et al. (1982) em que foi definido como o
amido que resiste à dispersão em água em ebulição, hidrólise da amilase pancreática e
da pululanase.
Só a partir 1992 é que o AR foi definido como “ a soma do amido e produtos da
sua degradação que não são absorvidos no intestino delgado de indivíduos saudáveis”
(Faisant et al 1993), a nova definição relaciona o AR com o seu benefício biológico.
No intestino grosso o AR é fermentado e produz: gases, ácidos gordos de cadeia
curta (acetato, propionato e butirato) e uma diminuição do pH do cólon.
19
Isto tem como consequência a prevenção de doenças inflamatórias, manutenção
do epitélio intestinal e redução do risco de cancro do intestino.
Esta propriedade do amido torna interessante a sua utilização como aditivo em
alimentos funcionais.
O AR pode ser classificado em três tipos:

Amido resistente do tipo 1- É o amido que se encontra fisicamente inacessível à
digestão, devido à presença de paredes vegetais celulares.

Amido resistente do tipo 2- Refere-se ao amido que tem uma estrutura granular
mais resistente divido à sua cristalinidade ser do tipo B e também se incluem
amidos com elevados teores em amilose.

Amido resistente do tipo 3- É todo aquele amido que sofre uma retrogradação,
devido ao seu processamento.

Amido resistente do tipo 4- É o termo usado para descrever amido modificado
quimicamente através de ésteres, fosfatos e éteres.
Para utilização como aditivo em alimentos o amido tem uma grande vantagem em
relação às fibras, não absorve tanta gordura. Logo este não vai competir com outros
ingredientes pela gordura.
Isto torna o amido uma escolha mais acertada para a adição em produtos de
pastelaria.
Segundo Correia e Fontinha (2009), a castanha contem um teor elevado de AR,
principalmente a variedade Longal e que “possivelmente, este tipo de materiais
apresenta um grande potencial para melhorar as propriedades dos alimentos que os
contêm.”
20
1.2.3- Amido como aditivo alimentar
Os amidos nativos tem uma desvantagem, as suas características são de
dependentes das cultivares e factores ambientais, e é difícil de generalizar sobre as suas
características e comportamento. (Burrell, 2003)
Esta grande variabilidade é devido à grande complexidade do processo de
biosintese do amido. (Copeland, 2009)
Para
contornar
esse
problema,
reduzir
cisalhamento
e
diminuir
a
retrodegradação, nos anos oitenta foi generalizado o uso de amidos modificados por via
química ou enzimática.
Mas em diversos países foram impostos limites de uso. A partir desse momento
as indústrias alimentares procuraram de novo os amidos nativos, que não tem limite de
uso e permitem identificar os alimentos como naturais.
Os amidos tradicionais, nomeadamente o milho, a mandioca, a batata, o trigo, e
o arroz, já não conseguem dar uma resposta adequada à indústria. (Silva, 1997)
Logo o estudo de amidos nativos não convencionais e com características
específicas tem um caminho aberto, como por exemplo o da castanha.
1.2.4- O Amido da Castanha
Uma série de estudos recentes mostraram que o amido da castanha (Castanea
sativa Mill) apresenta um potencial de aplicação a nível industrial (Demiate, et al 2001,
Correia e Beirão-da-Costa, 2010, Correia, et al 2012, Moreira, et al 2012 e Yoo, et al
2012)
A forma cristalina do amido de castanha (Castanea sativa Miill e Castanea
crenata) foi descrita como do tipo C, mais concretamente do tipo C B (Correia, et al
2012 e Yoo, et al 2012), apresentando uma forma arredondada e oval irregular com um
comprimento variando entre 2 a 19 m, com um tamanho médio entre 9-13 m
(Correia, et al 2012, e Yoo, S-H; et al 2012), dependendo da variedade e método de
isolamento (Castanea sativa Miill e Castanea crenata) e 2.9 a 21.4 m. (Demiate, et al
2001)
O teor de amilose do amido de castanha está descrito como variando desde
19,6% (Castanea crenata) (Takeda, et al 1987), 21,5% (Castanea sativa Mill)
21
(Demiate, et al 2001), 27,8% de amilose aparente e 29,6% de amilose total (Castanea
crenata) (Yoo, et al 2012) até 51,4 a 56,9% (Castanea sativa Mill), variedades Longal e
Martaínha, (Correia, et al 2012)
Estas diferenças reportadas no conteúdo de amilose dos amidos isolados das
castanhas podem estar relacionados com as diferenças nas espécies botânicas, e para a
mesma variedade de plantas com as diferentes variedades, condições de crescimento,
grau de maturação e método de isolamento do amido e pré-tratamento da amostra.
Vários métodos têm sido utilizados para o isolamento do amido das castanhas,
incluindo: despelagem, corte, secagem, moagem e peneiramento (325 USBS), seguido
de tratamento químico com NaOH 0,15M para a sua purificação (Demiate, et al 2001),
sendo o amido obtido com uma pureza de 96%, contendo 0,83% de proteína, 1.1% de
fibra, 1,5% de lípidos e 0,51% de cinzas.
Outros métodos descritos incluem: Método alcalino com baixa tensão de corte
(0.01M NaOH, 20 min, 20ºC, centrifugação, peneiramento (53 m), neutralização,
centrifugação, remoção da camada mucilaginosa na superfície), Método alcalino com
elevada tensão de corte (imersão em água 6h, 20ºC, homogeneização em ultraturrax
2000 rpm, 1 min, centrifugação, peneiramento (53 m) e centrifugação); Método
enzimático com baixa tensão de corte (Protease, pH 7.5, 37ºC, 6h, centrifugação,
peneiramento (53 m) e centrifugação); Método alcalino de baixa tensão de corte com
três peneirações sucessivas (0.0625M NaOH, 5ºC, 24h, peneiração por 180 m (2x)
seguido de 75 m e 53 m, remoção da mucilagem após centrifugação. (Correia e
Beirão-da-Costa, 2010).
De todos os métodos analisados, o último método de extracção alcalina com três
peneirações sucessivas originou amidos com um maior rendimento (LSA - 20%, HSW 18%, LSE – 23%, LSA3S – 26%) e maior grau de pureza (LSA - 90%, HSW - 86%,
LSE – 95%, LSA3S – 97%). No entanto o amido isolado por qualquer um dos métodos
apresentou elevados valores de amido danificado, variando entre 52,3% para o método
LSA3S até 72,6% para o método HSW. No entanto a farinha de castanha já apresentava
um valor elevado de amido danificado (33.2%), sendo provavelmente o resultado do
processo de processamento anterior, pois a castanha após descasque foi seca a 40ºC
durante 24 h para diminuir o conteúdo de humidade de 49% para 30-35%, e após este
período foi seca novamente a 60ºC até reduzir o seu valor de actividade de água para
0,2, processo que demora entre 24 a 30h.
22
Este pré-processamento leva a alterações visíveis nas características do amido tal
como referido pelos autores, pois os grânulos de amido na farinha seca já apresentavam
algumas fracturas, apresentavam vesículas que saiam de dentro dos grânulos de amido,
indicando uma alteração dos grânulos de amido durante o seu pré-processamento
(Correia e Beirão-da-Costa, 2009).
Além destes factores, durante o processo de secagem da farinha de castanha
observou-se o aumento dos açúcares redutores, a diminuição da percentagem de amido,
especialmente às temperaturas de 50 e 60ºC, provavelmente devido à acção das enzimas
amilolíticas presentes na castanha.
O conteúdo de amilose das farinhas secas aumentou entre 33% para a farinha
não tratada até ~60% na farinha seca a 60ºC. Outra alteração significativa nas
propriedades do amido durante o processo de secagem foi o aumento significativo
observado no conteúdo de amido resistente nas farinhas de castanha com o aumento da
temperatura de secagem, chegando a atingir valores de 36 a 47% para as castanhas secas
a 60ºC.
Todos estes dados indicam que o pre-tratamento da farinha de castanha utilizada
para a extracção do amido da castanha resultou em alterações significativas na sua
estrutura bem como nas suas propriedades, por essa razão, os amidos de castanha
obtidos nestes estudos não representam o amido presente nas castanha em fresco.
Um outro método utilizado para o isolamento do amido de castanha envolve um
método de maceração alcalino.
Os frutos descascados foram imersos numa solução de 0,2% NaOH durante 1h,
triturados com um homogeneizador de Waring durante 2 min numa solução de NaOH
0,2% (2x). A pasta foi passada por dois filtros sucessivos de 150 m e 53 m. O resíduo
foi misturado com uma solução de NaOH 0,2% e homogeneizado mais duas vezes,
recolhido, e lavado para remover as proteínas utilizando a solução de NaOH 0,2%, até
ao desaparecimento da camada amarela. O precipitado foi lavado com água e
neutralizado com HCl 1N, lavado com água e centrifugado. O amido assim obtido foi
seco à temperatura ambiente. (Yoo, et al 2012)
Um outro método descrito mais recentemente envolve a extracção do amido da
farinha de castanha com água (1:2 castanha: água), filtração (2x), ressuspensão em água
e sedimentação durante 24 h. Remoção do sobrenadante e lavagem do resíduo com água
várias vezes. (Francisco Chenlo, et al (2011)
23
Neste último caso apenas foram fornecidos os valores do teor de amilose da
preparação resultante (20.5±0.6%).
1.2.5- Métodos de Isolamento de Amido de Fontes Convencionais
O amido pode ser extraído a partir de diferentes fontes vegetais utilizando vários
processos, dependendo da fonte botânica e o destino a dar ao amido. A moagem húmida
é frequentemente utilizada para a produção do amido de cereais, especialmente do trigo
e milho. O propósito da moagem via húmida é a separação do grão nos seus
constituintes químicos, incluindo o amido. Os principais passos no isolamento do amido
dos cereais incluem maceração, moagem e separação. A maceração é o primeiro passo
do processamento crítico na moagem via húmida. Usualmente envolve a utilização de
uma solução aquosa de dióxido de enxofre (SO2) e ácido láctico a um dado pH e
temperatura durante certos períodos de tempo. Os principais objectivos do processo de
maceração são:

Libertar os grânulos na estrutura celular empacotada.

Isolar o amido com o mínimo de danos e pureza máxima

Reduzir ou inibir a actividade de microorganismos indesejáveis.
Após a maceração, os grãos são degerminados por moagem grossa, sendo estes
separados por densidade, dado que o gérmen é menos denso devido aos seus elevados
conteúdo de óleo. O restante material é moído novamente para libertar a maioria do
amido que ficou e outros componentes. O amido pode ser separado dos outros
componentes por centrifugação, baseado na diferença de densidade entre o amido e os
outros componentes como as proteínas.
O isolamento do amido do arroz, comparado com o trigo e o milho, é mais difícil
e portanto mais caro. O amido no endosperma do arroz encontra-se associado com
proteínas que ocorrem como corpos proteico I e II (PBI e PBII). (Adoracion, P.R.,et al
1993).
A PBI é uma prolamina, contabilizando 20% da proteina do arroz, enquanto a
PBII é uma glutelina, contabilizando 60% da proteína total. Ambas as proteínas são
hidrofóbicas e resistem ao inchamento em água a pH neutro. Além disso, a PBII
encontra-se entrecruzada por pontes dissulfeto. (Juliano, 1984)
24
Material proteico não caracterizado está também localizado em pequenas bolsas
rodeando os corpos proteicos bem como os grânulos de amido individuais. (Bechtel e
Pomeranz, 1978)
Para além dos problemas associados às proteínas do arroz, os grânulos
minúsculos do amido do arroz são lentos a sedimentar em água, resultando em perdas
durante a separação e purificação.
O amido do arroz tem sido purificado do endosperma por diversos métodos:
método alcalino, método de detergente e digestão com proteases. (Juliano, 1984,
Maningat, e Juliano, 1979, Maningat, e Juliano, 1980, Morrison, et al 1984)
O método alcalino fornece amidos de elevada pureza. O método de detergente é
também satisfatório na remoção de proteína e fibra do endosperma do arroz.
Para os amidos de tubérculos, tais como o amido de batata, o principal processo
de extracção envolve a imersão do tubérculo, desintegração e centrifugação.
A imersão é realizada numa solução aquosa contendo bissulfito de sódio a pH
controlo para evitar reacções bioquímicas tais como a descoloração dos tubérculos. A
desintegração e centrifugação são utilizadas para separar o amido dos outros
componentes.
Os grânulos de amido não estão uniformemente distribuídos nas paredes
celulares dos tubérculos. Eles podem ser libertados dos tubérculos por ruptura das
paredes celulares. Isto é realizado durante a desintegração dos tubérculos.
O amido pode ser purificado por lavagem, sedimentação e centrifugação. Este
pode ser seco, quimicamente modificado ou enzimaticamente hidrolisado para a
produção de novos produtos (derivados do amido) e para melhorar as suas propriedades
funcionais
O isolamento do amido a partir das sementes de legumes é difícil devido a
presença de proteína insolúvel e floculento e fibra fina, que diminui a sedimentação e
co-assenta com o amido originando um depósito acastanhado. (Hoover, e Sosulski,
1985)
O amido de legumes é isolado por técnicas aquosas como também por “pin
milling” e classificação por corrente de ar. (Reichert e Youngs, 1978)
O processo de purificação do amido, se não realizado com precaução pode levar
a alterações significativas na estrutura e propriedades dos grânulos de amido isolados,
como por exemplo o tratamento térmico dos grânulos de amido a humidade relativa
25
baixa e elevada temperatura, ou em excesso de água a baixas temperaturas por períodos
de tempo prolongados (i.e. anelamento).
O anelamento (do inglês annealing), de acordo com a definição de Jacobs e
Delcour (1996), é um tratamento físico no qual o amido em excesso de água ou em teor
de água intermediário (40% p/p) é exposto durante certo período de tempo, a
temperatura superior à de transição vítrea, mas inferior à sua temperatura de
gelatinização.
O tratamento de anelamento altera a cristalinidade molecular dos grânulos,
provocando um aumento das propriedades de viscosidade o que resulta numa alteração
no perfil de fusão no DSC do amido. (Wischmann e Nissen, 2002)
Em todos os processos de isolamento do amido os grânulos são embebidos e
lavados com água durante um determinado período de tempo logo existe um risco dos
grânulos de amido sofrerem anelamento é portanto importante ter em consideração.
1.3-Enquadramento do Trabalho e Objectivos:
O amido é um dos componentes mais abundantes das castanhas. A forma e as
propriedades funcionais do amido variam amplamente entre e dentro da mesma espécie
botânica, o que resulta em amidos com propriedades diferenciadas mas que podem
também causar problemas de processamento devido a inconsistências no material de
partida. Para além disso as suas propriedades dependem também da sua interacção com
outros constituintes, particularmente água e lípidos.
Ter a capacidade de prever a funcionalidade a partir do conhecimento da sua
estrutura, e explicar de que forma o amido interacciona com os outros principais
constituintes alimentares permanece um desafio. A amilose influencia o empacotamento
da amilopectina em cristalitos e a organização da lamela cristalina dentro dos grânulos,
o que é importante para as propriedades relacionadas com a absorção de água. As
propriedades térmicas e formação de gel parecem estar relacionadas tanto pelo conteúdo
de amilose como pela arquitectura da amilopectina. Enquanto o conteúdo de amilose
tem provavelmente um peso importante nas propriedades funcionais do amido,
variações subtis na arquitectura molecular da amilopectina introduzem incertezas nas
previsões das propriedades funcionais apenas a partir do conteúdo de amilose.
26
A capacidade de relacionar a estrutura dos grânulos de amido com a
adequabilidade para um dado processamento alimentar ou a sua qualidade nutricional
depende não apenas do nosso conhecimento dos factores genéticos e ambientais que
controlam a biossíntese do amido, que por sua vez afectam a morfologia dos grânulos
de amido, mas também de que forma o material é processado.
Investigações recentes utilizando populações geneticamente diversas de
variedades de trigo mostraram que os amidos podem ser quimicamente semelhantes,
mas podem apresentar propriedades funcionais significativamente diferentes.
No entanto de forma a poder relacionar a sua estrutura com o seu
comportamento nos alimentos é necessário que o amido seja isolado destes com a
menor alteração possível na sua estrutura. O método de isolamento do amido dos
alimentos é importante para a sua composição química e funcionalidade. Vários estudos
têm demonstrado a influência do método de isolamento na composição química e
propriedades funcionais dos amidos isolados de diversas fontes botânicas. Dos vários
métodos recentemente descritos para o isolamento do amido da castanha e utilizados
para a sua caracterização química e funcional envolvem métodos de isolamento
alcalinos.
Utilizando soluções alcalinas com concentrações superiores a 0, 24% (p/v), isto
é soluções de NaOH com concentrações molares superiores a 0,06 M, para o isolamento
do amido do arroz, verificou-se um inchamento alcalino dos grânulos, resultando numa
ruptura significativa da morfologia do grânulo associado com um decréscimo da
cristalinidade e entalpia de gelatinização. (Cardoso M. B., et al 2007)
A forma cristalina do tipo B parece ser mais afectada com o tratamento alcalino
que a forma cristalina do tipo A. (Roberta C. S. Thys, et al 2008)
Além disso o pre-tratmento da amostra tem uma influência decisiva nas
características do amido isolado. O aquecimento dos grânulos de amido de batata com
uma percentagem de humidade entre os 52-59% durante 15 min a 61ºC provocou uma
perda de cristalinidade entre 70 a 20%, respectivamente (H. F. ZOBEL, et al 1988),
tendo sido observado uma perda de 20% de cristalinidade quando o amido de batata
com uma percentagem de humidade de 49% foi aquecido a 60ºC durante 15 min. (Erik
Svensson e Ann-Charlotte Eliasson 1995)
Um outro factor a ter em conta durante o processo de purificação do amido é o
efeito do anelamento. O anelamento pode provocar alterações drásticas nas
características de gelatinização.
27
Como resultado do anelamento dos grânulos de amido, a temperatura de
gelatinização é aumentada, a gama de temperaturas de gelatinização são diminuídas e a
entalpia de gelatinização é aumentada.
O anelamento não provoca alterações nos padrões de raios-X. Possiveis
explicações para este fenómeno de anelamento incluem:
(i)
Crescimento e aperfeiçoamento dos cristalitos
(ii)
Alterações das forças de ligação entre e cristalitos e da matriz amorfa.
O anelamento também afecta as características de formação de pastas,
observando-se um aumento da temperatura de início do processo de gelatinização,
menor viscosidade de pico e aumento da viscosidade das pastas de amido após
arrefecimento.
O processo de anelamento pode ocorrer mesmo à temperatura ambiente (25ºC),
embora de forma bastante limitada, mas aumentando claramente com a temperatura, o
tempo do processo e a quantidade de água. (R. F. Tester, et al 1998)
O objectivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um método de isolamento
do amido de castanha utilizando condições suaves para minimizar as alterações na sua
composição química e propriedades funcionais de forma a se comparar a estrutura e
funcionalidade do amido isolado de quatro variedades de castanha, nomeadamente
Longal, Martaínha, Lada e Judia.
A caracterização estrutural do amido e a sua relação com as propriedades
funcionais do mesmo, ajudará a compreender o comportamento das diferentes
variedades de castanha quando processadas quer para consumo humano (processo de
cozimento e processo de assamento), bem como a nível industrial para o seu
processamento para a produção de marron glacé, o qual envolve tecnologicamente o
processamento térmico das castanhas.
28
2-Materiais e Métodos
29
2.1-Extracção e Purificação do Amido das Castanhas
Para a extracção e purificação do amido das castanhas utilizaram-se castanhas de
4 variedades, Longal, Martaínha, Lada e Judia.
As castanhas foram descascadas, despeladas, cortada em quatro e liofilizadas.
Após liofilização as castanhas foram moídas num moinho de café para obter a
farinha de castanha. A farinha de castanha (25g) foi misturada com 250 mL de uma
solução aquosa de bissulfito de sódio (25 mM) e deixado a humedecer a farinha durante
1h à temperatura ambiente. Após este período a farinha foi homogeneizada no
liquidificador de Waring durante 3 minutos à potência máxima. A mistura foi
transferida para um copo de decantação, e deixada a sedimentar, tendo-se observado a
formação de duas camadas com coloração distinta, uma branca que depositou na parte
inferior e uma castanha que depositou na parte superior. O líquido foi separado por
decantação e a camada castanha foi removida por raspagem cuidada. O amido foi
purificado por decantações sucessivas após ressuspensão em 250 mL de água (8 vezes).
Após purificação o amido foi filtrado num kitasato com um funil de buckner
através de uma gaze, tendo sido o material lavado com 250 mL de etanol a 95%. O
material foi seco à temperatura ambiente. O material obtido foi posteriormente moído
num almofariz e peneirada através de um peneiro com um crivo de 0,108 mm.
2.2- Caracterização Química do Amido Isolado e Purificado da Castanha.
O amido isolado e purificado a partir das diferentes variedades de castanha após
secagem em estufa foi caracterizado quimicamente relativamente ao seu teor em
humidade, amilose, proteína e fósforo.
30
2.2.1 - Determinação do Teor de Humidade
A determinação do teor de humidade do amido foi efectuada gravimetricamente
por secagem em estufa a 130ºC durante duas horas (peso constante).
2.2.2 - Determinação do Teor de Amido Total e Amido Danificado
A determinação do conteúdo total de amido total (K-TSTA) e amido danificado
(K-SDAM) isolado das castanhas foi determinado enzimaticamente utilizando os kit‟s
enzimáticos da Megazyme, de acordo com os métodos AACC (Method 76.13) e AACC
Method 76-31, respectivamente.
2.2.2 - Determinação da Percentagem de Amilose Aparente e Amilose
Para a determinação da percentagem de amilose aparente e amilose dos amidos
isolados a partir das diferentes variedades de castanha estudadas utilizou-se o método
colorimétrico baseado na complexação do iodo pelas moléculas de amilose descrito por
Chrasil (1987). O teor de amilose aparente e amilose total foi determinado através da
ligação de iodo sem e com a extracção de lípidos com 85% de metanol,
respectivamente, sendo o teor de amilose complexada com lípidos calculado por
diferença entre o teor de amilose total e amilose aparente, quando estes apresentaram
valores significativamente diferentes.
Para a determinação do conteúdo de amilose aparente, pesaram-se 20 mg de
amido e adicionaram-se 5 mL de dimetilssulfóxido (DMSO). A mistura foi aquecida a
100ºC durante 1h num banho de água, com agitação de 15 em 15 min.
Para a determinação do conteúdo de amido realizou-se a extracção dos lípidos
do amido por extracção com uma solução de 85% de metanol. Pesaram-se 20 mg de
31
amido, adicionaram-se 5 mL da solução de 85% de metanol. Aqueceu-se a mistura a
60ºC durante 30 min, agitando-se de 5 em 5 minutos por forma a ressuspender o amido.
Após este período, a mistura foi centrifugada a 6000 rpm durante 10 min. A
solução sobrenadante foi separada por decantação. O processo de extracção foi repetido
mais duas vezes. Após a extracção dos lípidos adicionou-se 5 mL de DMSO, e o amido
foi solubilizado por aquecimento durante 100ºC durante 1h num banho de água, com
agitação de 15 em 15 min.
A 100 L da solução de amido solubilizado em DMSO foram adicionados 5 mL
de uma solução a 0,5% de ácido tricloroacético. Após mistura foram adicionados 50 L
de uma solução 0,01N de I2 em KI (1.27 g de I 2/L + 3 g de KI/L) e agitados
imediatamente. A cor azul desenvolvida foi determinada a 620 nm após 30 min a 25ºC.
A quantificação da amilose foi realizada através da utilização de uma curva de
calibração utilizando a amilose da batata (Fluka, ref. 10130) como padrão. O método é
linear na gama de concentração de amilose até 2,5 mg de amilose/mL (Figura 13).
1,2
Abs 620 nm
1,0
y = 3,9551x + 0,0059
R² = 0,9983
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
Amilose (mg/mL)
Figura 13 – Recta de calibração típica para a determinação do conteúdo de amilose pelo
método descrito por Chrasil (1987)
32
2.2.3 – Determinação do teor de proteína e fósforo.
A determinação do teor em proteína e fósforo foi realizada por determinação do
teor em azoto e fosforo após digestão ácida de acordo com Novozamsky et al (1983)
Determinação do N total no digerido foi efectuada por espetrofotometria de
absorção molecular em analisador de fluxo segmentado (SanPlus, Skalar, Breda,
Holanda), pela reação de Berthelot, adaptado de Houba et al. (1994). A determinação do
P total no digerido foi realizada por espetrofotometria de absorção molecular em
analisador de fluxo segmentado (SanPlus, Skalar, Breda, Holanda), pelo método do
molibdato-ácido ascóbico, adaptado de Coutinho (1996)
2.3 – Determinação da Morfologia e Dimensões dos Grânulos de Amido por
Microscopia Electrónica de Varrimento (SEM).
Para a obtenção das fotografias de microscopia electrónica, as amostras de
amido seco foram suspensas em água destilada durante 24 h e ocasionalmente sonicada
(2 min). Uma gota da suspensão foi aplicada em cola de carbono e seca ao ar. A
observação foi realizada num microscópico SEM/ESEM FEI QUANTA – 400 a uma
voltagem de aceleração de 12,5 kV a uma pressão de 6 mbar (modo ambiental).
A determinação do diâmetro dos grânulos de amido foi determinada utilizando
um software de análise de imagem (ImageTool for Windows Versão 3.0), tendo sido
sempre utilizado o diâmetro superior dos grânulos de amido. Para a determinação do
valor médio do diâmetro dos grânulos de amido foram utilizados pelos menos 20
grânulos de amido.
33
2.4-Determinação da Cristalinidade dos grânulos de Amido por Difractometria de
Raio- X
A cristalinidade dos grânulos de amido foi determinada com um difractómetro
de raios X (PANalytical modelo X‟Perto PRO com detector X‟Celerator) com uma
fonte de raios X de cobre KR. As amostras de amido foram preparadas num portaamostras padrão, sendo utilizado o modo rotativo (spinner). As amostras em pó foram
expostas a uma radiação de raios X (6kV e 40mA). A região de varrimento do ângulo de
difracção 2 foi de 4-60º, e a velocidade de varrimento foi de 0,05º/s. A aquisição foi
efectuada na geometria Bragg-Bentano.
A determinação quantitativa da percentagem de cristalinidade foi realizada
utilizando a aproximação do defeito de cristal, no qual a área da totalidade do espectro
de difracção é calculada (At) e a área dos vários picos cristalinos observados no espectro
são calculados (Ac) por conexão dos dois pontos de intensidade mínima observados em
cada um dos picos (Figura 14), sendo a percentagem de cristalinidade calculada através
da seguinte fórmula:
34
Figura 14 – Exemplificação do cálculo do grau de cristalinidade pelo método do defeito
de cristal. Cálculo de área total do espectro de raio-X (At, figura superior) e cálculo da
área cristalina (Aci, figura inferior).
2.5-Estudo do Efeito do Teor de Humidade na Cristalinidade dos Grânulos de
Amido.
O teor de humidade dos grânulos de amido foi manipulada por colocação do
amido em diferentes atmosferas com uma humidade relativa de equilíbrio conhecidas e
constantes, as quais foram obtidas por utilização de água (HRE/100=1) e soluções
saturadas de NaCl (%HRE/100=0,7541), Mg(NO3)2.6H2O (HRE/100=0,5447) e NaOH
(HRE/100=0,0698). A massa de amido foi monitorizada diariamente até se obter um
peso constante (cerca de 5 dias). O teor de humidade das amostras das diferentes
amostras de amido foi determinada pelo método descrito em 2.2.1, e o espectro de
difracção de raios X foi determinado pelo métodos descrito em 2.4.
35
2.6-Determinação das Características de Gelatinização por Calorimetria de
Varrimento Diferencial
A temperatura de gelatinização e a entalpia de gelatinização durante o
aquecimento foram determinados utilizando um calorímetro de varrimento diferencial
(DSC SETERAM 131, França). Cerca de 8 mg de amido e 24 L de água foram
adicionados em cadinhos de alumínio e hermeticamente fechados. As misturas foram
incubadas à temperatura ambiente durante 24 h. Um cadinho vazio foi utilizado como
referencia. A temperatura de varrimento foi aumentada desde 25ºC até 120ºC a
10ºC/min. A temperatura de inicio de gelatinização (T0), a temperatura do máximo do
máximo de gelatinização (Tp) e a entalpia de gelatinização (H) foi obtida por análise
dos dados no software do instrumento.
A amplitude da temperatura de gelatinização R e o índice de altura do pico, PHI
foram calculados de acordo com o método descrito por Krueger et al. (1987)
2.7 – Comportamento de Inchamento e Amido Solubilizado.
O comportamento de inchamento dos grânulos de amido de castanha foi
determinado pelo método de Li and Yeh (2001). As suspensões de amido a 1% (w/v)
foram colocadas em tubos de ensaio rolhados de 10 mL e os tubos foram aquecidos a
50, 60, 70, 80 e 90ºC durante 30 min, num banho de água, com ressuspensão do
material depositado cada 5 min. Após aquecimento, os tubos foram rapidamente
arrefecidos à temperatura ambiente e centrifugados a 4500 rpm durante 15 min. O
sobrenadante foi separado, e o amido inchado precipitado foi pesado. O amido
36
solubilizado (SS do inglês “solubilized starch”) foi determinado pela razão do conteúdo
total de açúcares no sobrenadante, expressos como anidroglucose, determinado pelo
método do fenol-ácido sulfúrico (Dubois, M.; et al 1956), relativamente à massa de
amido seco. O poder de inchamento (SP, g/g, do inglês swelling power) foi calculado a
partir da seguinte fórmula:
2.8 – Determinação dos Açúcares Totais pelo Método do Fenol-Ácido Sulfurico.
O conteúdo em açúcares totais do material dissolvido no sobrenadante foi
estimado pelo método colorimétrico do fenol-ácido sulfúrico (Dubois et al., 1956).
Adicionaram-se 25 L da solução sobrenadante resultante do processo de
gelatinização de amido a um tubo de ensaio de 25 mL. Adicionaram-se 200 L de uma
solução de fenol a 5%. Agitou-se os conteúdos dos tubos. Adicionou-se 1 mL de ácido
sulfúrico concentrado directamente sobre a superfície da solução contida no tubo,
deixando-se em repouso durante 10 min. Após este período a solução foi agitada e
deixada a repousar mais 30 min à temperatura ambiente. A absorvância foi determinada
a 490 nm utilizando cuvettes de plástico de 1 mL.
Para a quantificação dos açúcares foi construída uma recta de calibração de
glucose com concentrações entre 12,5mg/mL e 125 mg/mL. Os resultados foram
expressos em anidroaçúcares (factor de conversão = 0,9)
37
1,00
y = 49,712x + 0,0109
R² = 0,9995
Abs 490 nm
0,75
0,50
0,25
0,00
0
0,005
0,01
0,015
0,02
Anidroglucose (mg)
Figura 15 – Recta de calibração típica para a determinação do conteúdo de açúcares
totais, expressos como anidroaçúcares pelo método descrito por Dubois et al. (1956).
2.9 – Determinação da Amilose Lixiviada.
O conteúdo de amilose lixivida para a solução durante o processo de
gelatinização foi determinado utilizando o método colorimétrico descrito por Chrasil
(1987). A 100 L da solução sobrenadante resultante do processo de gelatinização do
amido foram adicionados 5 mL de uma solução a 0,5% de ácido tricloroacético. Após
mistura foram adicionados 50 L de uma solução 0,01N de I2 em KI (1.27 g de I 2/L + 3
g de KI/L) e agitados imediatamente. A cor azul desenvolvida foi determinada a 620 nm
após 30 min a 25ºC. A quantificação da amilose foi realizada através da utilização de
uma curva de calibração utilizando a amilose da batata (Fluka, ref. 10130) como padrão.
O método é linear na gama de concentração de amilose até 2,5 mg de amilose/mL.
38
2.11-Determinação da Organização do Exterior dos grânulos de Amido por ATRFTIR
Utilizando o acessório de Reflectância Total Atenuada (ATR), o feixe de
radiação infravermelho atravessa um prisma que está em contacto com a amostra, sendo
reflectido internamente do príncipio ao fim do cristal. As condições para a reflexão total
interna ocorrem apenas quando seni > n2/n1, onde i é o ângulo de incidência na
entrada do prisma, n1 é o índice de refracção do material do prisma (neste caso
diamante) e n2 é o índice de refracção da amostra. Nestas condições uma onda
evanescente penetra na amostra sendo capaz de interacionar com ela para além da
interface prisma-amostra, levando à absorção de radiação do feixe de infravermelho. A
intensidade da absorção depende em primeiro lugar do bom contacto entre a amostra e o
prisma, e em segundo lugar da profundidade de penetração da onde evanescente. O
ATR é frequentemente considerado como um método de superfície. A profundidade de
penetração (dp) é definida como a distancia na qual o campo é reduzido por um factor
de 1/e, e é expresso por (Harrick NJ., 1967):
onde
é o comprimento de onda da luz incidente, i é o ângulo de incidência, n1 e n2
são os índices de refracção do cristal de ATR e da amostra, respectivamente.
Considerando i=45º, n1=2,4 para o diamante, e n2~1,5, a relação anterior pode ser
simplificada para:
dp~0,2
A profundidade de penetração está directamente relacionada com o comprimento de
onda. Quando maior o comprimento de onda, maior a profundidade de penetração.
39
Os polissacarídeos como o amido absorvem na região entre 1200-800 cm-1, isto
é a comprimentos de onda entre 8 e 12 m. Nesta região a profundidade de penetração
média é de ~2m.
Os especrtros de FTIR foram obtidos num espectrómetro Unicam Professional
Series com um detector de DTGS equipado com dispositivo de ATR de diamante de
reflectancia única (angulo de incidência de 45º) (golden gate cell, Graseby-Specac Ltd,
Orpington, UK). Para cada medição foram efectuados 128 scans com uma resolução de
4 cm-1.
2.12- Determinação do Perfil de Peso Molecular da Amilopectina e Amilose por
Cromatografia de Exclusão Molecular
Para a determinação do perfil de peso moleculares da amilopectina e amilose foi
realizada por cromatografia de exclusão molecular utilizando três colunas em série
PolySep-GFC-P 5000 (300 mm x 7,8 mm x 8m, Phenomenex, limite de exclusão 4
MDa, pululanas), Shodex OH pak SB804 HQ (300 mm x 7,8 mm x 8 m, Shodex,
limite de exclusão 1 MDa, pululanas) e TSKgel G4000SWXL (300 mm x 7,8 mm x 8
m, TosoHaas, limite de exclusão 700 kDa, dextranas) e o eluente foi monitorizado
continuamente utilizando um detector de índice de refracção (RefractoMonitor III,
LDC-Milton-Roy). O eluente utilizado foi uma solução tampão de acetato de amónio 25
mM contendo 0,02% de azida de sódio. O Fluxo utilizado foi de 0,4 mL/min e a
temperatura das colunas foram mantidas a 40ºC durante a eluição. O eluente foi
recolhido com um colector de fracções, em fracções de 0,4 mL. As fracções foram
analisadas para o conteúdo de açúcares totais pelo método do fenol-ácido sulfúrico
(Dubois et al., 1956), quantidade de amilose (Chrasil, J., 1987), os espectros das
40
fracções foram adquiridos entre 400 e 700 nm para a determinação do comprimento de
onda máximo de absorção do complexo amido-iodo.
Para a solubilização do amido foram utilizados 25 mg de amostra e esta foi
dissolvida numa solução de DMSO:água 90:10 e aquecido a 100ºC durante 1h com
agitação de 10 em 10 minutos. O volume de injecção foi 1 mL. O volume de exclusão e
volume total foram calibrados com padrões de dextranas e glucose, respectivamente.
2.13- Determinação do Perfil de Viscosidade durante a Gelatinização e Gelificação.
O perfil de viscosidade durante a formação de pastas de amido foi analisado
utilizando o STARCH PASTING CELL (TA Intruments, UK), acoplado num reómetro
AR1000 (TA instruments, UK). Para a análise utilizaram-se 3 g de amido por 25 mL de
água. A amostra foi pré-condicionada com um pré-shear a 160 s-1 durante 30 segundos
após a temperatura estabilizar a 30ºC.
Após este período a velocidade de corte foi reduzida a 60 s-1 e mantida durante
30 s a 30ºC. A temperatura foi aumentada de 30 a 90ºC em 4 min, mantendo a
velocidade de corte a 60 s-1, e mantida a 90ºC durante mais 6 min. Após este período a
temperatura foi diminuída para 30ºC em 4 min, e mantida a 30ºC durante mais 5 min. A
velocidade de corte foi sempre mantida a 60 s-1.
Os parâmetros de viscosidade obtidos durante a formação das pastas de amido
estão descritos na Figura 16.
41
Temperatura Máximo Viscosidade
Viscosidade Final
Quebra
Assentamento
Viscosidade Mínima
Temperatura Gelatinização
Temperatura (ºC)
Viscosidade (Pa.s)
Máximo Viscosidade
Tempo (min)
Figura 16 – Representação do perfil de viscosidade durante a formação de pastas de
amido, e dos parâmetros obtidos para a quantificação do seu comportamento.
2.13- Análise Estatística.
Os resultados obtidos foram analisados estatisticamente utilizando a ANOVA de
um factor ou a ANOVA factorial dependendo dos resultados a analisar, utilizando o
Software Statistica 8.0. As médias signifivativamente diferentes foram testadas
utilizando teste post-hoc Fischer LS. O nível de significância para todos os testes
estatísticos foi de 95%.
42
3-Discução e Resultados
43
3.1-Rendimento e Composição Química do Amido Isolado das Diferentes
Variedades de Castanha.
Os amidos de castanha obtidos após isolamento e purificação por decantações
sucessivas da farinha da castanha apresentaram uma cor branca característica do amido
(Figura 17).
Figura 17 – Aspecto do amido isolado das diferentes variedades de castanha estudados.
Na Tabela 3, encontra-se descrito o rendimento de amido obtido relativamente à
massa de farinha utilizada para a extracção. A percentagem de amido recuperado após
o procedimento de purificação utilizado variou entre 34 a 51% da massa de farinha de
44
castanha, o que representará cerca de 49 a 71% do teor de amido provável das
castanhas (considerando um teor de 35% de amido e um teor de água de 50%). (Silva,
1997)
Tabela 3 – Rendimento de Extracção e Composição Química do Amido Isolado das
Diferentes Variedades de Castanha.
Variedade
Rendimento (%)
Humidade
Proteína (%)a
Fosforo (%)
(%)
Longal
48.4
12,4±0,3
0,48±0,02
0,00110±0,00001
Martainha
34.1
12,6±0,4
0,51±0,02
0,00098±0,00001
Lada
51.3
10,5±0,4
0,60±0,01
0,00070±0,00001
Judia
45.7
12,2±0,2
0,39±0,02
0,00016±0,00001
a
%Proteína = %Azoto x 6.25
Tabela 4 – Amido Total e Amido Danificado Isolado das Diferentes Variedades de
Castanha.
Variedade
Amido Total (%)a)
Amido Danificado (%)b)
Longal
93,2±1,1a
17,6±1,0a
Martaína
86,8±0,2ª,b
11,4±0,1ª,b
Lada
92,6±0,8b,c
19,2±0,8b,c
Judia
79,7±0,1ª,b,c
29,8±0,3ª,b,c
ANOVA
0,00019
0,00017
a)
Expresso em peso seco; b) Expresso ao conteúdo de amido total em peso seco
45
Como se pode observar a partir da Tabela 4, o teor de amido das preparações
obtidas a partir das variedades Longal e Lada foi cerca de 93%, tendo sido de 87% para
o isolado a partir da variedade Martaínha e cerca de 80% para o amido isolado a partir
da variedade Judia. Estes resultados, juntamente com a percentagem de proteína
presente nos preparados mostram que os amidos foram isolados das diferentes
variedades de castanha com elevado grau de pureza. Este método desenvolvido permite
o isolamento do amido de castanha com elevado grau de pureza e com alterações muito
pouco significativas na sua estrutura pelo menos no que diz respeito ao amido
danificado.
O teor de humidade dos amidos das castanhas equilibrados ao ar variou entre
10,5 e 12,6%. Este teor em humidade está de acordo com o encontrado para outros
amidos isolados de outras fontes vegetais, em que se verifica que o teor de humidade
dos amidos de cereais equilibrados ao ar apresentam um teor de humidade entre 10-12%
e os amidos de raízes e tubérculos variam entre 14-18%. (Richard et al, 2004)
O amido isolado das diferentes variedades de castanha apresentou um baixo teor
em proteína (Tabela 3), parâmetro indicativo de uma elevada pureza do material obtido.
O amido isolado das diferentes variedades de castanha apresentou um baixo teor
em fósforo que variou entre 0,00016 e 0,0011% (Tabela 3). Praticamente todos os
amidos estudados apresentam algum teor em fósforo.
Este fosforo pode ser derivado dos fosfolípidos mas pode estar também presente
no amido como monoesteres de fosfato ligados às moléculas de amilopectina, como por
exemplo o amido de batata que pode conter até 0,09% de fosforo e alguns amidos
também contem fosfato inorganico
46
Tabela 5 – Conteúdo de Amilose Aparente e Amilose dos Amidos Isolados das
Diferentes Variedades de Castanhaa).
Variedade
Amilose
Amilose (%)
Amilose-Lipido (%)
Aparente (%)
Longal
24,7±0,9ª
26,6±1,3ª
nsd#
Martaínha
24,8±0,8b
28,8±0,8ª,b
3,4 (5,2;1,6)¥ (p<0.0008)
Lada
22,9±1,1
24,0±1,2ª,b,c
nsd#
Judia
21,0±1,2ª,b
26,8±0,5c
4,3 (6,1;2,5) ¥ (p<0.00003)
Resultados da ANOVA Factorial
a)
Variedade
p<0,00099
Tipo de Amilose
p<0,00001
Interacção
p<0,0153
Expressos em relação ao conteúdo de amido. Para cada coluna, a é significativamente
diferente dos outros a‟s (p<0.05), Fisher LSD post-hoc.;
aparente e amilose não são significativamente diferentes.
#
¥
- O conteúdo de amilose
- Intervalo de confiança a
95% para a diferença entre o conteúdo em amilose aparente e conteúdo em amilose dos
amidos.
A percentagem de amilose aparente dos amidos de castanha isolados das
diferentes variedades variou entre 21,0 e 24,8% (Tabela 5). O amido isolado da
variedade Longal e Martaínha apresentaram um conteúdo de amilose aparente
significativamente superior às outras variedades, sendo o amido isolado da variedade
Judia aquele que apresentou um conteúdo de amilose aparente inferior (Tabela 5).
A amilose presente nos grânulos de amido pode estar na forma de complexo
47
amilose-lípido e desta forma diminuir a capacidade da amilose complexar o iodo,
levando a uma subestimativa do verdadeiro conteúdo em amilose dos grânulos de amido
(BoIling e Baya, 1975). Além disso, a presença de amilose complexada com lípidos
pode alterar significativamente o comportamento dos grânulos de amido durante o
processo de inchamento dos grânulos em água quente, geltinização e gelificação. Para
determinar o conteúdo de amilose, e por diferença estimar o conteúdo de amilose
presente na forma de complexos amilose-lípidos, efectuou-se a extracção dos lípidos
potencialmente presentes no amido com uma solução de metanol a 85% (Chasil, 1987)
e o teor de amilose foi quantificado após solubilização do amido. Como se pode
observar na Tabela 5, para o amido isolado das variedades Longal e Lada, o conteúdo
de amilose e de amilose aparente não apresentaram diferenças significativas. No entanto
para o amido isolado das variedades Martainha e Judia, o conteúdo de amilose e de
amilose aparente foi significativamente diferente. Isto significa que o amido isolado das
variedades Martaínha e Judia apresentou amilose complexada com lípidos.
A percentagem de amilose dos grânulos de amido é dependente da origem
botânica do amido, com os amidos cerosos apresentado conteúdos de amilose inferiores
a 15%, os amidos “normais” apresentando conteúdos de amilose entre 20-35% e os
amidos com elevado conteúdo de amilose valores superiores a 40%. (Buléon, et al
1998)
É de referir no entanto que a determinação do teor de amilose através do método
colorimétrico pode sofrer interferência do conteúdo de amilopectina (BoIling e El Baya
1975) e pela estrutura da amilopectina (Morrison e Karkalas, 1990) dado que as cadeias
laterais mais compridas presentes na amilopectina também podem complexar o iodo
contribuindo para a cor azul desenvolvida por um amido em particular. (Morrison e
Karkalas, 1990)
48
A capacidade da amilose formar complexos de inclusão com o iodo é
comumente utilizada para a caracterização do amido das diferentes fontes botânicas
(Knutson, 1999). Yu, Houtman e Atalla (1996) demonstraram que as estruturas
primárias das cadeias de poliiodeto são compostas por subunidades de I 3- e I5 combinadas para formar quatro cadeias dominantes de poliiodetos (I93-, I113-, I133- e I153-)
que originam diferentes espectros de absorção quando complexados com a amilose. Os
máximos de absorvância desses complexos são 480-510, 610-640, 690-720 e 730-760
nm, respectivamente.
Estes espectros sobrepõem-se para originar o espectro característico do
complexo amilose-iodo. Variações na concentração de iodo alteram as proporções
relativas destas cadeias e a sua estrutura. Também, o tamanho das cadeias de 1,4-αglucana disponível para a formação do complexo influencia as proporções relativas dos
espectros individuais. O equilíbrio para a formação do complexo é altamente
complicado, dependendo quer do tamanho das cadeias de amilose bem como do
tamanho da cadeia de iodeto.
Todas as α-glucanas formam complexos de inclusão helicoidais com o iodo,
sendo a extensão de ligação do iodo dependente do grau de formação de hélices de uma
amilose em particular. Uma hélice capaz de formar complexos de inclusão com o iodo
tem de conter seis unidades de glucose por volta (Gidley e Bulpin, 1987).
À medida que a cadeia da glucana aumenta, e desta forma o número de voltas da
hélice aumenta, aumenta o número de moléculas de iodo que poder ser acomodadas no
complexo, aumentando a capacidade de ligação do iodo. O aumento da capacidade de
complexação do iodo provoca um deslocamento do máximo de absorção do espectro,
havendo uma proporcionalidade entre 1/
max
e 1/DP até um DP de cerca de 100 (Banks,
Greenwood e Khan, 1971; Bailey e Whelan, 1961), tendo sido estimado um limite de
49
de 642-650 nm (Banks et aI., 1971; John, Schmidt e Kneifel, 1983). Bailey e
max
Whelan (1961) e Pfannemuller, Mayerhofer e Schulz (1969) demonstraram que a
absortividade do complexo aumenta com o aumento da cadeia de -D-glucana, sendo o
aumento grande para baixos DP‟s, mas diminuindo progressivamente acima de DP 100.
Na Figura 18 de a) a d) apresentam-se os espectros de absorção obtido para os
amidos isolados das diferentes variedades de castanha. Como se pode observar para as
variedades Longal, Martaínha e Judia, os espectros obtido apresentam um máximo de
absorção a 608 nm, no entanto para a variedade Lada o máximo de absorção ocorreu a
602 nm. Estes resultados sugerem que a amilose presente no amido da variedade Lada
apresenta um DP inferior à amilose presente no amido das varidades Longal, Martaínha
e Judia.
a)
b)
0,35
0,40
0,30
0,30
0,25
Absorvância
Absorvância
608 nm
608 nm
0,35
0,25
0,20
0,15
0,10
0,20
0,15
0,10
0,05
0,05
0,00
0,00
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
400
900
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
800
850
900
Comprimento de Onda (nm)
Comprimento de Onda (nm)
c)
d)
0,45
0,35
602 nm
608 nm
0,40
0,30
0,35
Absorvância
Absorvância
0,25
0,20
0,15
0,10
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,05
0,00
0,00
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
400
Comprimento de Onda (nm)
450
500
550
600
650
700
750
Comprimento de Onda (nm)
Figura 18 – Espectro de visível do complexo amido-iodo para o amido isolado da
variedade: a) Longal; b) Martaínha; c) Lada; d) Judia
50
3.2 – Morfologia dos Grânulos de Amido
Os grânulos de amidos isolados de diferentes fontes botânicas apresentam uma
morfologia característica (Jane, et al 1994; Ao e Jane, 2007; Perera, et al 2001;
Raosavljevic, et al 1998; Gallant e Bouchet . 1986; Hall e Sayre, 1970).
A morfologia dos grânulos de amido isolados das diferentes variedades de
castanha foi analisada por microscopia electrónica de varrimento (Figura 18). Os
amidos isolados das diferentes variedades de castanha apresentam formas ovais e
esféricas irregulares.
Existe uma dispersão de tamanhos como se pode visualizar na Figura 18. A
partir da análise qualitativa do tamanho dos grânulos de amido não existem diferenças
notórias no tamanho dos grânulos de amidos das diferentes variedades, embora
aparentemente o amido isolado a partir da variedade Judia apresente uma maior
proporção de grânulos de amido de dimensões reduzidas.
Podemos observar também que o amido isolado pelo método utilizado não
danifica os grânulos de amido, já que nas fotografias de SEM não existe a evidência de
grânulos de amido danificados.
O tamanho dos grânulos de amido isolados a partir das diferentes variedades de
castanha apresentou um valor médio de 11 m, tendo-se observado diâmetro de
grânulos de amido desde 4 m (menor valor determinado a partir das imagens de SEM)
até 21 m (maior valor determinado a partir das imagens de SEM).
Os diâmetros dos grânulos de amido isolados a partir do trigo variam entre 2– 3
μm para a fracção B do amido de trigo e 22 – 36 μm para a fracção A, para a batata
foram descritos valores que variam entre 15 – 75 μm, para o amido de milho entre 5– 20
μm, e para o amido de arroz o diâmetro dos grânulos de amido variam entre 3 – 8 μm.
51
(Raosavljevic, et al 1998; Zhao e Whistler, 1994; Yanez, et al 1986; Irving, et al 1981;
Sugimoto, et al 1981)
a
b
c
d
Figura 18 – Fotografias de Microscopia Electrónica de Varrimento dos Grânulos de
amidos isolados a partir das variedades de castanha a) Longal, b) Martaínha; c) Lada; d)
Judia
52
3.3-Criatalinidade dos Grânulos de Amido, e Efeito do Teor de Água no Grau de
Cristalinidade
Os grânulos de amido, dependendo da sua origem botânica e composição (razão
amlose/amilopectina, comprimento das cadeias laterais de amilopectina), exibem dois
tipos de padrões de difracção de raios-X, que estão relacionadas com as duas formas
cristalinas polimórficas: o Tipo-A principalmente encontrados em amidos de cereais e o
Tipo-B observado em amidos de tubérculos e amidos com elevados conteúdos de
amilose (Zobel, 1988; Buleon, 1998). Outra forma polimórfica está descrita (designada
de tipo C) que foi demonstrada ser derivada da coexistência de cristais A e B nos
grânulos de amido. (Buleon, et al 1998)
O grau de cristalinidade, que é definido como a percentagem das regiões
cristalinas relativamente ao material total, é um parâmetro muito importante já que este
influencia as propriedades físicas, mecânicas e tecnológicas do amido. Uma elevada
cristalinidade resulta em elevadas temperaturas de gelatinização. (Defloor II, et al 1998)
e correspondentemente a maiores máximos de viscosidade. Na Figura 19, apresentam-se
os padrões de difracção de raios X obtidos para os amidos isolados a partir das
variedades de castanha estudadas.
53
a
b
4500
4000
4000
3500
Intensidade (cps)
Intensidade (cps)
3500
3000
2500
2000
1500
1000
3000
2500
2000
1500
1000
500
500
0
0
5
10
15
20
25
5
30
10
2 (graus)
c
20
25
30
d
4500
4500
4000
4000
3500
3500
Intensidade (cps)
Intensidade (cps)
15
2 (graus)
3000
2500
2000
1500
1000
500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
5
10
15
20
25
30
5
2 (graus)
10
15
20
25
30
2 (graus)
Figura 19 – Espectro de difracção de raios-X dos amidos isolados das variedades de
castanha: a – Longal; b – Martaínha; c – Lada; d – Judia
Os amidos isolados a partir das diferentes variedades de castanha apresentam um
padrão de difracção de raios X do tipo B. Não existem diferenças significativas nos
espectros de raios X do amido isolado a partir das diferentes variedades de castanha.
Os grânulos de amido com moléculas de amilopectina com cadeias laterais
curtas (DP 23-29) apresentam um padrão de difracção de raios-X do tipo A.
Outros grânulos de amido contendo moléculas de amilopectina com cadeias laterais
compridas (DP 30-44) apresentam um padrão de difracção de raios X do tipo B.
54
Os grânulos de amido contendo moléculas de amilopectina com cadeia laterais
entre os dois (DP 26-30) apresentam um padrão de difracção de raios X de tipo C.
(Hizukuri, et al 1983 e Hizukuri, 1985)
Os espectros de raios-X do amido isolado a partir das diferentes variedades de
castanha permitem especular que as moléculas de amilopectina presentes nos grânulos
de amido da castanha apresentam cadeias laterais compridas, como o observado para as
amilopectinas isoladas a partir de grânulos de amido com uma cristalinidade do tipo B.
Como se pode observar na Tabela 6, o grau de cristalinidade dos amidos
isolados a partir das diferentes variedades de castanha, e previamente equilibradas numa
atmosfera com água (HRE=100%) até peso constante não diferiu significativamente
para os amidos isolados a partir das diferentes variedades de castanha, variando entre
44,8% até 51,7%, para uma percentagem de humidade dos amidos entre 28,9% e 30,9%.
Como referido no capítulo da introdução, a cristalinidade dos grânulos de amido
isolados da castanha foram previamente descritos como sendo do tipo C. A diferença
nos resultados obtidos devem-se certamente ao isolamento do amido sob condições
alcalinas, bem como o pre-tratamento térmico efectuado à farinha de castanha
previamente ao isolamento do amido.
55
Tabela 6 – Teor de água e grau de cristalinidade dos amidos isolados das diferentes
variedades de castanha equilibradas em ambientes de humidade relativa de equilíbrio
constante e conhecido
Variedade
%HRE/100
%Humidade
Grau de
Cristalinidade
Longal
1,0
28,9
50,7
0,7541
18,9
36,9
0,5447
15,4
29,5
0,0698
5,1
8,9
1,0
30,9
44,8
0,7541
20,0
34,4
0,5447
15,0
29,3
0,0698
5,6
10,7
1,0
30,7
51,7
0,7541
17,6
36,8
0,5447
14,0
28,9
0,0698
5,7
12,7
1,0
29,0
47,8
0,7541
20,4
32,9
0,5447
15,5
30,7
0,0698
4,9
11,8
Martaínha
Lada
Judia
56
A diminuição do teor de água dos amidos, realizada por incubação prévia dos
amidos em atmosferas com uma humidade relativa decrescente (%HRE/100=0.7541
(NaCl); 0,5447 (Mg(NO3)2.6H2O); 0,0698 (NaOH)) até peso constante, levou à
diminuição da percentagem de cristalinidade dos diferentes amidos numa extensão
muito semelhante (Figura 20 e Tabela 6).
a
5
b
10
15
20
25
30
5
10
c
5
15
20
25
30
25
30
2 (graus)
2 (graus)
d
10
15
20
2 (graus)
25
30
5
10
15
20
2 (graus)
Figura 20 – Efeito do teor de água no espectro de difracção de raios-X dos amidos
isolados das variedades de castanha: a – Longal; b – Martaínha; c – Lada; d – Judia
Existe uma correlação significativa entre o teor de humidade dos amidos
isolados das diferentes variedades de castanha estudada e o grau de cristalinidade dos
57
mesmos (Figura 21). A variação do teor de humidade dos amidos de castanha é
responsável por 95,3% da variação observada no grau de cristalinidade dos amidos de
castanha.
Grau de Cristalinidade (%)
60
y = 1,5073x + 5,0046
R² = 0,953
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
35
g H2O/100g
Figura 21 – Correlação entre a percentagem de humidade dos amidos isolados das
variedades de castanha e o seu grau de cristalinidade.
Os valores obtidos para o grau de cristalinidade dos grânulos de amido isolados
das castanhas estão de acordo com os resultados presentes na literatura. A cristalinidade
dos grânulos de amido de ervilha, batata, milho e trigo equilibrados a humidades
relativas de equilíbrio moderadas estão na gama de 20-35% (Stephan, 1995; Gidley, et
al 1985; Hartley, et al 1995). No entanto a cristalinidade é significativamente reduzida
se os amidos são equilibrados em condições de baixa humidade relativa de equilíbrio e
aumenta numa certa medida se os amidos são equilibrados a elevados valores de
humidade relativa de equilíbrio (Stephan, 1995; Buleon, et al 1987; Cheetham e Tao,
1998 e Hartley, et al 1995)
58
O aumento do grau de cristalinidade dos grânulos de amido com o seu conteúdo
de humidade está relacionado com o facto de as regiões cristalinas dos grânulos de
amido para existirem necessitam de água estrutural e o aumento do teor de humidade
dos grânulos de amido resultam no aumento da mobilidade molecular. (Bogracheva, et
al 2001)
Geralmente o efeito do conteúdo de água na cristalinidade dos grânulos de
amido são mais pronunciados nos amidos apresentando uma cristalinidade do tipo B
que nos amidos apresentando uma cristalinidade do tipo A. (Bogracheva, et al 2001)
Esta diferente sensibilidade dos amidos apresentando uma cristalinidade do tipo
B é o resultado dos cristalitos do tipo B apresentam um teor de água estrutural
significativamente superior. (Wang et al, 1998)
3.4 – Grau de Ordem nos Grânulos de Amido por Espectroscopia de
Infravermelho com Transformadas de Fourier (FTIR).
O método de difracção de raios-X descrito anteriormente permite a medição da
estrutura cristalina dos grânulos de amido tendo em conta interacções de longo alcance
como o empacotamento das hélices duplas em conjuntos ordenados (Wu e Sarko 1978 e
Imberty e Perez,1988)
A espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR) é
sensível às interacções de curto alcance, supostamente o conteúdo de hélices duplas do
amido (Vasco et al 1972; Wilson, et al 1987; Goodfellow e Wilson 1990; Wilson e
Belton, 1988; Bernazzani, et al 2000), em contraste com o observado pela técnica de
difracção de raios-X (Wilson, et al 1987, Goodfellow e Wilson, 1990). A utilização da
59
técnica de amostragem de reflectância total atenuada (ATR), embora sendo um método
expedito de obtenção de espectros de amostras sem pré-tratamento de amostra, é
também uma técnica de superfície, permitindo a obtenção de informação da região
exterior da amostra. O raio de infravermelho tem a capacidade de penetrar nos primeiros
~2 m da amostra. Esta profundidade de penetração é menor que o tamanho médio dos
grânulos de amido, implicando que o espectro de infravermelho adquirido é
representativo da parte exterior dos grânulos de amido. Os grânulos de amido exibem
estruturas cristalinas-amorfas organizadas em várias escalas de tamanho (French, e
Whistler, 1984) o grânulo inteiro de amido (vários m), os anéis de crescimento
consistindo em lamelas semi-cristalinas e estruturas amorfas alternadas (~0,1 m), a
lamela semi-cristalina constituída por empacotamentos de estruturas amorfas e lamelas
cristalinas (~9 nm) (Tester et al, 2004) e as interacções moleculares na forma de duplas
hélices empacotadas em cristais e conjuntos de cristais (~0,1 nm). Isso significa que a
técnica de ATR-FTIR, adquirindo numa escala microscópica mede a informação global
de vários anéis de crescimento, se bem que os mais exteriores, apresentando o potencial
do estudo da organização dos grânulos de amido.
A superfície e mais genericamente as regiões externas do grânulo de amido
apresentam um interesse especial, já que são a interface entre o grânulo de amido e o
seu meio envolvente. A informação da quantidade de regiões ordenadas e amorfas
presentes no amido são importantes para o entendimento do polissacarídeo quando este
é processado, por exemplo tratamentos térmicos, ou para prever as características dos
produtos a base de amido quando estes são armazenados.
Os espectros de ATR-FTIR obtidos para os amidos isolados das diferentes
variedades de castanha encontram-se descritos na Figura 22. O espectro de FTIR do
amido apresenta bandas aos números de onda 1150, 1124 e 1103 cm-1 (alongamento
60
CO, CC com algumas contribuições COH), 1077, 1047, 1022, 994 e 928 cm-1
(deformação COH e modos de vibração CH2) e 861 cm-1 (alongamento simétrico COC
e deformação CH) [30, 31]. Não é possível a atribuição inequívoca das bandas, já que
muitas bandas resultam de modos de vibração altamente acoplados. (Cael, et al 1975 e
Cameron e Moffat, 1984)
A razão entre as absorvâncias aos números de onda a 1045 cm-1 , relacionada
com a componente ordenada cristalina (Smits, et al 1998) e aquela obtida a 1022 cm-1,
relacionado com a componente amorfa (Soest, et al 1995) estão descritas na Tabela 7.
Para o amido isolado da variedade Longal o valor observado foi de 0.749, para a
variedade Martaínha foi de 0.767, para a variedade Lada de 0.728 e para o amido
isolado da variedade Judia o valor foi de 0.779.
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
1081
1061
1041
1021
Número de Onda
1001
981
961
941
(cm-1)
Figura 22 – Amplificação do espectro de ATR-FTIR na região entre os 1100 e 940 cm-1
para os amidos isolados das diferentes variedades de castanha: Longal (-); Martaínha (), Lada (- ) e Judia (-).
61
Tabela 7 – Razão de absorvâncias de infravermelho seleccionadas para os amidos
isolados das diferentes variedades de castanha.
Razão de Infravermelho
1045/1022 (cm-1)
1022/995 (cm-1)
Longal
0.749
1.039
Martaínha
0.767
1.046
Lada
0.728
0.987
Judia
0.779
1.043
Estes resultados mostram que os amidos de castanha isolados das variedades
Judia e Martaínha apresentam um nível superior de organização da sua região mais
exterior quando comparado com os amidos isolados das variedades Longal e
especialmente da variedade Lada.
3.4 - Determinação das características de gelatinização por calorimetria de
varrimento diferencial (DSC)
O amido quando aquecido na presença de um excesso de água sofre uma
transição de fase ordem-desordem designada por gelatinização, num intervalo de
temperaturas característica da fonte de amido. A referida transição de fase está
associada com a difusão de água para os grânulos de amido, tomada de água pela região
amorfa, hidratação e inchamento radial dos grânulos de amido, perda de birrefringência
óptica, consumo de calor, perda de ordem cristalina, desenrolamento e dissociação das
duplas hélices (nas regiões cristalinas) e lixiviamento da amilose (Stevens e Elton,
62
1981; Lelievre e Mitchell, 1975; Donovan, 1979; Biliaderis et al, 1980; Hoover e
Hadziyev, 1981; Evans e Haismann, 1982; Biliaderis, 1991; Jenkins, 1994).
A calorimetria diferencial de varrimento mede as temperaturas de transição de
gelatinização, permitindo obter as temperaturas de início da gelatinização (T 0), ponto
médio da gelatinização (Tp), ponto de conclusão da gelatinização (T c) e a entalpia de
gelatinização (H). As características de gelatinização dos amidos obtidos a partir das
diferentes variedades de castanha foram determinadas por calorimetria de varrimento
diferencial (Figura 23)
Esta transição única observada na análise por DSC corresponde à dissociação
das moléculas de amilose e amilopectina presentes nos grânulos de amido e lixiviação
da amilose para a fase contínua (Fujita, et al 1992; Liu, et al 1991, Russel e Juliano,
1983)
50
55
60
65
70
75
Temperatura (ºC)
Figura 23 – Dados de calorimetria de varrimento diferencial para os amidos isolados das
variedades de castanha: Longal (-); Martaínha (-); Lada (-); Longal (-)
63
Tabela 8 – Temperatura inicial, máximo, final e entalpia de gelatinização dos amidos
extraídos de diferentes variedades de castanha
Amostra
T0 (ºC)
Tp (ºC)
Tc (ºC)
Entalpia
R
PHI
(J/g)
Longal
57,1
61,9
67,9
10,0
9.6
2,08
Martainha
57,7
62,4
68,1
9,2
9.4
2,00
Lada
55,7
62,6
70,2
7,8
13.8
1,13
Judia
56,1
63,2
71,2
7,3
14.2
1,03
A temperatura de início da gelatinização (T0) foi semelhante para o amido
isolado das variedades Longal e Martaínha apresentando um valor médio de 57,4ºC
(Tabela 8), sendo ligeiramente inferior para os amidos isolados a partir das variedades
Lada e Judia (55,7 e 56,1 ºC, respectivamente). O máximo da gelatinização foi em
média de 62,3ºC para o amido isolado das variedades Longal, Martaínha e Lada, sendo
de 63,2ºC para o amido isolado da variedade Judia. A temperatura de conclusão do
processo de gelatinização foi, em média, para as variedades Longal e Martaínha de 68º
C, sendo superiores para as variedades Lada (70,2ºC) e Judia (71,2ºC). A entalpia de
gelatinização obtida para os amidos isolados das variedades Longal e Martainha foi em
média 9,6 J/g, e os amidos isolados das variedades Lada e Judia apresentaram uma
entalpia de gelatinização de 7,7 J/g, em média. As maiores temperaturas de início de
gelatinização indicam que mais energia é necessária para iniciar a gelatinização do
amido. As diferenças nos valores de entalpia reflectem a fusão dos cristalitos de
amilopectina. As variações observadas nos valores de entalpia podem representar
64
diferenças nas forças de ligação entre as hélices duplas que formam os cristalitos de
amilopectina, que resultam num diferente alinhamento das ligações de hidrogénio nos
grânulos de amido (McPherson e Jane, 1999).
A temperatura de início de gelatinização do amido de castanha isolado neste
trabalho foi inferior ao descrito anteriormente
A gelatinização inicia-se no hilum do grânulo e avança rapidamente para a
periferia. A gelatinização ocorre inicialmente nas regiões amorfas, devido ao facto de as
ligações de hidrogénio estão enfraquecidas nestas regiões. As diferenças nas
temperaturas de transição entre os amidos de diferentes fontes botânicas podem ser
atribuídas a diferenças no grau de cristalinidade. Temperaturas de transição elevadas
têm sido relacionadas com um alto grau de cristalinidade, que fornece estabilidade
estrutural tornando os grânulos mais resistentes à gelatinização. (Barichello et al, 1990)
Tester (1997) postulou que a extensão de perfeição cristalina é reflectida nas
temperaturas de gelatinização. As propriedades de gelatinização e inchamento são
controlados em parte pela estrutura molecular da amilopectina (tamanho das cadeias
laterais, grau de ramificação, peso molecular e polidespersidade), composição do amido
(razão amilose/amilopectina e conteúdo de fosforo) e arquitectura dos grânulos (razão
cristalina/amorfa). (Tester, 1997).
A presença de lípidos e uma estrutura granular mais rígida podem aumentar as
temperaturas de transição, como observado para os amidos de milho e arroz (Singh &
Singh, in press), esta pode ser a razão para o ligeiro aumento da temperatura de
gelatinização do amido isolado da variedade de castanha Judia. Dado que a
amilopectina apresenta um papel determinante na cristalinidade dos grânulos de amido,
a presença de amilose diminui o ponto de fusão das regiões cristalinas e a energia
necessária para o início da gelatinização (Flipse et al, 1996).
65
As propriedades únicas do amido isolado das diferentes variedades de castanha
são reflectidas pelas diferentes formas dos picos (profundidade, largura e nitidez da
transição) que por sua vez são reflectidos nos seus valores de PHI. As relações
estruturais entre as regiões amorfas e cristalinas dentro do grânulo de amido são
responsáveis pela nitidez da transição e pela temperatura à qual ocorre.
O amido isolado das variedades Longal e Martaínha apresentaram um valor de
PHI superior aos dos amidos isolados das variedades Lada e Judia, mostrando uma
diferença na organização interna dos grânulos de amido dos dois conjuntos de
variedades.
O amido isolado das variedade Lada e Judia apresentaram uma maior amplitude
de temperaturas de gelatinização (14 ºC em média) que os amidos isolados das
variedades Longal e Martaínha (9,5 ºC). O valor de R mais elevado sugere a presença
de cristalitos com diferentes graus de estabilidade dentro dos domínios cristalinos dos
seus grânulos (Hoover et al, 1997). No entanto esta diferença observada na amplitude de
temperaturas entre o inicio e o final da gelatinização poderá estar relacionada com a
diferente variabilidade de tamanho dos grânulos de amido entre estes dois conjuntos de
variedades, bem como pelo seu menor conteúdo em amilose.
3.5 - Grau de Inchamento dos Grânulos de Amido e Lixiviação da Amilose
O aquecimento dos grânulos de amido na presença de excesso de água provoca
uma alteração irreversível na estrutura e composição dos grânulos de amido, devido ao
rompimento da estrutura cristalina dos grânulos de amido permitindo a absorção de
água nas regiões cristalinas levando ao seu inchamento. Este inchamento dos grânulos é
acompanhado pelo lixiviamento da amilose para a solução e solubilização do amido.
66
O poder de inchamento e solubilidade dos grânulos de amido são uma indicação
da força de interacção entre as cadeias de amido nas regiões amorfas e cristalinas. A
extensão desta interacção é influenciada pela razão amilose/amilopectina e pelas
características da amilose e amilopectina em termos do seu peso molecular e
distribuição de pesos moleculares, grau de ramificação e tamanho das cadeias laterais
bem como a conformação (Tester, 1997).
A diferença nas propriedades de inchamento entre os diferentes amidos está
relacionada com a variação na distribuição das cadeias de laterais de amilopectina. No
entanto está bem documentado que os componentes minoritários do amido tais como
fosfolípidos e monoesteres de fosfato tem também um efeito muito significativo nestas
propriedades (Galliard e Bowler, 1987; Lorberth et al, 1998; Noda et al., 2004; Singh et
al., 2003; Suzuki et al, 1994; Tester e Morrison, 1990).
Estes efeitos adicionais podem sobrepor-se e ocultar a influência da estrutura
fina da amilopectina nas propriedades de inchamento e de formação de pastas.
Os complexos amilose-lipidos diminuem o inchamento e a solubilização
(Swinkels, 1985). O elevado poder de inchamento e solubilidade do amido de batata são
provavelmente o resultado do seu maior conteúdo em grupos fosfato da amilopectina, já
que a repulsão entre os grupos fosfato em cadeias adjacentes aumentam a hidratação
devido ao enfraquecimento da extensão de ligação dentro da região cristalina (Galliard e
Bowler, 1987; Tester, 1997)
As propriedades de inchamento dos grânulos de amido isolados das diferentes
variedades de castanha foram determinadas de forma a verificar o seu comportamento
quando aquecido em excesso de água, o efeito da presença de complexos amiloselipidos nos grânulos de amido isolados das variedades de castanha Martaínha e Judia, e
67
correlacionar com a sua funcionalidade em termos de formação de pastas de amido e
textura dos géis de amido.
Como se pode observar na Figura 24 e Tabela 9 com o aumento da temperatura
verificou-se um aumento significativo da quantidade de açúcares solubilizados. O maior
aumento verificou-se quando a temperatura aumentou de 50ºC para 60ºC tendo-se
observado um aumento em média de 3,5 vezes dos açúcares solubilizados. Este
aumento é coincidente com a temperatura de gelatinização determinada por DSC. A
quantidade de açúcares solubilizados foi significativamente diferente para os amidos
isolados das diferentes variedades de castanha, tendo o amido isolado da variedade
Martaínha aquele que apresentou um valor significativamente inferior de açúcares
solubilizados quando comparado com os amidos isolados das outras variedades, não se
observando diferenças significativas entre os amidos isolados das variedades Longal,
Lada e Judia.
68
g de Açúcares Soluveis/g amido
seco
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
40
50
60
70
80
90
100
Temperatura ºC
Figura 24 – Variação da quantidade de açúcares solubilizados (expressos em
anidroglucose) em função da temperatura para os amidos isolados das diferentes
variedades de castanha.
Longal;
Martaínha;
Lada;
Judia.
69
Tabela 9 – Variação do conteúdo de açúcares solubilizados (g anidroglucose/g amido
seco) em função da temperatura
Longal
Martaínha
Lada
Judia
50 ºC
0.017±0.007
0.010±0.005
0.015±0.005
0.028±0.008
60 ºC
0.056±0.004
0.042±0.010
0.063±0.010
0.055±0.011
70 ºC
0.098±0.018
0.073±0.005
0.085±0.008
0.096±0.003
80 ºC
0.17±0.005
0.12±0.007
0.17±0.001
0.15±0.03
90 ºC
0.21±0.008
0.19±0.009
0.22±0.01
0.22±0.004
Resultados da ANOVA Factorial
Variedade
p<0.0045
Temperatura
p<0.0000001
Interacção
p<0.621
Para a mesma temperatura, a é significativamente diferente dos outros a‟s (p<0.05),
Fisher LSD post-hoc.
O poder de inchamento dos amidos isolados das diferentes variedades de
castanha encontram-se representados na Figura 25 e Tabela 10. Como se pode observar
a temperatura e a variedade apresentaram um efeito significativo no poder de
inchamento, verificando-se simultaneamente uma interacção significativa entre o factor
temperatura e variedade. Isto significa que os amidos isolados das diferentes variedades
de castanha apresentam um poder de inchamento significativamente diferente entre eles.
Com o aumento da temperatura aumentou o poder de inchamento dos grânulos
de amido isolados das diferentes variedades de castanha, verificando-se um aumento
maior no poder de inchamento quando se passou da temperatura de 50º para 60ºC, onde
em média o poder de inchamento duplicou, quando comparado com o aumento
70
observado para as outras temperaturas. Neste aspecto o amido isolado das variedades
Longal e Lada apresentaram um comportamento significativamente diferente do amido
isolado das variedades Martainha e Judia.
O poder de inchamento do amido isolado das variedades Longal e Lada a 90ºC
foi significativamente superior ao poder de inchamento do amido isolado das variedades
Martainha e Judia. O amido isolado das variedades Longal e Lada apresentaram um
poder de inchamento significativamente superior ao observado para as variedades
Martainha e Judia.
Este menor poder de inchamento destas duas últimas variedades pode ser o
reflexo do seu conteúdo em amilose complexada com lípidos pois a presença de
complexos amido-lípidos inibem o poder de inchamento dos grânulos de amido. Outra
explicação para esta diferença de comportamento dos amidos isolados das variedades
Martaínha e Judia poderá estar relacionada com o facto destes dois amidos serem
aqueles que apresentam um nível superior de organização da sua região mais exterior
quando comparado com os amidos isolados das variedades Longal e Lada, o que poderá
limitar os seu inchamento durante o processo de gelatinização.
71
Pode de Inchamento
20,00
17,50
15,00
12,50
10,00
7,50
5,00
40
50
60
70
80
90
100
Temperatura ºC
Figura 25 – Variação da quantidade poder de inchamento em função da temperatura
para os amidos isolados das diferentes variedades de castanha.
Martaínha;
Lada;
Longal;
Judia.
Tabela 10 – Variação do Poder de Inchamento em função da temperatura
Longal
Martaínha
Lada
Judia
50 ºC
5.45±0.15a
5.78±0.11b
5.33±0.25c
6.70±0.05ª,b,c
60 ºC
10.66±0.06
10.96±0.23
10.43±0.35
10.35±0.09
70 ºC
11.84±0.44a
11.53±0.27
11.34±0.03
10.95±0.19a
80 ºC
15.30±0.23a,b
12.31±0.21a,c
15.17±0.40c,d
12.97±0.30b,d
90 ºC
19.24±0.35a,b
16.14±0.22a,c
19.95±0.33c,d
16.77±0.51b,d
Resultados da ANOVA Factorial
Variedade
p<0.000001
Temperatura
p<0.0000001
Interacção
p<0.0000001
Para a mesma temperatura, a é significativamente diferente dos outros a‟s (p<0.05),
Fisher LSD post-hoc.
72
Na Tabela 11 e Figura 26 encontra-se descrito o teor de amilose lixiviada dos
grânulos de amido durante o processo de inchamento às diferentes temperaturas. Como
se pode observar tanto o factor variedade como o factor temperatura foram
significativos na quantidade de amilose lixiviada durante o processo de inchamento dos
grânulos de amido de castanha, não sendo significativa a interacção entre estes dois
factores, temperatura e variedade.
Com o aumento da temperatura verificou-se um aumento significativo do teor de
amilose lixiviada dos grânulos de amido para os amidos isolados de todas as variedades
de castanha. Como observado para o poder de inchamento dos grânulos de amido, o
aumento do teor de amilose lixiviada apresentou um maior aumento quando a
temperatura de inchamento aumentou de 50ºc para 60ºC quando comparado com o
aumento observado para as outras temperaturas (aumento mediano de 12 vezes no
conteúdo de amilose lixiviada). O teor de amilose lixiviada foi significativamente
superior para o amido isolado da variedade Longal, seguido do amido isolado da
variedade Judia, Martaínha e Lada. A 90ºC o teor de amilose lixiviada representou 78%
do teor de amilose aparente para o amido isolado da variedade Longal, 79% para o
amido isolado da variedade Martaínha, 80% para o amido isolado da variedade Lada e
96% para o amido isolado da variedade Judia. No entanto quando o teor de amilose
lixiviada é calculada em relação ao teor de amilose total dos grânulos de amido verificase que o teor de amilose lixiviada para o amido isolado da variedade Longal representa
73% do teor de amilose total e 76% para o amido isolado da variedade Lada,
diminuindo para o amido isolado da variedade Martaínha (68%) e sendo de apenas 75%
para o amido isolado da variedade Judia. Esta menor lixiviação da amilose para os
amido isolados da variedade Martaínha quando comparado com o teor de amilose total
dos grânulos de amido deve-se certamente à insolubilização dos complexos amilose –
73
lipidos que são insolúveis em água e não se dissociam até temperaturas de 94-98ºC
(Morrison 1988a, Raphaelides e Karkalas 1988).
g Amilose/g amido seco
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
40
50
60
70
80
90
100
Temperatura ºC
Figura 26 – Variação da quantidade de amido lixiviado em função da temperatura para
os amidos isolados das diferentes variedades de castanha.
Martaínha;
Lada;
Longal;
Judia.
74
Tabela 11 – Variação do conteúdo de amilose lixiviada (g/g amido seco) em função da
temperatura
Longal
Martaínha
Lada
Judia
50 ºC
0.0032±0.0001
0.0001±0.0001
0.0024±0.0001
0.0030±0.0002
60 ºC
0.043±0.0002
0.035±0.001
0.041±0.001c
0.036±0.001a,c
70 ºC
0.079±0.003a
0.069±0.002a
0.069±0.003a,c
0.071±0.006a,c
80 ºC
0.13±0.002a
0.12±0.001
0.12±0.004a,c
0.13±0.008c
90 ºC
0.19±0.003
0.20±0.001
0.19±0.003
0.19±0.0004
Resultados da ANOVA Factorial
Variedade
p<0.016
Temperatura
p<0.00001
Interacção
p<0.127
Para a mesma temperatura, a é significativamente diferente dos outros a‟s (p<0.05),
Fisher LSD post-hoc.
Como se pode observar na Figura 27 existe uma correlação significativa entre o
poder de inchamento e o teor de amilose lixiviada dos grânulos de amido.
75
20
Amilose Lixiviada (g/100g)
y = 1,3124x - 8,4669
R² = 0,9188
b≠0; p<0,0001
15
10
5
0
5
10
15
20
25
Poder de Inchamento
Figura 27 – Relação entre o poder de inchamento dos grânulos de amido isolados das
diferentes variedades de castanha e o teor em amilose lixiviada
A lixiviação de polissacarideos (amilose e/ou amilopectina dependendo do
amido) encontra-se altamente correlacionada com o factor de inchamento.
Experiencias com amidos normais e cerosos mostraram que o inchamento é uma
propriedade da amilopectina. Em amidos de cereais normais, a amilose e lípidos inibem
o inchamento (Tester e Morrison, 1990)
76
20
Amilose Lixiviada (g/100g)
18
16
y = 0,8563x - 1,0961
R² = 0,9575
14
b≠0; p<0,0001
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
Açúcares Solubilizados (g/100g)
Figura 28 – Relação entre o teor de açúcares solubilizados durante o processo de
inchamento dos grânulos de amido isolados das diferentes variedades de castanha e o
teor em amilose lixiviada
O teor de amilose lixiviada apresenta uma correlação significativa com o teor de
açúcares solubilizados (Figura 28). Tendo em conta o declive observado para a
representação do teor de amilose lixiviada em função do teor de açúcares solubilizados
podemos observar que cerca de 85,6% do teor de açúcares solubilizados são na
realidade amilose (IC95% = 76,7%; 94,6%). A variação do teor de açúcares
solubilizados durante o processo de inchamento dos grânulos de amido explica 95,8%
da variação observada do lixiviamento da amilose durante o processo de inchamento.
77
3.6 – Perfil de peso molecular da amilopectina e amilose por cromatografia de
exclusão molecular
As propriedades funcionais do amido dependem em grande medida da estrutura
dos seus polissacarídeos, a amilose e a amilopectina. Para além do seu conteúdo, o
tamanho e a polidespersidade dos polissacarídeos são importantes para explicar
variações nas suas propriedades funcionais e o seu comportamento durante o
processamento térmico.
A amilose a amilopectina são diferentes no que diz respeito ao seu grau de
polimerização e ocorrência de ramificações. A amilose está maioritariamente presente
como cadeias lineares com aproximadamente 1500 unidades de resíduos α-Dglucopiranosilos unidos por ligações α-(1→4). A amilose apresenta uma massa
molecular de 105-106 Da. As cadeias de amilose são constituídas por 200-700 residuos
de glucose o que resulta num peso molecular de 32400-113400 Da. 70 a 80% do amido
é constituído por amilopectina, que é uma molécula muito maior com uma massa
molecular de 106-108 Da. A amilopectina é um polissacarídeo altamente ramificado
composto por aproximadamente 95% de ligações (1→4)-α e 5% de ligações (1→6)-αlinkages. (Robyt JF 2008; Glycoscience, et al 2004)
O amido isolado das diferentes variedades de castanha foi analisado por
cromatografia de exclusão molecular de elevada eficiência utilizando como detector o
índice de refracção. Foram recolhidas fracções de 0,4 mL tendo estas sido analisadas
para o teor em açúcares, teor em amilose através do método de ligação do iodo, e
comprimento de onda máximo do complexo amido-iodo.
Na Figura 29 apresenta-se o cromatograma obtido para o amido isolado das
quatro variedades de castanhas estudadas. Como se pode observar, o perfil obtido para
78
os polissacarídeos solubilizados dos diferentes amidos é significativamente diferente,
tanto em termos de peso molecular como também em termos de heterogeneidade dos
seus componentes.
Dado que o amido isolado das diferentes variedades de castanha é
maioritariamente constituído por amilopectina, os picos mais intensos observados nos
cromatogramas correspondem à amilopectina, o que pode ser confirmado pelo máximo
de absorção dos complexos amido-iodo (ver mais à frente).
A amilopectina presente no amido isolado da variedade Longal foi a que
apresentou um peso molecular superior ao das outras variedades (>4 MDa e <2MDa),
apresentando-se como um único pico na região de elevado peso molecular do
cromatograma.
A amilopectina da variedade Lada apresentou-se também com um peso
molecular homogéneo na região de elevado peso molecular, embora o seu peso
molecular seja inferior ao observado para a amilopectina presente no amido isolado da
variedade Longal.
A amilopectina isolada da variedade Martainha apresenta uma distribuição de
pesos moleculares na região de elevado peso molecular, uma população de
amilopectinas com peso molecular semelhante à amilopectina da variedade Longal, e
uma população mais abundante de amilopectina com peso molecular inferior a 2MDa.
O mesmo acontece para a amilopectina isolada da variedade Judia, embora em
termos médios a população de amilopectina de menor peso molecular é superior ao
observado para a variedade Martaínha, e menor que a amilopectina isolada da variedade
Lada.
79
Índice de Refracção (normalizado)
1
2000 kDa
V0
Vt
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
Tempo (s)
Figura 29 – Perfil de exclusão molecular dos polissacarídeos constituintes do amido
isolado das variedades de castanha:
Longal;
Martaínha;
Lada e
Judia.
Como se pode observar nas Figuras 30 a 33, o perfil obtido por detecção por
índice de refracção é semelhante ao obtido quando se analisa as fracções recolhidas para
o conteúdo em açúcares totais.
80
2000 kDa
630
V0
Vt
620
0,8
610
600
0,6
590
580
( ; nm)
0,4
máximo
Índice Refracção (-); Abs490 nm (-); Abs700 nm (--)
1
570
0,2
560
0
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
550
5000
Tempo (s)
Figura 30 – Perfil de exclusão molecular dos polissacarídeos constituintes do amido
2000 kDa
1
630
V0
Vt
620
0,8
610
600
0,6
0,4
580
( ; nm)
590
máximo
Índice Refracção (-); Abs490 nm (-); Abs700 nm (--)
isolado da variedade de castanha Longal.
570
0,2
560
0
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
550
5000
Tempo (s)
Figura 31 – Perfil de exclusão molecular dos polissacarídeos constituintes do amido
isolado da variedade de castanha Martaínha.
81
2000 kDa
630
V0
Vt
620
0,8
610
600
0,6
590
580
( ; nm)
0,4
máximo
Índice Refracção (-); Abs490 nm (-); Abs700 nm (--)
1
570
0,2
560
0
1500
2000
2500
3000
3500
4000
550
5000
4500
Tempo (s)
Figura 32 – Perfil de exclusão molecular dos polissacarídeos constituintes do amido
2000 kDa
1
V0
Vt
630
620
0,8
610
600
0,6
0,4
580
( ; nm)
590
máximo
Índice Refracção (-); Abs490 nm (-); Abs700 nm (--)
isolado da variedade de castanha Lada.
570
0,2
560
0
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
550
5000
Tempo (s)
Figura 33 – Perfil de exclusão molecular dos polissacarídeos constituintes do amido
isolado da variedade de castanha Judia.
82
Pode-se observar nos cromatogramas que o comprimento de onda máximo do
complexo iodo-amido varia desde 565 nm, observado no inicio dos cromatogramas,
valor característico do complexo amilopectina iodo, até cerca de 610-620 nm na região
de baixo peso molecular do cromatograma, máximo de absorção característico do
complexo amilose-iodo.
Estes resultados indicam, como referido anteriormente, que na região de elevado
peso molecular se encontra a amilopectina e na região de baixo peso molecular se
encontra a amilose. Como se pode também observar a amilose do amido isolado das
diferentes variedades de castanha apresenta uma dispersão superior de pesos
moleculares, já que a sua presença se estende por uma ampla gama de tempos de
retenção, e por isso de pesos moleculares. O máximo de absorvancia dos complexos
amilose-iodo foram superiores para as variedades Judia e Martaínha, seguido da
variedade Lada e por último a variedade Judia.
Esta diferença do comprimento de onda máximo obtido para os complexos
amilose-iodo pode estar relacionado com diferenças nos detalhes estruturais da amilose
tais como o seu peso molecular, ausência de ramificações. Tendo em conta o máximo de
absorvancia dos complexos amilose-iodo pode-se ainda observar que estes se iniciam a
um tempo menor para o amido isolado da variedade Longal, seguido pela variedade
Martaína e Lada, e por fim a variedade Judia, indicando que a o amido isolado da
variedade Longal apresenta em média um peso molecular superior ao das outras
variedades, e o amido isolado da variedade Judia contem amilose com um peso
molecular inferior ao das outras variedades.
83
3.7 - Determinação do Perfil Viscoamilográfico das Pastas de Amido de Castanha
O comportamento de gelatinização e de formação de pastas de amido-água são
comumente estudadas utilizando o Rapid Vico-Analyzer (RVA) ou outros dispositivos
semelhantes como a Starch-pasting-cell, utilizado neste trabalho, que são viscosímetros
de aquecimento e arrefecimento que medem a resistência da amostra a uma tensão de
corte controlada. Este tipo de testes são importantes para a caracterização da
funcionalidade do amido, já que simulam o processamento alimentar do amido, sendo
utilizados para relacionar a funcionalidade com as propriedades estruturais dos amidos
(Crosbie e Ross, 2007).
A análise viscosimetrica pode detectar diferenças nas propriedades funcionais
entre os amidos e a farinhas de diferentes variedades e condições de cultivo que podem
não ser evidentes a partir dos resultados obtidos a partir da análise química. (Dang e
Copeland, 2004).
Os parâmetros obtidos a partir do perfil de gelatinização dos amidos têm sido
correlacionados com a textura e qualidade dos produtos obtidos a partir do amido. Por
exemplo, elevados valores de quebra é considerado ser um indicador da melhor
palatibilidade do arroz cozido (Tran et al, 2001).
Os perfis de gelatinização dos amidos de castanha isolados das diferentes
variedades estudadas encontram-se representados na Figura 34.
Como se pode observar, o amido proveniente das diferentes variedades de
castanha apresentaram diferenças significativas nos perfis de gelatinização. Os
parâmetros de gelatinização encontram-se descritos na Tabela 12.
84
1,4
100
1,2
1,0
60
0,8
0,6
40
0,4
Temperatura (ºC)
Viscosidade (Pa.s)
80
20
0,2
0,0
50
250
450
650
850
1050
0
1250
Tempo (s)
Figura 34 – Perfil de viscosidade durante a gelatinização dos amidos de castanha de
diferentes variedades.
Longal;
Martaínha;
Lada;
Judia;
Temperatura.
Tabela 12- Temperatura de gelatinização, máximo de viscosidade, breakdown e setback
do amido de castanha.
Variedade
TGel
Tmáx
ViscMáx
ViscMín ViscArref.
Quebra
Assentameto
(ºC)
(ºC)
(Pa.s)
(Pa.s)
(Pa.s)
(Pa.s)
(Pa.s)
Longal
56,1
80,0
1,127
0,551
1,167
0,576
0,616
Martainha
57,4
85,0
0,972
0,585
1,176
0,387
0,591
Lada
57,4
72,3
0,806
0,404
0,910
0,402
0,506
Judia
58,6
78,6
0,527
0,368
0,798
0,159
0,430
85
Todos os amidos apresentaram um aumento da viscosidade com o aumento da
temperatura (Figura 34). O aumento da viscosidade com a temperatura pode ser
atribuído à absorção de água do meio durante o seu inchamento (Ghiasi et al, 1982).
A temperatura de gelatinização (temperatura do início do aumento brusco da
viscosidade) foi de 56,1 ºC para o amido de castanha isolado da variedade Longal,
57,4ºC para as variedades Martaínha e Lada e de 58,6ºC para o amido isolado da
variedade Judia.
As temperaturas de gelatinização inferiores do amido de castanha isolados da
variedade Longal, mostram uma menor resistência do amido desta variedade para a
gelatinização.
A temperatura do máximo de viscosidade também variou significativamente
entre os amidos isolados das diferentes variedades de castanha, sendo superior para o
amido isolado da variedade Martaínha (85ºC), seguido das variedades Judia e Longal
(78,6 e 80 ºC, respectivamente), tendo o amido isolado da variedade Lada aquele que
apresentou uma menor temperatura de máximo de viscosidade (72,3ºC).
A viscosidade máxima dos amidos de castanha variou entre 0,527 Pa.s para o
amido de castanha isolado da variedade Judia, e 1,127 Pa.s para o amido de castanha
isolado da variedade Longal.
A quebra de viscosidade (uma medida da desintegração do amido gelatinizado)
foi também superior para o amido de castanha isolado da variedade Longal (0,576) e
menor para o amido isolado da variedade Judia (0.159) (Tabela 12).
A viscosidade final (indicativo da capacidade do amido para formar pastas
viscosas) para os amidos isolados das castanhas provenientes das diferentes variedades
variou entre 0,798 e 1,167, para os amidos isolados das variedades Judia e Longal,
respectivamente.
86
Os perfis de viscosidade durante o processo de gelatinização e formação de
pastas de amido são geralmente atribuídos a dois factores (Schoch e Maywald, 1968):
1) a extensão de inchamento dos grânulos de amido
2) a resistência dos grânulos de amido inchados à temperatura e à tensão de corte.
Os padrões de viscosidade observados durante o processo de gelatinização e formação
de pastas de amido podem ser classificados em quatro tipos:
Tipo A: Amidos de elevado inchamento, por exemplo amido de batata, tapioca,
cereais cerosos, e derivados iónicos do amido. Os grânulos destes amidos incham
enormemente quando aquecidos em água, e a forças de ligação internas tornam-se
ténues e frágeis em relação à tensão de corte.
Tipo B: Amidos com inchamento moderado, por exemplo amidos de cereais.
Dado que os grânulos de amido não incham excessivamente de forma a torna-los
frágeis, estes amidos mostram um pico de viscosidade menor e maior resistência à
tensão de corte.
Tipo C: Amidos de inchamento restrito, especialmente amidos entrecruzados. O
entrecruzamento no interior dos grânulos de amido reduz marcadamente o inchamento e
a solubilização, estabilizando os grânulos de amido inchados contra a fragmentação
mecânica. O perfil de viscosidade das pastas destes amidos não apresenta máximo de
vicosidade, mas mostram uma viscosidade muito elevada que permanece constante
durante o aquecimento em água ou aumentam durante o aquecimento em água.
Tipo D: Amidos com um inchamento altamente restrito, especialmente os
amidos de milho com elevado teor de amilose, contendo 55-70% da fracção linear.
Devido à rigidez interna resultante pelo elevado conteúdo de moléculas lineares
associadas, os grânulos destes amidos não incham o suficiente para formar uma pasta
viscosa quando aquecidos em água em concentrações normais. Desta forma, a
87
quantidade de amido tem de ser duplicada ou triplicada para fornecer uma pasta
aquecida viscosa do Tipo C. No entanto, estes amidos ricos em amilose podem fornecer
perfis de viscosidade do Tipo A ou B quando aquecidos num solvente que resulta num
maior inchamento dos grânulos de amido, por exemplo hidróxido de sódio 0,1N.
Os parâmetros de viscosidade durante o aquecimento do amido em excesso de
água para a formação de pastas de amido são cooperativamente controlados pelas
propriedades dos grânulos de amido inchados e pelo material solúvel lixiviado dos
grânulos de amido. (Doublier et al, 1987 e Eliasson, 1986)
As propriedades de gelatinização são dependentes da rigidez dos grânulos de
amido, que por sua vez alteram o seu potencial de inchamento (Sandhya Rani e
Bhattacharaya, 1989), quantidade de amilose que lixiviada para a solução (Morris,.
1990), conteúdo de amido e lípidos dos granulos de amido e pela distribuição dos
tamanhos das ramificações das moléculas de amilopectina.
A amilopectina contribui para o inchamento dos grânulos de amido enquanto a
amilose e o lípidos inibem o inchamento dos grânulos de amido. (Tester e Morrison,
1990)
(Miles et al. 1985) relacionou o aumento na viscosidade final com a possível
agregação das moléculas de amilose. As diferenças no inchamento dos grânulos de
amido (início da viscosidade), temperatura do pico, viscosidade máxima, diminuição da
viscosidade por aplicação de tensão de corte entre os amidos de diferentes fontes tem
sido principalmente atribuído à amilopectina. (Ring e Stainby, 1985; Doublier et al,
1987; Hoseney, 1994, Bahnassey e Breene, 1994)
O peso molecular e a estrutura da amilose e amilopectina contribuem de forma
significativa para as propriedades reológicas durante a formação de pastas de amido
(Mua e Jackson, 1997). Amilopectinas de baixo peso molecular com elevados graus de
88
ramificação (>1,5), cadeias laterais curtas (DP 15-18) apresentam temperaturas de pico
superiores e baixas viscosidades máximas e resultam numa perda menor de viscosidade
pelo stress aplicado durante a formação de pastas (J. P. Mua e D. S. Jackson* 1997).
As amilopectinas apresentando elevados pesos moleculares apresentaram
maiores viscosidades máximas, menores tempos de pico e menores temperaturas de
pico. Mua e Jackson (1997) também relacionaram os elevados valores de setback com a
amilose.
O comportamento observado para os amidos isolados das diferentes variedades
de castanha podem ser explicados tendo em conta o peso molecular das amilopectinas
bem como o conteúdo e peso molecular da amilose. O amido isolado da variedade
Longal apresentou um máximo de viscosidade superior ao amido isolado das outras
variedades, sendo esta a que apresenta o amilopectinas com maior peso molecular, e a
variedade Judia aquela que apresenta uma menor viscosidade máxima, sendo a que
apresenta uma maior abundancia de amilopectinas de menor peso molecular.
Para o amido isolado das variedades Martaínha e Longal, a diferença observada
relativamente ao comportamento das variedades Longal e Judia, bem como a sua
relação com o peso molecular das amilopectinas presentes não é assim tão evidente.
Embora o amido isolado da variedade Lada apresente uma população de
amilopectinas com um peso molecular mais homogéneo quando comparado com as
amilopectinas presentes no amido da variedade Martaínha, esta última apresenta uma
abundancia relativa de amilopectinas de elevado peso molecular que não estão presentes
no amido isolado da variedade Lada.
Os valores de viscosidade após arrefecimento podem ser explicados pelos
diferentes conteúdos de amilose dos amidos, já que os amidos isolados das variedades
Longal e Martaínha apresentaram um maior conteúdo de amilose, embora no caso do
89
amido isolado da variedade Martaínha existem a presença de amilose complexada com
lípidos que está também relacionada com um menor inchamento dos grânulos de amido
durante o aquecimento.
Também o peso molecular da amilose presente nos amidos isolados das
variedades Longal e Martaínha foram superiores aos pesos moleculares da amilose
presente nas variedades Lada e especialmente da variedade Judia, podendo desta forma
ser explicado as diferenças observadas no valor de viscosidade após arrefecimento.
Estes resultados estão de acordo com os resultados obtidos por Mua e Jackson (1997),
em que observaram valores de viscosidade final após arrefecimento superiores para
amiloses com pesos moleculares superiores.
90
4- Conclusões
91
Neste trabalho foi possível isolar, com um bom rendimento e elevado grau de
pureza, o amido de diferentes variedades de castanha utilizando um método suave
envolvendo a extracção aquosa com uma solução aquosa de bissulfito de sódio 25 mM.
As características físico-químicas do amido isolado com este procedimento foram
significativamente diferentes daquelas descritas recentemente na literatura, estando
relacionado com os métodos mais drásticos quer de pré-preparação de amostra quer de
metodologia de extracção. Este método de isolamento do amido de diferentes
variedades de castanha permitiu observar a diversidade de estruturas e propriedades
funcionais dos amidos presentes nas castanhas. Sendo o amido o principal componente
das castanhas certamente que esta diversidade nas suas propriedades funcionais,
dependentes das suas características estruturais, poderá explicar o comportamento das
diferentes variedades durante o processamento, quer para consumo final quer para a sua
transformação industrial noutra gama de produtos como o marron glacé, doces e
produtos de pastelaria. O teor de amilose dos amidos de castanha variou entre 24%
(Lada) e 29% (Martainha), com duas variedades apresentando complexos amilose-lípido
(Martaínha e Judia) e outras não (Longal e Lada). O conteúdo de fosforo dos amidos foi
muito baixo, variando entre 0,00016 e 0,0011%. Os amidos isolados das diferentes
variedades de castanha apresentam formas ovais e esféricas com um diâmetro médio de
11 m e uma dispersão de tamanhos compreendidos entre 4 e 21 m. Todos os grânulos
de amido apresentaram um polimorfismo do tipo B. O grau de cristalinidade é
dependente da percentagem de humidade dos amidos, variando entre ~50% para um
teor de humidade de ~30% e ~10% para um teor de humidade de ~5%. Os amidos
isolados das diferentes variedades de castanha apresentaram diferentes níveis de
organização da sua região mais exterior, com o amido isolado das variedades Judia e
Martaínha apresentando um nível superior de organização da sua região mais exterior
92
quando comparado com os amidos isolados das variedades Longal e especialmente da
variedade Lada.
A temperatura e entalpia de gelatinização encontrado para o amido isolado das
diferentes variedades de castanha também apresentaram ligeiras diferenças. A
temperatura de início de gelatinização variou entre ~57 ºC para o amido isolado das
variedades Longal e Martaínha e ~56 ºC para os amidos isolados das variedades Lada e
Judia. O máximo da gelatinização foi em média de 62,3ºC para o amido isolado das
variedades Longal, Martaínha e Lada, sendo de 63,2ºC para o amido isolado da
variedade Judia. A temperatura de conclusão do processo de gelatinização foi, em
média, para as variedades Longal e Martaínha de 68º C, sendo superiores para as
variedades Lada (70,2ºC) e Judia (71,2ºC). O amido isolado das variedades Lada e Judia
apresentaram uma maior amplitude de temperaturas de gelatinização (14 ºC) que os
amidos isolados das variedades Longal e Martaínha (9,5 ºC). Esta diferença observada
na amplitude de temperaturas entre o início e o final da gelatinização poderá estar
relacionada com a diferente variabilidade de tamanho dos grânulos de amido entre estes
dois conjuntos de variedades. A entalpia de gelatinização obtida para os amidos isolados
das variedades Longal e Martainha foi em média 9,6 J/g, e os amidos isolados das
variedades Lada e Judia apresentaram uma entalpia de gelatinização de 7,7 J/g, em
média. O amido isolado das variedades Longal e Martaínha apresentaram um valor de
PHI superior (2.04) aos dos amidos isolados das variedades Lada e Judia (1.08),
mostrando uma diferença na organização interna dos grânulos de amido dos dois
conjuntos de variedades.
Os amidos isolados das variedades Longal e Lada apresentaram um poder de
inchamento significativamente superior ao observado para as variedades Martaínha e
Judia. Este menor poder de inchamento destas duas últimas variedades pode ser o
93
reflexo do seu conteúdo em amilose complexada com lípidos. Esta diferença de
comportamento dos amidos isolados das variedades Martaínha e Judia poderá estar
também relacionada com o seu nível superior de organização da sua região mais
exterior quando comparado com os amidos isolados das variedades Longal e Lada, o
que poderá limitar o seu inchamento durante o processo de gelatinização. Durante o
processo de inchamento dos grânulos de amido, a quantidade de açúcares solubilizados
foi significativamente diferente para os amidos isolados das diferentes variedades de
castanha, tendo o amido isolado da variedade Martaínha aquele que apresentou um
valor significativamente inferior de açúcares solubilizados quando comparado com os
amidos isolados das outras variedades, não se observando diferenças significativas entre
os amidos isolados das variedades Longal, Lada e Judia. A 90ºC o teor de amilose
lixiviada representou 78% do teor de amilose aparente para o amido isolado da
variedade Longal, 79% para o amido isolado da variedade Martaínha, 80% para o amido
isolado da variedade Lada e 96% para o amido isolado da variedade Judia. No entanto,
o teor de amilose lixiviada em relação ao teor de amilose total dos grânulos de amido foi
para o amido isolado da variedade Longal 73%, 76% para o amido isolado da variedade
Lada, diminuindo para o amido isolado da variedade Martaínha (68%) e sendo de
apenas 75% para o amido isolado da variedade Judia. A menor lixiviação da amilose
para os amido isolado da variedade Martaínha quando comparado com o teor de amilose
total dos grânulos de amido deve-se certamente à insolubilidade dos complexos
amilose–lípidos às temperaturas utilizadas. O teor de amilose lixiviada apresenta uma
correlação significativa com o teor de açúcares solubilizados, representando cerca de
85,6% do teor de açúcares solubilizados.
Em termos de peso molecular dos polissacarídeos constituintes do amido,
verificou-se que a amilopectina presente no amido isolado da variedade Longal foi a
94
que apresentou um peso molecular superior ao das outras variedades (>4 MDa e
<2MDa), apresentando-se como um único pico na região de elevado peso molecular. A
amilopectina da variedade Lada apresentou-se também com um peso molecular
homogéneo na região de elevado peso molecular, embora o seu peso molecular seja
inferior ao observado para a amilopectina presente no amido isolado da variedade
Longal. A amilopectina isolada da variedade Martaína apresenta uma distribuição de
pesos moleculares na região de elevado peso molecular, uma população de
amilopectinas com peso molecular semelhante à amilopectina da variedade Longal, e
uma população mais abundante de amilopectina com peso molecular inferior a 2MDa.
O mesmo acontece para a amilopectina isolada da variedade Judia, embora em termos
médios a população de amilopectina de menor peso molecular para a variedade Judia é
superior ao observado para a variedade Martaínha, sendo também menor que o peso
molecular da amilopectina isolada da variedade Lada. A amilose do amido isolado das
diferentes variedades de castanha apresenta uma dispersão superior de pesos
moleculares, apresentando um peso molecular inferior ao da amilopectina das mesmas
variedades. A amilose presente nos grânulos de amido isolado da variedade Longal
apresenta em média um peso molecular superior ao das outras variedades, seguido pela
variedade Martaínha, Lada e por último a amilose presente no amido isolado da
variedade Judia contem amilose com um peso molecular inferior ao das outras
variedades. Esta diferença no peso molecular da amilose presente no amido isolado da
variedade Judia poderá explicar a sua maior lixiviação quando comparado com a
amilose lixiviada na variedade Martaínha, apesar de ambas apresentarem complexos
amilose-lipidos.
Os amidos provenientes das diferentes variedades de castanha apresentaram
diferenças significativas nos perfis viscoamilográficos. A temperatura de gelatinização
95
(temperatura do início do aumento brusco da viscosidade) foi de 56,1 ºC para o amido
de castanha isolado da variedade Longal, 57,4ºC para as variedades Martaínha e Lada e
de 58,6ºC para o amido isolado da variedade Judia. A temperatura do máximo de
viscosidade também variou significativamente entre os amidos isolados das diferentes
variedades de castanha, sendo superior para o amido isolado da variedade Martaínha
(85ºC), seguido das variedades Judia e Longal (78,6 e 80 ºC, respectivamente), tendo o
amido isolado da variedade Lada aquele que apresentou uma menor temperatura de
máximo de viscosidade (72,3ºC). A viscosidade máxima dos amidos de castanha variou
entre 0,527 Pa.s para o amido de castanha isolado da variedade Judia, e 1,127 Pa.s para
o amido de castanha isolado da variedade Longal. A quebra de viscosidade (uma
medida da desintegração do amido gelatinizado) foi também superior para o amido de
castanha isolado da variedade Longal (0,576) e menor para o amido isolado da
variedade Judia (0.159). A viscosidade final (indicativo da capacidade do amido para
formar pastas viscosas) para os amidos isolados das castanhas provenientes das
diferentes variedades variou entre 0,798 e 1,167, para os amidos isolados das variedades
Judia e Longal, respectivamente. O comportamento observado para os amidos isolados
das diferentes variedades de castanha podem ser explicados tendo em conta o peso
molecular das amilopectinas bem como o conteúdo e peso molecular da amilose. O
amido isolado da variedade Longal apresentou um máximo de viscosidade superior ao
amido isolado das outras variedades, sendo esta a que apresenta o amilopectinas com
maior peso molecular, e a variedade Judia aquela que apresenta uma menor viscosidade
máxima, sendo a que apresenta uma maior abundância de amilopectinas de menor peso
molecular. Embora o amido isolado da variedade Lada apresente uma população de
amilopectinas com um peso molecular mais homogéneo quando comparado com as
amilopectinas presentes no amido da variedade Martaínha, esta última apresenta uma
96
abundancia relativa de amilopectinas de elevado peso molecular que não estão presentes
no amido isolado da variedade Lada. Os valores de viscosidade após arrefecimento
podem ser explicados pelos diferentes conteúdo de amilose dos amidos, já que os
amidos isolados das variedade Longal e Martaínha apresentaram um maior conteúdo de
amilose, embora no caso do amido isolado da variedade Martaínha existem a presença
de amilose complexada com lípidos que está também relacionada com um menor
inchamento dos grânulos de amido durante o aquecimento. Também o peso molecular
da amilose presente nos amidos isolados das variedades Longal e Martaínha foram
superiores aos pesos moleculares da amilose presente nas variedades Lada e
especialmente da variedade Judia, podendo desta forma ser explicado as diferenças
observadas no valor de viscosidade após arrefecimento.
Os amidos isolados das diferentes variedades de castanha apresentam
diferenças na sua composição química, nomeadamente na quantidade de amilose total e
presença de amilose complexada com lípidos, peso molecular da amilopectina e amilose
que explicam o seu diferente comportamento quer em termos de grau de inchamento,
temperaturas de gelatinização e comportamento de formação de pastas. Estas diferenças
nas propriedades reológicas podem ter um impacto significativo na qualidade das
castanhas após processamento térmico (assamento e cozedura), bem como no seu
comportamento durante os processos tecnológicos de transformação da farinha da
castanha e farinha de castanha como por exemplo na produção de marron glacé, doces e
outros produtos de pastelaria.
97
5-Bibliografia
98
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