Interacción entre los componentes de la formulación Para todas las formulaciones ensayadas en este trabajo, los termogramas obtenidos por

MDSC mostraron el característico pico de fusión de agua entre -5 y -8 º C y por encima de 65ºC se observó la gelatinización del almidón (Figura 3.9).

Figura 3.9. Termograma completo de DSC que corresponde a la formulación 9. La gráfica

insertada muestra las transiciones de gelatinización (G) y (M1) y la fusión del complejo amilosa- lípido (M2).

3.3.2.1. Efecto de la composición de la masa sobre la fracción de agua

congelada

El agua es un plastificante primario usado en el procesamiento y fabricación del almidón y de sus productos y afecta en gran medida las distintas propiedades del almidón. En un sistema de almidón-agua, una proporción de agua interactúa directamente o indirectamente con el almidón y tiene diferencias detectables en las propiedades de fase de agua. Roos (1995) denomina al agua que permanece sin congelar, incluso a temperaturas bajo cero como "agua no congelada".

Por lo general, la adición de hidrocoloides en masas congeladas tiende a reducir la entalpía de fusión del agua, indicando un descenso en el contenido de agua congelada debido a la unión del agua libre con los hidrocoloides, la cual contribuye a controlar la migración de humedad. Sin embargo, el agua no congelada en estos sistemas

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compuestos no puede ser predicha por una regla simple donde se suman los términos; en su lugar, en necesario desarrollar una ecuación que pueda incluir las interacciones complejas que implican las fracciones de proteínas, gomas y agua para predecir mejor el valor del agua no congelada en la mezcla compuesta. En el análisis de superficie de respuesta, el agua no congelada mostró una funcionalidad tipo “silla de montar”, implicando interacciones entre los componentes (Figura 3.10).

Figura 3.10. Superficie de Respuesta del contenido de agua no congelada (g / g agua total) como una función de la composición de la masa LG (agua, proteínas y las gomas totales expresadas como variables codificadas; X agua + X proteínas + X gomas = 1)

En la Tabla 3.6 se muestran los coeficientes de regresión para un modelo polinomial que describe la relación entre el contenido de agua no congelada con la composición de la masa LG obtenidos por un análisis de regresión múltiple adoptando un procedimiento de “paso a paso” y sólo las variables significativas a niveles de P<0.05 fueron seleccionadas para la construcción del modelo. Observando los coeficientes obtenidos, el contenido de gomas es el que más afecta la fracción de agua no congelada, exhibiendo una correlación positiva. Sin embargo, la interacción agua-gomas influye negativamente en el contenido de agua no congelada en la masa. El valor negativo del coeficiente de la interacción sugiere la presencia de un efecto antagónico entre las fracciones de los hidrocoloides y el agua.

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Tabla 3.6. Coeficientes de regresión estimados para el modelo polinomial utilizado para describir el contenido de agua no congelada (g / g de masa) y para la temperatura pico de fusión (ºC) en función de la composición de la masa. Las variables fueron codificadas de acuerdo con la Tabla 3.3.

La mezcla de las macromoléculas y el agua, da como resultado propiedades alteradas para ambos componentes. Los grupos hidrófilos causan cambios en la estructura y movilidad del agua adyacente y en la reactividad, y a veces en la estructura de los grupos hidrófilos (Fennema 1996). Los iones y los grupos iónicos de moléculas orgánicas dificultan la movilidad de las moléculas de agua en un mayor grado que algún otro tipo de solutos. Desde un punto de vista conceptual es interesante pensar en el agua no congelada como “el agua que existe en la proximidad a los solutos y otros constituyentes no acuosos, y exhibe propiedades que son significativamente diferentes a las moléculas que se encuentran en el seno en un mismo sistema”.

La superficie de respuesta obtenida para predecir la dependencia de la temperatura del pico de fusión (Tma) con el contenido de agua también mostró un efecto tipo silla de

montar (Figura 3.11). En cuando a los coeficientes de regresión encontramos una tendencia similar a los del agua no congelada (Tabla 3.6) donde la mayor contribución correspondió, también, a la interacción agua-goma. Sin embargo, como se esperaba, Tma

también mostró una tendencia a aumentar cuando se incrementó la cantidad de agua congelada total de la formulación.

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Figura 3.11. Efecto de la composición en la temperatura del pico de fusión de agua (Tma) de las

masas. La composición se expresa como variable codificada (X agua + X proteínas + X gomas = 1)

3.3.2.2. Composición y Temperatura de transición vítrea de las masas

A temperaturas suficientemente bajas o limitando el contenido de plastificante, disminuye el movimiento molecular, lo cual se convierte en una restricción para la formación de un sólido cristalino. Durante el calentamiento o mediante la adición de plastificante, la movilidad de polímeros amorfos aumenta y el material se convierte en flexible o en gomoso. Así, la transición vítrea se muestra como un cambio de comportamiento de un material frágil a gomoso a la temperatura Tg. La Tg depende de las características moleculares, de la composición y la compatibilidad de los componentes en la matriz amorfa (Roos y Karel, 1991; Kalichevsky y Blanshard, 1992), y esto es evidente en sistemas complejos como son los alimentos y bio-materiales. La ubicación de la temperatura Tg, es dependiente de la historia térmica del material, el cambio de peso molecular del polímero, la presencia de un plastificante (ej. agua), el grado de cristalinidad y la composición de la muestra (ej. mezclas miscible de polímeros) (Liu y col., 1991; Roos y Karen, 1991; Slade y Levine, 1995).

A modo de ejemplo, se muestra un termograma en la Figura 3.12, donde se puede observar la transición vítrea de la formulación 6 (39.5 % agua, 1.5% de gomas, 1.7% de proteínas).

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.

Figura 3.12. Termograma de DSC que corresponde a la fusión del agua de la formulación 6, ( )

flujo de calor y (---) derivada del flujo de calor. El gráfico insertado muestra la región de transición vítrea.

Las temperaturas de transición vítrea se encontraron entre -24ºC y -26ºC, para todas las formulaciones analizadas, en un rango similar a los reportados en trabajos de masa con harina de trigo (Räsänen y col., 1998;Laaksonen y Roos, 2000).

Como se mencionó anteriormente la cantidad de agua presente en el sistema influye en el valor de Tg, en la Figura 3.13 se muestra la relación de Tg con el contenido de agua congelada (g de agua /100 g de masa), donde se puede apreciar que el incremento de la cantidad de agua disponible en la masa para congelar produce un descenso en el valor de Tg (P<0.05), dado que el peso molecular promedio de la mezcla desciende.

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Figura 3.13. Efecto del contenido de agua congelada, Ac (g de agua / 100 g de masa) en la

temperatura de transición vítrea, Tg (ºC) de las masas sin gluten.