Aprovechamiento y revalorización de un residuo proteico del maíz como estabilizante de productos alimentarios

Abstract

El objetivo principal de esta tesis fue el desarrollo y la caracterización de emulsiones de grado alimentario usando como estabilizante un residuo proteico de la industria del etanol y del maíz, la zeína. Aunque originalmente, esta proteína fue considerada un residuo, hoy en día se considera que posee un gran potencial para la ingeniería de tejidos, la administración de fármacos y su uso en productos alimentarios. Sin embargo, su uso como único estabilizante en emulsiones muestra estabilidades muy limitadas. Por ello, se ha empezado a usar su uso combinado con polisacáridos. En esta tesis, se han desarrollado sistemas basados en emulsiones formulados con diferentes complejos zeína-polisacaridos : zeína-goma xantana, zeína-goma guar y zeína-goma diutan. De este modo, se ha conseguido aumentar la estabilidad de estos sistemas alimentarios reduciendo sus mecanismos de desestabilización. Por otro lado, estas emulsiones serán formuladas con aceites ricos en ácidos grasos ω-3, como el aceite de girasol alto oleico. De este modo, estos sistemas están especialmente diseñados para celiacos, veganos, vegetarianos y mujeres embarazadas que necesitan altas dosis de estos ácidos grados y con ello se contribuye a cubrir las necesidades de estos nichos de mercado. Esta tesis consta de cuatro capítulos. El primero es una introducción teórica donde se desarrollan conceptos tan importantes como emulsiones, procesado de emulsiones y mecanismos de desestabilización de emulsiones. Además, se presentan los compuestos usados en este proyecto y sus principales características. El segundo capítulo se centra en el desarrollo de emulsiones Pickering usando un método de emulsificación simple como es un homogeneizador rotor-estator. Primero, se estudian las emulsiones basadas solo en zeína donde se optimiza la formulación usando la metodología de las superficies de respuesta. Después, se evalúa la incorporación de la goma Xantana de alto rendimiento como estabilizante y espesante. Este estudio muestra que la incorporación de dicha goma además de conseguir unas emulsiones con propiedades viscoelásticas ya que forma un recubrimiento en las gotas (comprobado por FESEM), mejora en gran medida su estabilidad física reduciendo el fenómeno de cremado que presentaba la emulsión formulada solo con zeína. En el tercer capítulo, se optimizan los parámetros de procesado usando un ultrasonido de alta intensidad para obtener emulsiones con zeína y aceite de girasol alto oleico. Después, se evalúa la formación de un complejo zeína-goma guar y zeína-goma diutan estudiando las propiedades reológicas, estabilidad física y microestructura de estas emulsiones. Un incremento en la potencia del ultrasonido, el tiempo de procesado y ciclos provocó una disminución del tamaño de gota en ausencia de recoalescencia. Además, la emulsión optimizada fue el punto de partida para formar los dos coacervatos: zeina con goma guar, y zeína con goma diutan a diferentes concentraciones. Los complejos de zeína y goma guar no formaron un gel reológico, como consecuencia, estas emulsiones sufrieron proceso de desestabilización con el tiempo de almacenamiento. Por el contrario, las emulsiones formuladas con goma diutan presentaron una red 3D, observada por FESEM y demostrada por las medidas reológicas. Este capítulo resalta la importancia de la elección del polisácarido usado en las emulsiones alimentarias formuladas con zeína. En el último capítulo, el objetivo fue evaluar el proceso de homogenización basado en el uso del microfluidizer. Se estudió la influencia de la presión de homogenización y del número de pasadas en el tamaño de gota usando la metodología de las superficies de respuesta. Posteriormente, se investigó la concentración de la goma diutan en estas emulsiones preparadas con microfluidizer ya que anteriormente fue la goma que mejores resultados mostró. Teniendo en cuenta el análisis de las superficies de respuesta, la emulsión procesada a 20000 psi y cuatro ciclos mostró el diámetro de Sauter mas pequeño (emulsión optimizada). Además, la emulsión con 0.4% p/p de goma diutan presentó propiedades reológicas de gel y una alta estabilidad física. Por lo tanto, se consiguió una emulsión estable con el tiempo con tamaño de gota submicrónico con la formación del complejo zeína- goma diutan. Finalmente, se presentan las conclusiones más importantes de esta tesis.