Extracción, caracterización y gelificación de arabinoxilanos de residuos de la producción de bioetanol de maíz : efecto del tiempo de extracción en las características reológicas y microestructurales de los geles

Abstract

Los arabinoxilanos (AX) son polisacáridos que constituyen una parte estructural de la pared celular de los cereales. Estos polisacáridos están formados por una cadena lineal de xilosas con ramificaciones de arabinosa, a las cuales puede estar esterificado el ácido ferúlico. La presencia de ácido ferúlico confiere a los AX la capacidad de formar geles covalentes mediante la oxidación por enzimas como la lacasa. Esta oxidación resulta en la formación de dímeros y trímeros de ácido ferúlico que permiten unir las cadenas de polisacárido entre sí formando un gel. Los geles de AX son neutros, sin color ni olor y debido a su naturaleza covalente, no son afectados por cambios de temperatura, fuerza iónica o pH, lo cual les confiere un gran potencial de aplicación como agentes de encapsulación y liberación controlada. El objetivo de esta investigación fue extraer y caracterizar los AX presentes en el residuo de la producción de bioetanol de maíz (DDG, Dried Distiller Grain), como una alternativa de uso para este subproducto. Se encontró que el rendimiento de extracción de AX a partir de DDG varía dependiendo del tiempo de hidrólisis alcalina utilizado. Este rendimiento aumentó de 2.5 a 4.2 (% peso AX/peso DDG) al incrementar el tiempo de hidrólisis de 15 a 120 minutos, mientras que a mayores períodos de hidrólisis (180 y 240 minutos) el rendimiento disminuyó hasta un valor de 3.6 (% peso AX/peso DDG). Así mismo, al aumentar el tiempo de hidrólisis utilizado el grado de sustitución (A/X) y el contenido de AF de los AX extraídos disminuyó de 1.21 a 0.73 y de 6.14 a 0.02 µg AF/mg AX, respectivamente. Debido a la presencia de AF de los AX extraídos, estos polisacáridos presentaron capacidad gelificante. Los geles de Ax formados presentaron valores de elasticidad (G') que disminuyeron de 1000 a 30 Pa conforme el tiempo de hidrólisis con que la molécula fue extraída aumento de 15 a 180 minutos, lo cual está directamente relacionado con la disminución en el contenido de Af. Todos los geles de Ax formados presentaron características viscoelásticas típicas de un gel con los valores de G' lineales e independientes de la frecuencia de deformación y los valores de viscosidad (G'') mucho más pequeños y dependientes de la frecuencia. El análisis de microscopía electrónica de barrido indicó que estos geles presentan una extructura porosa heterogénea donde la conectividad de la red polimérica disminuye al aumentar el tiempo de hidrólisis con que se extrajo el polisacárido. Los resultados de este estudio indican que es posible obtener Ax con capacidad gelificante a partir del DDg. Las características reológicas y microestructurales de los geles de AX formados depende principalmente del contenido de Af en el polisacárido. Los geles de AX elásticos y estructurados podrían tener de aplicación como sistemas encapsulantes mientras que los geles de Ax más débiles y poco estructurados podrían ser utilizados como texturizantes. Actualmente el DDG es utilizado como alimento para ganado; sin embargo, esta investigación nos indica que es posible dar un uso alternativo a este subproducto como fuente de AX con capacidad gelificante.