Contribuição ao estudo da estrutura do granulo de amido de milho, tratamento termico, hidrolise enzimatica e permeação em gel

No presente trabalho foi estudado o tratamento térmico sob baixa umidade e sua influência na suscetibilidade enzimática de amidos milhos normal e ceroso, visando obter maiores informações de a respeito da estrutura dos diferentes grânulos de amido. Amidos de milho normal e de milho ceroso foram extraídos e submetidos a tratamento térmico (100oC/16 horas) em diferentes teores de umidade e posteriormente submetidos à ação da α-amilase e amiloglucosidase. Índice de absorção de água e propriedades de pasta destes amidos foram determinadas e os residuos da hidrólise foram analisados cristalográfica, microscópica e cromatograficamente. Os resultados obtidos com os amidos de milho normal e ce¬roso tratados a 18% de umidade mostraram que o tratamento térmico provocou aumento da cristalinidade sugerindo rearranjo das moléculas de amido com fortalecimento das ligações internas dos grânulos e maior grau de associação das cadeias de amido. Este fato ocasional queda drástica na suscetibilidade enzimática destes amidos. Por outro lado, para os amidos tratados a 27% de umidade, o tratamento térmico pareceu ter provocado rompimento seguido de rearranjo das ligações internas dos grânulos induzindo a alguma degradação do amido e aumentando marcadamente a área acessível à amilólise. O tratamento térmico não provocou mudanças no tamanho ou forma dos grânulos de amido, mas tanto o tratamento térmico como o enzimático resultaram em alterações nas zonas amorfas dos grânulos de amido. Através de microscópia eletrônica de varredura, observou- se que os grânulos de amido natural possuem estrutura porosa e o ataque enzimático provocou extensa corrosão através de canais radiais. A hidrólise enzimática sobre ambos amidos, normal e ceroso, tratados termicamente a 27% de umidade, além da corrosão através de canais radiais, provocou maior quebra dos grânulos como se a estrutura restante se rompesse com maior facilidade. A conhecida estrutura disposta em camadas concêntricas alternadamente claras e escuras foi observada para ambos amidos tratados enzimaticamente. Cromatografia em gel Sephadex G-50 das α-glucanas dos amidos de milho normal e ceroso submetidos ou não ao tratamento térmico a 27% de umidade foi realizada diretamente e após sucessivas digestões enzimáticas com pululanase e β -amilase. Os resultados mostraram que existem diferenças nos residuos dos amidos de milho ceroso e normal tratados com α- amilase e amiloglucosidase. No resíduo do amido de milho ceroso os perfis de eluição mostraram duas frações a 290 e 350ml "(picos II e III) respectivamente, muito pequenas que não eram suscetíveis ao ataque da α- amilase e amiloglucosidase indicando que estas frações faziam parte das zonas cristalinas do amido. Estas frações também faziam parte das áreas cristalinas no amido normal. No entanto, a presença do pico V a 390ml na α-glucanas do amido de milho normal sugeriu que além das duas frações não suscetíveis à hidrólise, existia outra que também participava das zonas cristalinas deste amido. A presença deste pico a 390ml sugeriu o arranjo cristalino distinto entre o amido de milho ceroso e normal. Por outro lado, o tratamento térmico a 27% de umidade não foi capaz de romper totalmente suas ligações e esta fração continuou presente após tratamento térmico e enzimático como regiões não suscetíveis à hidrolise formando, conseqüentemente, rede cristalina fortemente associada.In order to obtain more information on the structure of corn starch, it was studied the heat-moisture treatment of normal and waxy corn starches and its influence on the enzymatic susceptibility of these starches. Normal and waxy corn starches were isolated and adjusted to different levels of moisture and heated at 100°C for 16 h. Afterwards, all starches were hydrolysed with α-amylase and amyloglucosidase. Water-binding capacities and pasting properties were determined and the starch granule residues of the hydrolysis were studied by X-ray diffraction, optical and scanning electron microscopy and gel-permeation chromatography. The results showed that the heat-moisture treatment produced an increase in the degree of cristallinity of normal and waxy corn starches adjusted to 18% moisture before being heated, indicating a rearrangement of the starch molecules with strengthening of the linkages within granules of starch and consequently, an increase in the degree of association of the starch chains. This fact resulted in significant decrease in the enzymatic susceptibility of the starches. On the other hand, the heat-moisture treatment provided a rupture, with further rearrangement, of the linkages within granules of starches and even a certain degree of starch degradation occurred, when starches were adjusted to 27% moisture before being heated. This fact increased significantly the accessible regions of the granule to amylolysis. The heat-moisture treatment did not alter the appearance of the starch granules. No obvious changes in size and shape nor any fissures or distortions were found. The heat-moisture treatment as well as the enzymatic one occurred in the amorphous regions of the starch granules. Observations of the granules with scanning electron microscope showed that natural starch granules have a porous surface and the enzymatic attack provided an extensive corrosion of granule surface by formation of radial channels. In addition,the enzymatic hydrolysis on the normal and waxy corn starches adjusted to 27% moisture before heating, produced major break of the granules as if parts of the structure ruptured more easily. The known structure formed by several concentric layers alternatively light and dark was observed for all starches treated with enzymes. Sephadex G-50 gel-permeation chromatography of the α-glucan of normal and waxy corn starches submitted or not to heat treatment with 27% moisture was performed directly and after successive enzymatic digests with pullulanase and β-amylase. The results showed differences in the residues of the waxy and normal corn starches treated with α-amylase and amyloglucosidase. The elution patterns of the waxy corn starch residue showed two small fractions at 290 and 350 ml (peak II and III) respectively, which were not susceptible to the α-amylase and amyloglucosidase' attack indicating that these fractions took part in the waxy starch cristalline areas. These fractions also took part in normal starch cristalline area. However, in addition to two chains not susceptible to hydrolysis, the presence of the peak V at 390 ml on the α-glucan of the normal corn starch suggested the existence of another fraction that also took part in normal corn starch cristalline areas. The presence of this peak at 390 ml suggested the distinct cristalline arrangement between the waxy and normal corn starches. On the other hand, the heat-moisture treatment at 27% moisture was not capable of rupturing all linkages and this fraction was still present after thermic and enzymatic treatment as regions not susceptible to hydrolysis, consequently forming tightly associated cristalline network