El ultrasonido representa un método de procesamiento no térmico que emplea ondas de sonido con frecuencias por arriba del umbral del oído humano. El tratamiento con ultrasonido es uno de los métodos físicos utilizado para la modificación del almidón y ofrece la oportunidad de aplicarlo para mejora de sus propiedades. El almidón es ampliamente utilizado en la industria de los alimentos como espesante, gelificante, microencapsulante, etc., dependiendo de sus propiedades funcionales.
Los efectos del ultrasonido se deben al fenómeno de cavitación acústica, el cual ejerce un impacto sobre la estructura de los gránulos de almidón, por el colapso de las burbujas de cavitación, afectando las propiedades fisicoquímicas de éste. El efecto del ultrasonido sobre los gránulos, depende de la potencia y frecuencia de sonicación, temperatura y tiempo de tratamiento, propiedades de la dispersión de almidón, concentración, así como su origen botánico.
La Universidad de Sonora, presentó un interesante documento donde ofrece una revisión de reportes actuales sobre el impacto del ultrasonido sobre las propiedades estructurales y funcionales de almidón de diferentes fuentes.
En los últimos años, ha crecido considerablemente el interés por utilizar tecnologías no térmicas con fines de investigación fundamental y aplicación comercial, como es el caso del ultrasonido de alta frecuencia. El ultrasonido consta de ondas elásticas cuya frecuencia se transmite sobre el umbral del oído humano y su aplicación ofrece la oportunidad de desarrollar nuevos productos con propiedades únicas. El almidón es uno de los principales componentes naturales de cierto grupo de alimentos, como cereales y raíces, y es generalmente modificado, genética, enzimática, física o químicamente para mejorar las propiedades tecnológicas particulares (solubilidad, capacidad de retención de agua, capacidad de hinchamiento, capacidad de gelificación, etc) y tener mayores aplicaciones en la industria de los alimentos en comparación con el almidón nativo. Se ha reportado que el ultrasonido es un método eficaz para modificar los polisacáridos. El proceso ocurre a través de los efectos de la cavitación y puede involucrar dos mecanismos: el colapso de las burbujas de cavitación y la degradación de los polímeros como resultado de la reacción química entre el polímero y moléculas de alta energía producidas a partir del fenómeno de cavitación.
Esta revisión resume reportes actuales sobre la aplicación del ultrasonido y su efecto sobre las propiedades funcionales y estructurales de almidones procedentes de diferentes fuentes que han reportado que el tratamiento con ultrasonido puede afectar la estructura de los gránulos de almidón en diferente dimensión. Zinoviadou et al. (2015) reportaron una disminución en la viscosidad de soluciones de almidón de maíz (30% p/p) tratadas con ultrasonido, esto debido al rompimiento parcial de los enlaces glicosídicos del almidón, resultados consistentes con los reportados por Iila et al. (2008) en almidón de maíz, papa, tapioca y camote. Czechowska-Biskup et al. (2005) encontraron que los radicales libres generados durante el tratamiento con ultrasonido, podrían causar el rompimiento de cadenas en el almidón, concluyendo que el ultrasonido es un eficiente método para la reducción del peso molecular del polisacárido. Otras investigaciones también han mostrado que el tratamiento con ultrasonido tiene un ligero efecto sobre el tamaño molecular de las cadenas de los almidones de diversas fuentes como arroz, papa y soja verde (Chung etal., 2002; Zuo et al., 2009). Manchun et al. (2012) observaron en los difractogramas de almidones de tapioca tratados con ultrasonido, una disminución en la intensidad del pico de cristalización, indicando que la estructura cristalina del almidón de tapioca fue dañada después del tratamiento ultrasónico.
Zhu et al. (2012) reportaron que el tratamiento con ultrasonido puede afectar la estructura de los gránulos de almidón de papa en diferente dimensión. La estructura cristalina fue poco afectada después del tratamiento con ultrasonido, esto de acuerdo a lo observado en el análisis de microscopía de polarización. Los patrones de difracción de rayos X (DRX) mostraron que la cristalinidad disminuye ligeramente con el gradual aumento de la potencia del tratamiento con ultraso nido.
Además, encontraron que la estructura fractal cambió progresivamente a medida que aumentó la potencia del tratamiento con ultrasonido,de una superficie fractal a una masa fractal, lo que indica que los gránulos compactos de almidón se hinchan en gran medida, llegando a ser menos compactos. El tratamiento ultrasónico ejerció cambios sobre toda la estructura del clúster que conduce a la reducción de orden molecular sin cambiar el espesor de clúster de repetición y el arreglo cristalino de tipo B.
Lima y Andrade (2010), observaron que la sonicación provocó un incremento en la cristalinidad tipo-B, la dispersión en agua durante el tratamiento de 30 minutos, seguido de un periodo de secado relativamente largo, podrían tener un rol significativo sobre la cristalinidad final de las muestras. Zhang et al. (2012) evaluaron los efectos del ultrasonido sobre la acetilación de almidón de dioscorea, y observaron que el espectro de FT-IR del almidón nativo y del tratado con ultrasonido era similar, lo que sugiere que las ondas de ultrasonido no tienen efecto sobre los grupos funcionales presentes en el almidón.
