Optimización de la síntesis de nanocristales de almidón, de papa amarga y tunta, empleando el método de Taguchi

Abstract

El objetivo de la investigación fue diseñar el proceso y optimizar los parámetros para la síntesis de nanocristales a partir de almidones de papa amarga Ocucuri negra (Solanum curtilobum) y de su respectiva tunta; mediante hidrólisis con un ácido orgánico. Se utilizó un diseño multifactorial categórico para estimar el efecto de los factores (molienda, concentración de almidón en la suspensión, concentración de ácido y tipo de almidón). Se determinó que el factor molienda tuvo un efecto estadísticamente significativo (p < 0,05) en el proceso de obtención de nanocristales de almidón. La optimización del proceso se realizó por el método de Taguchi, donde los factores considerados fueron: concentración de almidón, concentración de ácido orgánico y tipo de almidón molido, para lo cual se utilizó el diseño ortogonal L4 (23), y las variables respuesta optimizadas fueron: la cristalinidad relativa y el porcentaje de rendimiento, buscando en ambos casos su maximización. Las condiciones óptimas se obtuvieron con el criterio de “mayor es mejor”. Se determinaron las propiedades morfológicas (mediante microscopía electrónica de barrido), estructurales (difracción de rayos X, FTIR), térmicas (DSC) y físicas (distribución de tamaño, potencial zeta) a los nanocristales de almidón obtenidos con el tratamiento óptimo. Los nanocristales de almidón obtenidos presentaron diámetros hidrodinámicos en un rango de 118 – 399 nm y valores de cristalinidad relativa en un rango de 12,56 – 26,2 por ciento.

The objective of the research was to design the process and optimize the parameters of the synthesis of nanocrystals from bitter potato starch Ocucuri negra (Solanum curtilobum) and its respective tunta; prepared by hydrolysis using an organic acid. A categorical multifactorial design was used to estimate the effect of the factors (ball milling, starch concentration in the slurry, acid concentration and type of starch). It was determined that the ball milling factor had a significant effect (p < 0,05) in the synthesis of starch nanocrystals. The optimization of the process was employed by the Taguchi method where the factors considered were: starch concentration, organic acid concentration and type of milled starch, for which the L4 (23) orthogonal array was used and the optimized response variables were: relative crystallinity and yield percentage, the target for both was their maximization. The optimal conditions were obtained considering the "bigger is better” criterion. The morphological (by scanning electron microscopy), structural (by X-ray diffraction, FTIR), thermal (by DSC) and physical (by dynamic ligth scattering, zeta potential) properties of the starch nanocrystals obtained with the optimal conditions were determined. The starch nanocrystals presented hydrodynamic diameters in a range of 118 – 399 nm and relative crystallinity values in a range of 12,56 – 26,52 percent.