CHEMICAL MODIFICATION OF CASSAVA STARCH BY CARBOXYMETHYLATION REACTIONS USING SODIUM MONOCHLORO ACETATE AS MODIFYING AGENT / Modificacion química del almidon de yuca mediante reacciones de carboximetilación usando monocloro acetato de sodio como agente mo

Abstract

Carboxymethylation of cassava starch was carried out in three different reaction media: iso-propanol (IP), dimethylsulfoxide(DMSO) and water. Monochloroacetic acid (MCAA) and sodium monochloroacetate (SMCA) were employed asmodifying agents. With the objective of obtaining the best compromise between a high degree of substitution (DS) and alow degradation of the starting polymer (indicated by a high zero-shear viscosity of the carboxymethyl starch (CMS) inaqueous solution), the following reaction conditions were systematically varied: temperature, reaction time and reactantsratios. The carboxymethylation reactions carried out using DMSO or water yielded water soluble derivatives while thoseperformed in IP were insoluble. When SMCA was used as a modifying agent, CMS with higher DS and viscosities wereproduced as compared to those obtained with MCAA. On the other hand, factors such as temperature and time increasedthe DS but reduced viscosity values. From all the studied conditions, those which produced the best results were: wateras a solvent at 60ºC for 6 hours and a starch/SMCA molar ratio of 1:3. Under these conditions the derivative producedexhibited a DS of 0.32 and a zero shear viscosity (ηo) of 0.073 Pa·s (for 2% CMS in water). DS values of up to 0.47 couldbe obtained in DMSO but with a ηo value as low as 0.006 Pa·s (for 2% CMS in water).

RESUMEN

En este trabajo se llevó a cabo la carboximetilación de almidón de yuca en tres medios de reacción diferentes: isopropanol(IP), dimetilsulfóxido (DMSO) y agua, usando ácido monocloroacético (AMCA) y monocloroacetato de sodio (SMCA)como agentes modificantes. A fin de obtener un almidón modificado con el mayor grado de sustitución (DS) y con lamenor degradación posible, se realizaron varias reacciones donde se variaron sistemáticamente la temperatura, tiempode reacción y la proporción de los reactivos empleados. Las reacciones de carboximetilación llevadas a cabo utilizandoDMSO o agua produjeron derivados solubles en agua, mientras que los obtenidos en IP resultaron insolubles. Cuando seempleó el SMCA como agente modificante se obtuvieron productos con grados de sustitución y viscosidades mayores quecuando se utilizó el AMCA. Por otro lado, aunque la temperatura y el tiempo de reacción favorecen el aumento del DS,disminuyen la viscosidad de las soluciones ya que ambos promueven la degradación del almidón. Los mejores resultadosse encontraron cuando se usó agua como solvente a una temperatura de 60 º C, con un tiempo de reacción de 6 horas yuna proporción almidón / SMCA de 1:3(mol:mol). En estas condiciones el derivado producido exhibió una DS de 0,32 yuna viscosidad de corte cero (ηo) de 0,073 Pa•s. (para disoluciones de 2% de CMS en agua). Cuando se empleó DMSOse obtuvieron valores de DS de hasta 0,47 pero con valores de ηo tan bajos como 0.006 Pa•s (para disoluciones de 2% deCMS en agua).Palabras Clave: Almidón de yuca, carboximetilación, almidón carboximetilado, reología, biopolímeros.