Starch modification is a widely employed and important technique, allowing to obtain ingredients with different characteristics, expanding the range of applications of starches and bringing competitive advantages for different industries. Despite the production of toxic residues, and despite the increasing concern about environmental issues, the use of chemical agents in starch modification by oxidation is still very popular. Ozone can be a solution to change it, since is a very powerful oxidising agent that can be quickly decomposed into oxygen, whose residues meet the global demand for sustainability. Therefore, it can be a safer alternative for both consumers and environment. In this work the use of ozone in aqueous solution as a starch modification method was evaluated. The effects of the different ozonation times on the structure and properties of the potato starch were investigated. With increasing the ozonation time, it was observed an increase in the carbonyl, carboxyl and reducing sugar contents, as well as a decrease in the pH, apparent amylose content and molecular size, demonstrating that the potato starch processed with ozone was modified in its molecular level. Further, X-ray diffraction analysis showed no significant changes in the relative crystallinity of the granules, while in the microscopy analysis it was observed some alterations in the granules morphology. All these changes directly affected the modified starch properties, resulting in significant differences in the pasting properties, gel texture and paste clarity. The obtained results are promising, since they can prove the effectiveness of using ozone, a still little explored and sustainable method, as an efficient oxidizing agent for starch modification. / Modificação de amidos é uma técnica amplamente empregada e muito importante, permitindo a obtenção de ingredientes com diferentes características, ampliando a gama de aplicação dos amidos e trazendo vantagens competitivas para diferentes indústrias. Apesar da produção de resíduos tóxicos, e apesar da crescente preocupação com as questões ambientais, o uso de agentes químicos na modificação de amidos ainda é muito popular. O ozônio pode ser uma alternativa para mudar este cenário, uma vez que é um poderoso agente oxidante que pode ser rapidamente decomposto em oxigênio, cujos resíduos vão de encontro com a demanda global por sustentabilidade. Portanto, esta pode ser uma alternativa mais segura tanto para os consumidores quanto para o meio ambiente. Neste trabalho avaliou-se o uso de ozônio em solução aquosa como método de modificação de amido. Foram investigados os efeitos de diferentes tempos de ozonização na estrutura e nas propriedades do amido de batata. Com o aumento do tempo de ozonização, foram observados aumento nos teores de carbonila, carboxila e açúcares redutores e diminuição no pH, no teor de amilose aparente e no tamanho molecular, demonstrando que o amido de batata processado com ozônio foi modificado a nível molecular. Além disso, análises de difração de raio-X não mostraram alterações significativas na cristalinidade relativa dos grânulos, enquanto nas análises de microscopia foram observadas algumas alterações na morfologia dos grânulos. Todas estas alterações afetaram diretamente as propriedades do amido modificado, resultando em diferenças significativas nas propriedades de pasta, textura de gel e claridade de pasta. Os resultados obtidos são bastante promissores, uma vez que provam a eficácia de se utilizar o ozônio, um método sustentável e ainda pouco explorado, como um eficaz agente oxidante para a modificação de amido.

Starch modification is a widely employed and important technique, allowing to obtain ingredients with different characteristics, expanding the range of applications of starches and bringing competitive advantages for different industries. Despite the production of toxic residues, and despite the increasing concern about environmental issues, the use of chemical agents in starch modification by oxidation is still very popular. Ozone can be a solution to change it, since is a very powerful oxidising agent that can be quickly decomposed into oxygen, whose residues meet the global demand for sustainability. Therefore, it can be a safer alternative for both consumers and environment. In this work the use of ozone in aqueous solution as a starch modification method was evaluated. The effects of the different ozonation times on the structure and properties of the potato starch were investigated. With increasing the ozonation time, it was observed an increase in the carbonyl, carboxyl and reducing sugar contents, as well as a decrease in the pH, apparent amylose content and molecular size, demonstrating that the potato starch processed with ozone was modified in its molecular level. Further, X-ray diffraction analysis showed no significant changes in the relative crystallinity of the granules, while in the microscopy analysis it was observed some alterations in the granules morphology. All these changes directly affected the modified starch properties, resulting in significant differences in the pasting properties, gel texture and paste clarity. The obtained results are promising, since they can prove the effectiveness of using ozone, a still little explored and sustainable method, as an efficient oxidizing agent for starch modification. / Modificação de amidos é uma técnica amplamente empregada e muito importante, permitindo a obtenção de ingredientes com diferentes características, ampliando a gama de aplicação dos amidos e trazendo vantagens competitivas para diferentes indústrias. Apesar da produção de resíduos tóxicos, e apesar da crescente preocupação com as questões ambientais, o uso de agentes químicos na modificação de amidos ainda é muito popular. O ozônio pode ser uma alternativa para mudar este cenário, uma vez que é um poderoso agente oxidante que pode ser rapidamente decomposto em oxigênio, cujos resíduos vão de encontro com a demanda global por sustentabilidade. Portanto, esta pode ser uma alternativa mais segura tanto para os consumidores quanto para o meio ambiente. Neste trabalho avaliou-se o uso de ozônio em solução aquosa como método de modificação de amido. Foram investigados os efeitos de diferentes tempos de ozonização na estrutura e nas propriedades do amido de batata. Com o aumento do tempo de ozonização, foram observados aumento nos teores de carbonila, carboxila e açúcares redutores e diminuição no pH, no teor de amilose aparente e no tamanho molecular, demonstrando que o amido de batata processado com ozônio foi modificado a nível molecular. Além disso, análises de difração de raio-X não mostraram alterações significativas na cristalinidade relativa dos grânulos, enquanto nas análises de microscopia foram observadas algumas alterações na morfologia dos grânulos. Todas estas alterações afetaram diretamente as propriedades do amido modificado, resultando em diferenças significativas nas propriedades de pasta, textura de gel e claridade de pasta. Os resultados obtidos são bastante promissores, uma vez que provam a eficácia de se utilizar o ozônio, um método sustentável e ainda pouco explorado, como um eficaz agente oxidante para a modificação de amido.

Regular starches contain two principal types of glucan polymers: amylopectin and amylose. The structure of amylopectin is characterized according to the unit chain length profile and the nature of the branching pattern, which determine the alignment of glucan chains during biosynthesis. The organization of glucan chains in amylopectin and their impact on the structure of starch are still open to debate. The location of amylose and its exact contribution to the assembly of crystalline lamellae in regular and high-amylose starch granules also remain unknown. The primary focus of this thesis is the organization and flexibility of glucan chains in crystalline lamellae. The organization and flexibility of glucan chains in native, annealed (ANN), and heat-moisture treated (HMT) normal, waxy, hylon V, hylon VII, and hylon VIII corn starches were examined. This study has shown for the first time that increased amounts of apparent amylose in B-type starches hinder the polymorphic transition (from B to A+B) during HMT. The research has also demonstrated that an iodine-glucan complex transformed the B-type polymorphic pattern of hylon starches into a V-type pattern. The differential scanning calorimetry (DSC) results showed that ANN- and HMT-induced changes were most pronounced in hylon starches. These findings suggest that the glucan tie chains influences the assembly of crystalline lamellae in high-amylose starches. The relationship between the internal unit chain composition of amylopectin, and the thermal properties and annealing of starches from four different structural types of amylopectin was investigated by DSC. The onset gelatinization temperature (To) correlated negatively with the number of building blocks in clusters (NBbl) and positively with the inter-block chain length (IB-CL). The enthalpy of gelatinization (∆H) correlated positively with the external chain length of amylopectin. Annealing results showed that starches with a short IB-CL were most susceptible to ANN, as evidenced by a greater increase in the To and Tm. The increase in enthalpy was greater in starches with long external chains and IB-CLs. These data suggest that the internal organization of glucan chains in amylopectin determines the alignment of chains within the crystalline lamellae and thereby the thermal properties and annealing of the starch granules.