Molecular structure and physico-chemical properties of pseudo cereal starches

• Autorzy: Praznik W , Huber A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Glucans of pseudo cereal starches with significant differences in their branching pattern - amaranth, quinoa and buckwheat - were investigated upon the correlation of their molecular characteristics with technological properties. Consistency of glucan conformation, in particular persistance against elevated temperature, acidic pH and mechanical stress was investigated with respect to consequences on molecular and supermolecular structures of starch/DMSO-solutions. For analytical purposes starch glucans were separated by semi-preparative size-exclusion chromatography (SEC) and obtained fractions were tested upon their iodine-complexing potential. Amaranth was found to be short chain branched (scb ≡ amylopectin type); quinoa to be scb-type, but consisting of longer branches than amaranth; buckwheat was found to be a mixture of scb-glucans with approx. 24% of long- chain branched (lcb ≡ amylose-type) glucans. Molecular weight (degree of polymerization) for DMSO-dissolved starches was determined absolutely by means of aqueous SEC. Weight average molecular weights (Mw) were found close to 12-106 g/M for the investigated samples. Dimensions of starch glucan coils were estimated from SEC-data combined with universal calibration: values between 2-40 nm were found without significant differences for the three starches. However, in spite of these minor differences, the investigated starches differ significantly in their inter- and intramolecular interaction potential. Thus, obviously interaction potentials are strongly controlled by branching patterns, glucan-coil packing densities and by the ability to form supermolecular structures.

PL

Zbadano glukany skrobi pseudozbożowych o istotnych różnicach w ich rozgałęzieniach (amarantus, chinoa i gryka). Ich charakterystykę molekularną skorelowano z właściwościami technologicznymi. Niezmienność konformacji glukanów, zwłaszcza pod wpływem wzrastającej temperatury, odczyn kwaśny i naprężenia mechaniczne rozważano pod kątem wpływu tych parametrów na strukturę molekularną i supramolekularną roztworów skrobi w DMSO. Skrobiowe glukany wydzielono przez półpreparatywną chromatografię na sefadeksach (SEC) a uzyskane frakcje charakteryzowano za pomocą reakcji z jodem. Amarantus miał krótkie rozgałęzienia (sbc ≡ typ amylopektynowy), chinoa również należała do typu sbc, ale jej rozgałęzienia były dłuższe niż u amarantusa, a gryka była mieszaniną glukanów sbc z 24% domieszką długich rozgałęzień (lcb ≡ typu amylozy). Ciężar cząsteczkowy (stopień polimeryzacji) skrobi w DMSO został wyznaczony metodą absolutną za pomocą SEC. Badane próbki miały średni ciężar cząsteczkowy bliski 1,2-106 g/M. Rozmiar heliksów glukanów skrobiowych wyznaczony za pomocą SEC w połączeniu z uniwersalną kalibracją wynosił 2-40 nm bez istotnych różnic dla wszystkich trzech skrobi. Mimo tego badane skrobie różniły się istotnie ich miedzy- i wewnątrzcząsteczkowym potencjałem. Wynika stąd, że potencjał oddziaływań zależy w znacznym stopniu od rodzaju rozgałęzienia i upakowania w heliksach od czego zależy struktura supramolekularna.

Słowa kluczowe

EN

physicochemical property; amaranth; starch; buckwheat; cereal starch; molecular structure; quinoa; technological quality; pseudo cereal starch; glucan

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość. Suplement
• Rocznik: 2000
• Tom: 07
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.179-193,fig.

Twórcy

autor

Praznik W

autor

Huber A.

Bibliografia

• [1] Praznik W., Mundigler N., Kogler A., Wollerdorfer M., Pelzl B., Huber A.: Molecular Background of Technological Properties of Selected Starches, Starch/Stärke, 51, 6, 197-211, 1999.
• [2] Huber A., Praznik W.: Molecular Characteristics of Glucans: High Amylose Com Starch, in: ACS Symposium Series No. 635 'Strategies in Size-Exclusion Chromatography' , M.Potschka, P.L.Dubin (eds.), Chpt 19, 1996, 351.
• [3] Praznik W., Huber A., Watzinger S., Beck, R.H.F.: Molecular Characteristics of High Amylose Starches, Starch/Stärke, 94, 2, 1994, 82-93.
• [4] Praznik W., Huber A.: Modification of Branching Pattern of Potato Maltodextrin with Q-Enzyme Żywność. Technologia. Jakość. (Food. Technology. Quality.), 4, 17, 1998, 202.
• [5] Lorenz K.: Quinoa (Chenopodium quinoa) Starch - Physico-chemical Properties and Functional Characteristics, Starch/Stärke, 42, 3, 1990, 81.
• [6] Bello-Perez L.A., Pano de Leon Y., Agama-Acevedo E., Paredes-Lopez O.: Isolation and Partial Characterization of Amaranth and Banana Starches, Starch/Stärke, 50, 10, 1998, 409.
• [7] Mundigler N.: Isolation and Determination of Starch from Amaranth (Amaranthus cruentus) and Quinoa (Chenopodium quinoa), Starch/Stärke, 50, 2-3, 1998, 7.
• [8] Atwell W.A., Patrick B.M., Johnson L.A., Glass R.W.: Characterization of Quinoa Starch, Cereal Chemistry, 60, 1, 1983, 9.
• [9] Lorenz K.: Amaranthus hypochondriacus - Characteristics of the Starch and Baking Potential of the Flour, Starch/Stärke, 33, 5, 1981, 149.
• [10] Singhal R.S., Kulkami P.R.: Some Properties of Amaranthus paniculatas (Rajgeera) Starch Pastes, Starch/Stärke, 42, 1, 1990, 5.
• [11] Wilhelm E., Themeier H.W., Lindhauer M.G.: Feinkornstärken und hydrophile Polymere als Komponenten fur neue biologisch abbaubare Zweiphasenwerkstoffe für spezielle Anwendungen. Teil 1: Separations - und Aufbereitungstechniken für Feinkornstärken von Quinoa und Amaranth, Starch/Stärke, 50, 1, 1998, 7.
• [12] Radosavljevic M., Jane J., Johnson L.A.: Isolation of Amaranth Starch by Diluted Alkaline-Protease Treatment, Cereal Chemistry, 75, 2, 1998, 212.
• [13] Schoch T.J.: Effects of freezing and cold storage on pasted starches, in: 'The Freezing Preservation of Foods', D.K.Tressler, W.B.Van Arsdel, M.J.Copley (eds.), Vol. 4, AVI Publishing Co., Westport, CT, 1968, 45.
• [14] Zheng G.H., Sosulski F.W.: Determination of Water Separation from Cooked Starch and Flour Pastes after Refigeration and Freeze-thaw, J. Food. Sci., 63, 1, 1998, 134.