Wpływ modyfikacji chemicznej skrobi i stopnia hydrolizy na izotermy sorpcji pary wodnej hydrolizatów

• Autorzy: Witczak T. , Stepien A. , Pycia K. , Witczak M. , Bednarz A. , Grzesik M.

Warianty tytułu

EN

Effect of chemical modification of starch and degree of hydrolisis on moisture sorption isotherms of hydrolysates

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy badano właściwości sorpcyjne maltodekstryn uzyskanych w reakcji enzymatycznej hydrolizy skrobi ziemniaczanej natywnej, acetylowanej oraz fosforanu diskrobiowego. Określono również wpływ uzyskanego stopniu scukrzenia (DE 6, 11, 16) na higroskopijność produktów. Izotermy sorpcji wyznaczono metodą statyczną w środowisku o aktywności wody 0 ÷ 0,903 w temp. 25 ºC. Do opisu izoterm zastosowano trzy modele matematyczne. Stwierdzono, że czteroparametrowy model Pelega umożliwił prezentację danych eksperymentalnych w pełnym badanym zakresie aktywności wody, podczas gdy wykorzystanie modeli BET i GAB wymagało ograniczenia danych. Wszystkie uzyskane krzywe charakteryzowały się sigmoidalnym kształtem, charakterystycznym dla izoterm typu II według klasyfikacji Brunauera i wsp. W zakresie adsorpcji mono- i wielowarstwowej badane hydrolizaty wykazywały zbliżone właściwości. Największe różnice w równowagowej zawartości wilgoci zaobserwowano przy aktywności wody większej od 0,7. Stwierdzono, że właściwości sorpcyjne badanych produktów uwarunkowane były głównie stopniem scukrzenia, natomiast modyfikacja chemiczna skrobi wpłynęła znacznie na ilość pochłoniętej wilgoci tylko w środowisku o wysokiej aktywności wody.

EN

In the research study, the moisture sorption isotherms were determined for the hydrolysates obtained by the enzymatic hydrolysis of native potato starch, acetylated potato starch, and distarch phosphate. Furthermore, the effect was determined of the dextrose equivalent values obtained (DE 6, 11, 16) on the hygroscopicity of products. The sorption isotherms were determined using a static method in the environment, where water activity ranged from 0 to 0.903 at a temperature of 25 ºC. Three mathematical models were applied to describe sorption isotherms. It was found that the four-parameters Peleg’s model made it possible to present the experimental data within the full range of water activity while the use of the BET and GAB models required to limit those data. All the plotted curves were characterized by a sigmoidal shape, typical for isotherms of type II according to the classification by Brunauer et al. [4]. In mono- and multilayer adsorption regions, all the hydrolysates analysed exhibited similar properties. The highest differences in the equilibrium moisture content were reported at a water activity higher than 0.7. It was found that the sorption properties of the products investigated were determined mainly by the dextrose equivalent values, while the chemical modification of starch significantly impacted the content of adsorbed moisture only in the high water activity environment.

Słowa kluczowe

PL

maltodekstryny; rownowaznik glukozowy; skrobia modyfikowana; skrobia natywna; skrobia acetylowana; fosforan diskrobiowy; para wodna; izotermy sorpcji; wlasciwosci sorpcyjne; reakcje enzymatyczne; hydroliza

EN

maltodextrin; dextrose equivalent; modified starch; native starch; acetylated starch; distarch phosphate; steam; sorption isotherm; sorption property; enzymatic reaction; hydrolysis

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2017
• Tom: 24
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.78-88,tab.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Witczak T.

• Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, ul.Balicka 122, 30-149 Kraków

autor

Stepien A.

• Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, ul.Balicka 122, 30-149 Kraków

autor

Pycia K.

• Katedra Ogólnej Technologii Żywności i Żywienia Człowieka, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski, ul.Zelwerowicza 4, 35-601 Rzeszów

autor

Witczak M.

• Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, ul.Balicka 122, 30-149 Kraków

autor

Bednarz A.

• Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, ul.Balicka 122, 30-149 Kraków

autor

Grzesik M.

• Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, ul.Balicka 122, 30-149 Kraków

Bibliografia

• [1] Anderson R.B.: Modifications of the B.E.T. equation. J. Am. Chem. Soc., 1946, 68, 686-691.
• [2] Al-Muhtaseb A.H., McMinn W.A.M., Magee T.R.A.: Moisture sorption isotherm characteristics of food products: A review. Food Bioprod. Process., 2002, 80 (2), 118-128.
• [3] Al-Muhtaseb A.H., McMinn W.A.M., Magee T.R.A.: Water sorption isotherm of starch powders. Part 1: Mathematical description of experimental data. J. Food Eng., 2004, 61, 297-307.
• [4] Brunauer S., Deming L.S., Deming W.E., Troller E.: On the theory of Van der Waals adsorption gases. J. Am. Chem. Soc., 1940, 62, 1723-1732.
• [5] Brunauer S., Emmett P., Teller E.: Adsorption of gases in multimolecular layers. J. Am. Chem. Soc., 1938, 60, 309-319.
• [6] Busch V.M., Pereyra-Gonzalez A., Šegatin N., Santagapita P.R., Ulrih N.P., Buera M.P.: Propolis encapsulation by spray drying: Characterization and stability. LWT-Food Sci. Technol., 2017, 75, 227-235.
• [7] Castro N., Durrieu V., Raynaud C., Rouilly A.: Influence of DE-value on the physicochemical properties of maltodextrin for melt extrusion processes. Carbohyd. Polym., 2016, 144, 464-473.
• [8] De Boer J.H.: The Dynamical Character of Adsorption. Clarendon Press, Oxford 1953.
• [9] Fornal J., Sadowska J., Błaszczak W., Jeliński T., Stasiak M., Molenda M., Hajnos M.: Influence of some chemical modifications on the characteristics of potato starch powders. J. Food Eng., 2012, 108 (4), 515-522.
• [10] Gondek E., Lewicki P.P.: Izotermy sorpcji pary wodnej suszonych i kandyzowanych owoców. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment., 2005, 4 (1), 63-71.
• [11] Goula A.M., Adamopoulos K.G.: A new technique for spray drying orange juice concentrate. Innov. Food Sci. Emerg., 2010, 11 (2), 342-351.
• [12] Guggenheim E.A.: Applications of Statistical Mechanics. Clarendon Press, Oxford 1966.
• [13] Karel M.: Water activity and food perservation. In.: Principles and Food Science. Part 2: Physical Principles of Food Perservation. Eds. M. Karel, O.R. Fennema, D.B. Lund. Marcel Dekker, Inc., New York 1975, pp. 237-263.
• [14] Leszczyński W.: Zastosowanie skrobi modyfikowanych w przemyśle spożywczym II. Skrobie chemicznie modyfikowane. Przegl. Piek. Cukier., 2006, 6 (55), 6-8.
• [15] Lewicki P.P.: The applicability of the GAB model to food water sorption isotherms. Int. J. Food Sci. Technol., 1997, 32, 553-557.
• [16] Mishra S., Rai T.: Morphology and functional properties of corn, potato and tapioca starches. Food Hydrocoll.., 2006, 20 (5), 557-566.
• [17] Mosquera L.H., Moraga G., Martínez-Navarrete N.: Effect of maltodextrin on the stability of freezedried borojó (Borojoa patinoi Cuatrec.) powder. J. Food Eng., 2010, 97 (1), 72-78.
• [18] Pałacha Z, Chrzanowski P.: Badanie procesu adsorpcji i desorpcji wody wybranych skrobi. Post. Techn. Przetw. Spoż., 2013, 1, 58-63.
• [19] Peleg M.: Assessment of a semi-empirical four parameter general model for sigmoid moisture sorption isotherms. J. Food Eng., 1993, 16, 21-37.
• [20] Phisut N.: Spray drying technique of fruit juice powder: some factors influencing the properties of product. Int. Food Res. J., 2012, 19 (4), 1297-1306.
• [21] Pycia K., Juszczak L., Gałkowska D., Witczak M., Jaworska G.: Maltodextrins from chemically modified starches. Selected physicochemical properties. Carbohyd. Polym., 2016, 146, 301-309.
• [22] Pycia K., Juszczak L., Socha R.: Maltodextrins from chemically modified starches. Production and characteristics. Starch-Stärke, 2017, doi:10.1002/star.201600199.
• [23] Resio A.C., Aguerre R.J., Suarez C.: Analysis of the sorptional characteristics of amaranth starch. J. Food Eng., 1999, 42 (1), 51-57.
• [24] Roller S.: Starch-derived Fat Mimetics: Maltodextrins. Handbook of Fat Replacers. CRC Press, New York 1996, pp. 99-118.
• [25] Roos Y.: Characterization of food polymers using state diagrams. J. Food Eng., 1995, 24 (3), 339360.
• [26] Saavedra-Leos Z., Leyva-Porras C., Araujo-Diaz S., Toxqui-Teran A., Borras-Enriquez A.: Technological application of maltodextrin according to the degree of polymerization. Molecules, 2015, 20, 21067-21081.
• [27] Sobolewska-Zielińska J.: Maltodekstryny w przemyśle spożywczym. Laboratorium, 2007, 6, 29-32.
• [28] Stępień A., Witczak M., Witczak T., Czader M.: Izotermy sorpcji maltodekstryny przemysłowej o różnym stopniu scukrzenia. Post. Techn. Przem. Spoż., 2015, 2, 51-56.
• [29] Timmermann E.O.: Multilayer sorption parameters: BET or GAB values? Colloid Surf. A – Physicochem. Eng. Asp., 2003, 1-3, 235-260.
• [30] Wang Y.J., Wang L.: Structures and properties of commercial maltodextrins from corn, potato, and rice starches. Starch-Stärke, 2000, 52 (8-9), 296-304.

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2017/110/175