Wpływ stopnia podstawienia skrobi utlenionych i acetylowanych na ich właściwości funkcjonalne

• Autorzy: Malyszek Z. , Kowalczyk K. , Szczepanik E. , Lewandowicz G.

Warianty tytułu

EN

Effect of the degree of substitution of the oxidized and acetylated starches on their functional properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Utlenianie i acetylacja są podstawowymi typami reakcji stosowanymi w procesach chemicznej modyfikacji skrobi a ich znaczenie dalece wykracza poza otrzymywanie skrobi pojedynczo modyfikowanych E 1404 i E 1420, służą one bowiem do otrzymywania całego szeregu skrobi podwójnie modyfikowanych. Stopień podstawienia, obok rodzaju wprowadzonej grupy modyfikującej, jest podstawowym czynnikiem determinującym właściwości funkcjonalne skrobi jak również istotnym elementem kosztotwórczym procesu produkcyjnego. Zatem w celu otrzymania jak najlepszego produktu finalnego bardzo istotna jest precyzyjna znajomość korelacji pomiędzy stopniem podstawienia a właściwościami fizykochemicznymi produktu. Za jedną z najistotniejszych należy tu uznać oporność na siły ścinające oraz funkcjonalność w emulsjach spożywczych. Celem pracy była ocena wpływu stopnia podstawienia skrobi utlenionych oraz acetylowanych na stabilność reologiczną kleików w warunkach stałego naprężenia ścinającego oraz na ich zdolność do tworzenia emulsji. Materiałem badawczym były handlowe preparaty skrobi utlenionej (Skrobia Budyniowa, Skrobia Żelująca i Lubox) oraz laboratoryjnie otrzymane skrobie acetylowane o różnym stopniu podstawienia. Badania Teologiczne kleików pasteryzowanych oraz sterylizowanych prowadzono w trybie CS. Zdolność emulgującą oznaczano poprzez wyznaczenie indeksów stabilności emulsji ES oraz aktywności emulgującej EAI. Przeprowadzone badania wykazały, że wprowadzenie grup acetylowych do makrocząsteczek skrobiowych powoduje niewielkie zmiany lepkości oraz zwiększenie odporności kleików na siły ścinające. W przypadku skrobi utlenionych zaobserwowano, zwiększeniu stopnia podstawienia grupami karboksylowymi towarzyszy nie tylko znane zjawisko istotnego spadku lepkości początkowej, ale również zwiększona tendencja do żelowania. Wprowadzenie grup chemicznie modyfikujących makrocząsteczkę skrobiową powoduje istotny wpływ na zdolność do tworzenia emulsji przez ten polisacharyd. Naturalna skrobia ziemniaczana charakteryzuje się niewielką efektywnością w tworzeniu emulsji nie przekraczającą ES = 25% natomiast wprowadzenie grup acetylowych bądź karboksylowych wiąże się ze zwiększeniem efektywności tworzenia, wartość indeksu ES wynosi dla skrobi acetylowanych maksymalnie 44% a dla utlenionych 97%. Wzrost stężenia kleików skrobiowych użytych do sporządzania emulsji wiąże się ze wzrostem ich stabilności oraz zmniejszeniem indeksu aktywności emulgującej preparatu - najstabilniejsze emulsje (ES = 97%) uzyskano przy użyciu do ich sporządzania 7% kleików Skrobi Żelującej natomiast najwyższy indeks aktywności emulgującej zanotowano w przypadku 4% kleiku skrobi acetylowanej o najwyższym stopniu podstawienia.

EN

Oxidation and acetylation are the main types of reactions used in chemical processes involving starch modification, and their use is far more wider than the creation of single modified starches E1404 and E 1420, they are also used for creation of many double modified starches. The degree of substitution, along with the type of inserted modifying groups, are the main factors for the determination of the functional properties of starches and also a major issue in accounting of costs of the production process. Therefore in order to get the best final product it is very important to know the exact correlation between the degree of substitution and the physico-chemical properties of the product. From all those the most important ones are the resistivity against shear stress and functionality of food industry emulsions. The aim of the work was to see the impact of the degree of substitution on the rheological stability of pastes under constant shear stress and the ability to create emulsions for oxidaized and acetylated starches. The research materials where commercially available starches (Budyniowa, Żelująca, Lubox) and laboratory manufactured acetylated starches with different degrees of substitution. The rheological studies of pasteurized and sterilized pastes where done within the CS procedure. The emulgation ability was obtained by the determination of the emulsion stability indexes ES and the emulsion activity indexes EAI. The performed research showed that the insertion of acetyl groups into the macromolecules of starches causes small changes in the viscosity and the rise of resistance of pastes against shear forces. The pastes of oxidized starches showed significant differences during the time of shear stress. The rise in the degree of substitution with carboxyl groups joins with not only the known suppression of the starting, viscosity but also with the near linier downfall of viscosity with the time measured under the impact of a constant shear stress. The insertion of chemical groups modifying the macromolecules, of starches has a major impact on the ability to create emulsions of those polysaccharides.

Słowa kluczowe

PL

homogenizacja; kleik skrobiowy; modyfikacja skrobi; skrobia acetylowana; skrobia utleniona; stopien podstawienia; wlasciwosci funkcjonalne; wlasciwosci reologiczne

EN

homogenization; starch; starch modification; acetylated starch; oxidized starch; substitution degree; functional property; rheological property

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2010
• Tom: 557
• Opis fizyczny: s.409-422,tab.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Malyszek Z.

• Oddział Koncentratów Spożywczych i Produktów Skrobiowych w Poznaniu, Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego w Warszawie, ul.Starołecka 40, 61-361 Poznań

autor

Kowalczyk K.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy, Poznań

autor

Szczepanik E.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy, Poznań

autor

Lewandowicz G.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy, Poznań

Bibliografia

• Anonim 1997. Modified starches. Compendium of Food Additive Specifications. Addendum 5. (FAO Food and Nutrition Paper - 52 Add.5). 49th session, Rome, 17-26 June 1997.
• Courthaudon J.-L., Dickonson E., Dalgleish D.G. 1991. Competitive adsorption of â-casein and non-ionic surfactants in oil-in-water emulsions. J. of Colloid and Interface Sci. 145: 390-395.
• Dickinson E. 2009. Hydrocolloids as emulsifiers and emulsion stabilizers. Food Hydrocolloids 23: 1473-1482.
• Garti N. 1999. Hydrocolloids as emulsifying agents for oil-in-water emulsions. J. Dispersion Science and Technology 20(1&2): 327-355.
• Huang X., Kakuda Y., Cui W. 2001. Hydrocolloids In emulsions: particle size distribution and interfacial activity. Food Hydrocolloids 15: 533-542.
• Kędziora P. 2008. Hydroliza enzymatyczna pochodnych skrobi modyfikowanej chemicznie oraz ocena aktywności powierzchniowej otrzymanych preparatów skrobiowych. Praca doktorska, Politechnika Poznańska.
• Pearce K.N., Kinsella J.E. 1978. Emulsifying properties of proteins: Evaluation of a turbidimetric technique. J. of Agricult, and Food Chem. 26(3): 716-723.
• Prochaska K., Kędziora P., Le Thanh J., Lewandowicz G. 2007. Surface activity of commercial food grade modified starches. Colloids Surf. B: Biointerfaces 60: 187-194.
• Walkowski A., Lewandowicz G. 2004. Skrobie modyfikowane - właściwości technologiczne i zakres stosowania. Przem. Spoż. 58(5): 49—51.
• Wurzburg O.B. 1986. Modified Starches Properties and Uses, CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida.

Uwagi

PL