Physically-modified wheat or potato starches, their physico-chemical properties and metabolism by bifidobacteria

• Autorzy: Wronkowska M , Soral-Smietana M. , Bielecka M. , Biedrzycka E.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim was to study the effect of physical processes (autoclaving/cooling cycles and spray drying) on starches having different crystalline structure: wheat (type A) or potato (type B) starch. First, the extent of changes in the physico-chemical properties of these physically-modified starches as the carbon and energy sources for growth in in vitro conditions was investigated. Characteristics of functional properties, e.g. water binding capacity (WBC), indicated that both native starches had low affinity to water, that increased however 4-times after modification. The opposite tendency was observed for fat absorption (FA). Viscosity of water dispersion dramatically decreased after modification of both starches. The ability of the tested Bifidobacterium strains to metabolise native or physically- modified wheat and potato starches was differentiated. B. pseudolongum KSI9 and B. animalis KSD29a3 isolated from animals utilised the examined starches as easily accessible substrates of fermentation, whereas B. breve ATCC 15700 isolated from human did not metabolise or only negligibly fermented starch preparations. The number of bifidobacteria populations as well as their acidifying activity were higher in the media containing wheat starch in comparison to the potato starch, whereas no significant differentiation was observed between the results obtained in media with native or modified starch. The results suggest that native or experimentally-modified wheat and potato starches with some fraction of resistant starch can be a good substrate for colonic bifidobacteria.

PL

Celem badań było określenie wpływu procesów fizycznych (cykle autoklawowania/chłodzenia, suszenie rozpyłowe) na skrobie posiadające odmienną strukturę krystaliczną: pszenna (typ A), ziemniaczana (typ B). Badany był zakres zmian właściwości fizykochemicznych skrobi poddanych modyfikacji fizycznej, które stanowiły źródło węgla i energii do wzrostu bifidobakterii w warunkach in vitro. Charakterystyka właściwości funkcjonanych, takich jak zdolność wiązania wody (WBC), wskazała, że obie naturalne skrobie wykazywały niskie powinowactwo do wody, które po modyfikacji zwiększyło się ok. 4-krotnie. Zauważono przeciwną tendencję w przypadku absorpcji oleju (FA). W wyniku ogrzewania zawiesiny wodnej badanych skrobi w aparacie Brabendera stwierdzono znaczące obniżenie lepkości wskutek modyfikacji obu skrobi. Zdolność wybranych szczepów Bifidobacterium do metabolizowania naturalnych bądź fizycznie modyfikowanych skrobi pszennej i ziemniaczanej była zróżnicowana. Bifidobacterium pseudolongum KSI9 i Bifidobacterium animalis KS29a3, izolowane od zwierząt, wykorzystywały badane skrobie jako łatwo dostępny substrat do fermentacji, natomiast Bifidobacterium breve АТСС 15700, izolowany od człowieka, nie metabolizował, lecz nieznacznie fermentował badane skrobie. Liczebność populacji bifidobakterii, jak również ich aktywność kwasząca, były wyższe na podłożu zawierającym skrobię pszenną w porównaniu ze skrobią ziemniaczaną. Jedynie nieznaczne zróżnicowanie obserwowano w tych wskaźnikach in vitro pomiędzy skrobiami naturalnymi i modyfikowanymi. Uzyskane wyniki sugerują, że naturalne i modyfikowane skrobie, pszenna i ziemniaczana, zawierające frakcję amylazooporną mogą stanowić dobry substrat dla bifidobakterii zasiedlających jelito grube.

Słowa kluczowe

EN

wheat starch; metabolism; physicochemical property; starch; potato starch; physically-modified starch; Bifidobacterium; physical process

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość. Suplement
• Rocznik: 2002
• Tom: 09
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.74-83,fig.

Twórcy

autor

Wronkowska M

• Polish Academy of Sciences, Tuwima 10, 10-747 Olsztyn, Poland

autor

Soral-Smietana M.

autor

Bielecka M.

autor

Biedrzycka E.

Bibliografia

• [1] AOAC, Oficial methods of analysis. 15th ed., Arlington, Virginia, USA, 1990.
• [2] Bielecka M., Biedrzycka E., Majkowska A.: Selection of probiotics and prebiotics for synbiotics and confirmation of their in vivo effectiveness. Food Res. Intern., 2002, 35/2-3, 125-131.
• [3] Bielecka M., Biedrzycka E., Majkowska A., Juśkiewicz J., Wróblewska M.: Effect of non-digestible oligosaccharides on the gut microecosystem in rats. Food Res. Intern. 2002, 35/2-3, 139-144.
• [4] Champ M., Martin L., Noah L., Gratas M.: Analytical methods for resistant starch, in: “Complex Carbohydrates in Foods”, ed. S. Sungsoo Cho, L. Prosky, M. Dreher (Marcel Dekker Inc.), New York, 1999,
• [5] Crittenden R.G., Morris L.F., Harvey M.L., Tran L.T., Mitchell H.L., Playne M.J.: Selection of Bifidobacterium strain to complement resistant starch in a synbiotic yoghurt. J. Appl. Microbiol., 2001,90,2,268-278.
• [6] Cummings J.H., Englyst H.N.: Measurement of starch fermentation in the human large intestine. Am. J. Clin. Nutr., 1987, 45, 1243-1255.
• [7] Cummings J.H., Macfarlane G.T.: The control and consequences of bacterial fermentation in the human colon. J. Appl. Bacteriol., 70,1991,443-459.
• [8] Cummings J.H., Beatty E.R., Kingman S.M., Bingham S.A., Englyst H.N.: Digestion and physiological properties of resistant starch in the human large bowel. Brit. J. Nutr., 75, 1996, 733-747.
• [9] Englyst H.N., Macfarlane G.T.: Breakdown of resistant and readily digestible starch by human gut bacteria. J. Sci. Food Agric., 37, 1986, 699-703.
• [10] Englyst H.N., Hudson G.J.: Starch and Health, in: “Starch: Structure and Functionality”, ed. by Frazier P. J., Richmond P., Donald A. M,, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1997, 9-21.
• [11] Gidley M.J.: Factors affecting the crystalline type (A-C) of native starches and model compounds: a rationalization of observed effects in terms of polymorphic structures. Carbohydr. Res., 161, 1987, 301-304.
• [12] Gidley M.J., Bulpin P.V.: Crystallization of maltooligosaccharides as models of the crystalline forms of starch: minimum chain-length requirement for the formation of double helices. Carbohydr. Res., 161,1987,291-300.
• [13] Gidley M.J.: Starch structure/function relationships: achievements and challenges, in: „Starch: Advances in Structure and Function”, eds. T.L. Barsby, A.M. Donald, P.J. Frazier, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2001, 116-128.
• [14] Gomes A., Malcata F.: Bifidobacterium spp. and Lactobacillus acidophilus: Biological, biochemical, technology and therapeutic properties relevant for use as probiotic. Trends in Food Sci. Technol., 10, 1999, 139-157.
• [15] Hizukuri S.: Relationship between the distribution of the chain length of amylopectin and the crystalline structure of starch granules. Carbohydr. Res., 1985,141, 295.
• [16] Mitsuoka T.: Recent trends in research on intestinal flora. Bifidobacteria Microflora, 1982,1, 3-24.
• [17] Morrison W.R., Laignelet B.: An improved colorimetric procedure for determining apparent and total amylose in cereal and other starches. J. Cereal Sci., 1983,1, 9-20.
• [18] Salminen S., Ouwehand A.C., Isolauri E.: Clinical application of probiotic bacteria. Int. Dairy J., 1998, 8, 563-572.
• [19] Soral-Śmietana M., Świgoń A., Amarowicz R., Sijtsma L.: Chemical composition, microstructure and physico-chemical characteristics of two commercial pea protein isolates. Pol. J. Food Nutr. Sci., 1998, 7/48, suppl. 2, 193-200.
• [20] Soral-Śmietana M.: Resistant starch - nutritional or non-nutritional component of food. Pol. J. Food Sci., 2000, 9/50 (3S), 15-21.
• [21] Soral-Śmietana M., Wronkowska M., Amarowicz R.: Health-promoting function of wheat or potato resistant starch preparations obtained by physico-chemical process. In: „Starch: Advances in Structure and Function”, ed. T.L. Barsby, A.M. Donald, P.J. Frazier, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2001, 116-128.
• [22] Stephen A.M.: Increasing complex carbohydrate in the diet: are the benefits due to starch fibre or decreased fat intake? Food Res. Int., 27, 1994, 69-75.
• [23] Wang X., Conway P.L., Brown I.L., Evans A.J.: In vitro utilization of amylopectin and high-amylose maize (amylomaize) starch granules by human colonic bacteria. Appl. Environ. Microbiol., 65, 11, 1999,4848-4854.
• [24] Wronkowska M., Soral-Śmietana M.: Pea starch as a source of physically modified preparation with potential health-promoting activity. Żywność, 2000, 7, 2/23 suppl., 226-235.