Molecular dynamics in dehydrated starch gels

• Autorzy: Poliszko S , Napierala D.M. , Rezler R. , Hoffmann G.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

We have recently developed a transformation method for representation of different relaxation processes data (DMTA, DETA and 1H-NMR) as a function of free energy of activation in freeze-dried wheat starch gel. In our previous paper [12] the method of transformation was applied for freeze-dried wheat starch gel of density of 0.13 g/cm3, while in this paper we present results of a similar analysis of relaxation parameters measured in a wide temperature range in dehydrated wheat starch gel of a twice lower density. In the system studied, we observed a decreasing value of the complex rigidity modulus, due to much lower degree of crosslinking. Similar courses of dispersion profile obtained with 1H-NMR relaxation method and DMTA method, at temperature ranging from 100 to 380 K, point to a correlation between the nuclear and mechanical relaxation processes, confirming the results of our previous work, which are related to the dynamics of hydroxymethylene groups in freeze-dried starch gel.

PL

W pracy przedstawiono wyniki temperaturowych badań relaksacji mechanicznej (DMTA) i magnetycznej (1H-NMR) w liofilizowanym żelu skrobi pszenicy, otrzymanym w wyniku liofilizacji 5% kleiku skrobiowego. Do analizy danych, modułu sztywności (G1 i G2) i szybkości relaksacji spin-sieć protonów (Ri) zastosowano procedurę transformacji, testowaną wcześniej na układach o większej koncentracji sieci, eliminującą efekt różnicy częstości zewnętrznego pola zaburzającego. Procedura ta polega na przekształceniu zależności temperaturowych parametrów dynamiki mechanicznej i jądrowej na zależność od energii swobodnej aktywacji badanego procesu. Spośród trzech przejść relaksacyjnych obserwowanych w temperaturze 150, 210 i 280 K za pomocą zmian modułu sztywności kserożelu skrobi, jedno z nich, zachodzące w temperaturze 150 K związane jest z dynamiką molekularną tych samych grup, które odpowiadają za przejście relaksacyjne obserwowane w widmie 1H-NMR w temperaturze 320 K. Energia swobodna aktywacji tych procesów jest rzędu 40 kJ/mol. Są to najprawdopodobniej grupy hydroksymetylenowe łańcuchów skrobiowych, które jak wskazują wyniki, są także odpowiedzialne za wysoką sztywność sieci dehydratowanego żelu w niskiej temperaturze.

Słowa kluczowe

EN

food product; cracker; dehydrated starch; starch; wheat; freeze-dried wheat; corn flake; starch gel; chips; molecular dynamics

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość. Suplement
• Rocznik: 2002
• Tom: 09
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.57-64,fig.

Twórcy

autor

Poliszko S

• Agricultural University of Poznan, Wojska Polskiego 38-42, 60-637 Poznan, Poland

autor

Napierala D.M.

autor

Rezler R.

autor

Hoffmann G.

Bibliografia

• [1] Cole K.S., Cole R.H.: Dispersion and absorption in dielectrics. J. Chem. Phys., 9, 1941, 341-351.
• [2] Comillon P., McCarthy M.J., Reid D.S.: Study of restricted diffusion by NMR in freeze-dried starch gels. J. Texture Stud., 28, 1997, 421-434.
• [3] Forssell P.M., Mikkila J.M., Moates G.K., Parker R.: Phase and glass transition behaviour of concentrated barley-glycerol-water mixtures, a model for thermoplastic starch. Carbohydr. Polym., 34, 1997, 275-282.
• [4] Kalichevsky M.T., Jaroszewicz E.M., Ablett S., Blanshard J.M.V., Lillford P.J.: The glass transition of amylopectin measured by DSC, DMTA and NMR. Carbohydr. Polym., 18, 1992, 77-88
• [5] Kalichevsky-Dong M.T., Ablett S., Lillford P.J., Knorr D.: Effects of pressure-shift freezing and conventional freezing on model food gels. Int. J. Food Sci. Technol., 35, 2000, 163-172.
• [6] Kim Y-R., Comillon P.: Effects of temperature and mixing time on molecular mobility in wheat dough. Lebensm.-Wiss. Technol., 34, 2001,417-423.
• [7] Koenig S.H.: The dynamic of water - protein interactions: results from measurements of nuclear magnetic relaxation dispersion. ACS Symp. Ser. 1980, 127, 157-176.
• [8] Nelson K.A. and Labuza T.P.: Glass Transition Theory and Texture of Cereal Foods. In: The Glassy State in Foods (Blanshard J.M.V. and Lillford P.J., eds.) Nottingham Univ. Press, 1993, 513-520.
• [9] Murayama T.: Dynamic Mechanical Analysis of Polymeric Material. Ed. Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, 1978.
• [10] Pereira P.M., Oliveira J.C.: Measurement of glass transition in native wheat flour by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA). Int. J. Food Sci. Technol., 35, 2000, 183-192.
• [11] Poliszko S., Hoffmann G., Rezler R.: Dynamic-mechanical and dielectric-thermal analysis of freezedried starch gels. Acta Alimen. Pol., 17, 1991, 351-359.
• [12] Poliszko S., Napierała D.M., Rezler R., Hoffmann G.: Thermodynamics of Relaxation Phenomena in Freeze-dried Wheat Starch Gel. In: Advances in Magnetic Resonance in Food Science, (P.S. Belton, B.P. Hills and G.A. Webb, eds.) Royal Society of Chemistry, 1999, 105-112.
• [13] Rezler R., Poliszko S.: Mechanical-Relaxation Analysis of Rehydrated Starch Xerogels. In: Properties of Water in Food, Agric. University Press, Warsaw, 1991, 42-48
• [14] Tchelidze T.L., Derevianko A.J., Kurilenko O.D.: Electric Spectroscopy of Heterogeneous System. Ed. Kiev- Naukova Dumka, 1977 (in Russ).
• [15] Wang Y.-J., Jane L.-J.: Correlation between glass transition temperature and starch retrogradation in the presence of sugars and maltodextrins. Cereal Chem., 71, 1994, 527-531.