Investigation of starch gels by means of the relaxation method

• Autorzy: Rezler R , Baranowska H.M. , Surma S. , Poliszko S.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Analysis of structural changes of starch gels of the polymer content from 0.05 g/cm3 to 0.10 g/cm3 has been performed on the basis of results of a study by the DMT A and lH NMR methods. For gels of starch concentration below 0.08 g/cm3, the changes of the rigidity modulus are insignificant; a small increase is observed only in the first three hours of measurements. Gels of a higher starch content are characterised by much higher initial value of the rigidity modulus, which significantly increases with the time of measurements. The values of the rigidity modulus are determined by the density of network segments. In the systems with starch concentration up to 0.08 g/cm3, the initial and the final concentrations of the network segments show insignificant differences, while for the gels of a higher starch content these concentrations differ significantly. As follows from results of NMR relaxometry experiment, in the gels of a polymer concentration up to 0.08 g/cm3 no changes in water dynamics in time have occurred. In those of starch concentration above 0.08 g/cm3, the relaxation rate of water has changed in time. The maximum in the water relaxation rate observed after 3-4 hours of measurements indicates the process of water fixing in hydrates. A further monotonie decrease of the relaxation rate suggests that the water initially involved in the gel structure formation is evacuated from the starch network. This process should be related to respiralisation of amylopectin chains, whose participation in the gel structure formation increases with increasing polymer concentration. The results suggest that for the starch gels of polymer content lower than 0.08 g/cm3 the gel structure formed on cooling is saved and not subject to development. In the time range studied no changes in the parameters studied which could suggest the occurrence of starch rétrogradation have been observed, which has been interpreted as a result of a small contribution of amylopectin chains in formation of the gel spatial network.

PL

W prezentowanej pracy podjęto próbę analizy zmian strukturalnych żeli skrobiowych o niskiej zawartości polimeru (od 0,05 g/cm3 do 0,10 g/cm3). Badania prowadzono w czasie do 10 godzin po osiągnięciu przez układ temperatury otoczenia. Technikę DMTA wykorzystano do określenia zmieniających się w czasie parametrów Teologicznych, określających stopień usztywnienia struktury żelu. Stan dynamiczny wody w układzie, w czasie formowania struktury, analizowano wykorzystując technikę NMR. Uzyskane rezultaty pozwoliły stwierdzić, że dla żeli o koncentracji skrobi poniżej 0,08 g/cm3 zmiany modułu sztywności są niewielkie, a wzrost jego wartości obserwuje się przez trzy pierwsze godziny trwania eksperymentu. Po upływie tego czasu nie stwierdzono dalszych zmian wartości tego parametru. Żele o wyższej zawartości skrobi (powyżej 0,08 g/cm3) charakteryzują się dużo wyższą wartością początkową modułu sztywności i obserwuje się znaczny wzrost wartości tego parametru w czasie. Wartość modułu sztywności determinowana jest gęstością segmentów sieci. Stwierdzono, że w układach o koncentracji skrobi do 0,08 g/cm3 początkowa i końcowa koncentracja segmentów sieci zmienia się w niewielkim stopniu. Zróżnicowanie ich wartości można zaobserwować w układach o wyższej zawartości skrobi. Pomiary relaksacyjne wykonane techniką NMR wskazują, że w żelach o koncentracji polimeru do 0,08 g/cm3 woda nie zmienia swojego stanu dynamicznego w czasie. Jedynie układy o zawartości skrobi powyżej 0,08 g/cm3 charakteryzują się zmiennymi w czasie wartościami szybkości relaksacji wody. Obserwowane po trzech pierwszych godzinach trwania eksperymentu maksimum wartości szybkości relaksacji wskazuje na proces uwięzienia wody w hydratach. Dalszy monotoniczny spadek wartości szybkości relaksacji pozwala wnioskować, że woda początkowo biorąca udział w formowaniu struktury żelu jest ewakuowana z sieci skrobiowej. Uzyskane w badaniach rezultaty sugerują, że w przypadku żeli skrobiowych o zawartości polimeru nie przekraczającej 0,08 g/cm3 struktura żelu, jaka powstała w procesie ochładzania, jest zachowana i nie ulega rozbudowie. Rozbudowa węzłów sieci w czasie, z udziałem wody obserwowana jest jedynie w układach o koncentracji polimeru przekraczającej 0,08 g/cm3.

Słowa kluczowe

EN

food product; starch concentration; relaxation method; polysaccharide; structural change; starch gel; polymer content

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość. Suplement
• Rocznik: 2000
• Tom: 07
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.194-203,fig.

Twórcy

autor

Rezler R

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

autor

Baranowska H.M.

autor

Surma S.

autor

Poliszko S.

Bibliografia

• [1] Avrami M.: J. Chem. Phys., 7, 1939, 1103.
• [2] Avrami M.: J. Chem. Phys., 7, 1940, 212.
• [3] Avrami M.: J. Chem. Phys., 9, 1941, 177.
• [4] Biliaderis C.G.: Can. J. Physiol. Pharmacol., 69, 1991, 60.
• [5] Cherian G., Chinachoti P.: Cereal Chem., 73, 1996, 618.
• [6] Clawson A., Taylor A.J.: Food Chem., 47, 1993, 337.
• [7] Erdogdu G., Czuchajowska Z., Pomeranz Y.: Cereal Chem., 72, 1995a, 70.
• [8] Erdogdu G., Czuchajowska Z., Pomeranz Y.: Cereal Chem., 72, 1995b, 76.
• [9] Ferry J.D.: Viscoelastic properties of polymers. Ed. J. Wiley and Sons, New York, 1970.
• [10] Gidley M.J., Cooke D.: Biochem. Soc., 19, 1991, 551.
• [11] Liu H., Lelievre J.: Carbohydr. Res., 17, 1991, 145.
• [12] Morgenstern M.P., Newberry M.P., Holst S.E.: Cereal Chem., 73, 1996, 478.
• [13] Murayama T.: Dynamic mechanical analysis polymeric material. Eds. Elsevier, Amsterdam, 1978.
• [14] Perepeczko J.: Acoustic Methods of Investigating Polymers. Mir. Publ., Moscov, 1975.
• [15] Poliszko S., Lesiewicz Cz.: Dynamiczno-mechaniczne właściwości uwodnionych żeli skrobiowych. Sprawozd. Probl. 0509 CPBP, Poznań, 1986.
• [16] Rezler R.: Dynamiczno-mechaniczna analiza termiczna kseroproduktów skrobiowych i zmian ich właściwości w warunkach rehydratacji. PhD. Thesis, AR Poznań, 1998.
• [17] Richardson S. J., Baianu I. C., Steinberg M. P.: Starch, 39, 6, 1987a, 79.
• [18] Richardson S. J., Baianu I. C., Steinberg M. P.: Starch, 39, 6, 1987b, 198.
• [19] Vodovotz Y., Hallberg L., Chinachoti P.: Cereal Chem., 73, 1996, 264.
• [20] Węglarz W., Harańczyk H.: Mat. XXVI Ogólnopolskiego Seminarium na temat Magnetycznego Rezonansu Jądrowego i Jego Zastosowań, Kraków, 1994, 137.
• [21] Zeleznak K.J., Hoseney R.C.: Cereal Chem., 64, 1987, 121.
• [22] Eliasson A.-C., Larsson K., Andersson S., Hyde S.T., Nesper R., Schnering H.G.: Starch, 39, 1987, 147.
• [23] Wu H.-C., Sarko A.: Carbohydr. Res., 61, 1978, 7.