Wpływ jonów metali dwuwartościowych na właściwości reologiczne matrycy polisacharydowej z wytłoków jabłkowych

• Autorzy: Cybulska J. , Mierczynska J. , Pieczywek P. , Stasiak M. , Zdunek A.

Warianty tytułu

EN

Effect of divalent metal ions on rheological properties of polysaccharide matrix from apple pomace

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wytłoki powstające podczas produkcji soku jabłkowego składają się głównie z polisacharydów ścian komórkowych, które stanowią błonnik pokarmowy. Związki te powodują znaczny wzrost lepkości roztworów wodnych dzięki zdolności do sieciowania jonami metali dwuwartościowych według modelu egg-box. Wytłoki jabłkowe poddawano fizycznym i chemicznym przekształceniom, uzyskując matrycę polisacharydową MPSN. Celem badań było określenie zdolności do sieciowania matrycy polisacharydowej MPSN za pomocą dwuwartościowych kationów metali Ca²+, Mg²+ i Fe²+. Na podstawie wzrostu lepkości pozornej badanych roztworów stwierdzono, że każdy zastosowany kation miał zdolności sieciujące, ale w największym stopniu sieciowanie zachodziło pod wpływem Ca²+ i Fe²+. Krzywe płynięcia matrycy MPSN opisano modelem Ostwalda de Waele’a. Roztwory MPSN z dodatkiem jonów wapnia w stężeniu 12 i 15 mM cechowały się najniższymi wartościami wskaźnika płynięcia i tym samym największym stopniem pseudoplastyczności. We wszystkich analizowanych materiałach wystąpiło zjawisko tiksotropii, które w przypadku dodatku Ca²+ i Fe² było zależne od ich stężenia, co świadczy o zdolności do odtwarzania struktury podczas relaksacji.

EN

Pomace produced during the apple juice production is composed mainly of cell wall polysaccharides, which constitute a dietary fibre. Since those compounds can be cross-linked with some divalent metal ions according to an egg-box model, they cause the viscosity of aqueous solutions to significantly increase. The apple pomace analyzed was physically and chemically transformed in order to obtain an MPSN polysaccharide matrix. The objective of the research study was to determine the ability of MPSN polysaccharide matrix to cross-link by means of the divalent metal cations of Ca²+, Mg²+, and Fe²+. On the basis of the increase in the apparent viscosity of the solutions analyzed, it was found that each ion applied had the cross-linking ability; however, the greatest degree of cross-linking was obtained by the Ca²+ and Fe²+ ions. The flow curves of MPSN matrix were described by an Ostwald de Waele’s model. The MPSN solutions with calcium ions added at 12 and 15 mM concentration rates were characterized by the lowest flow behaviour indices and, thus, by the highest pseudoplasticity degree. In all the analyzed samples, a thixotropy phenomenon occurred: in the case of Ca²+ and Fe, this phenomenon depended on their concentration rate. This fact proves their ability to regenerate structure during relaxation.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2015
• Tom: 22
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.103-113,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Cybulska J.

• Zakład Mikrostruktury i Mechaniki Biomateriałów, Instytut Agrofizyki, Polska Akademia Nauk, ul.Doświadczalna 4, 20-290 Lublin

autor

Mierczynska J.

• Zakład Mikrostruktury i Mechaniki Biomateriałów, Instytut Agrofizyki, Polska Akademia Nauk, ul.Doświadczalna 4, 20-290 Lublin

autor

Pieczywek P.

• Zakład Mikrostruktury i Mechaniki Biomateriałów, Instytut Agrofizyki, Polska Akademia Nauk, ul.Doświadczalna 4, 20-290 Lublin

autor

Stasiak M.

• Zakład Fizycznych Właściwości Materiałów Roślinnych, Instytut Agrofizyki, Polska Akademia Nauk, ul.Doświadczalna 4, 20-290 Lublin

autor

Zdunek A.

• Zakład Mikrostruktury i Mechaniki Biomateriałów, Instytut Agrofizyki, Polska Akademia Nauk, ul.Doświadczalna 4, 20-290 Lublin

Bibliografia

• [1] Borycka B.: Wiązanie jonów miedzi, cynku i żelaza przez włókno pokarmowe z wytłoków czarnych porzeczek. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2005, 3 (44), 83-91.
• [2] Brownlee I.A.: The physiological roles of dietary fibre. Food Hydrocoll., 2011, 25, 238-250.
• [3] Cybulska J., Pieczywek P.M., Zdunek A.: The effect of Ca²+ and cellular structure on apple firmness and acoustic emission. Eur. Food Res. Technol., 2012, 235, 119-128.
• [4] Cybulska J., Sitkiewicz I., Galus S., Janiszewska E., Łaba S., Nowacka M., Zdunek A.: Możliwości zagospodarowywania wytłoków i innych odpadów przemysłu owocowo-warzywnego. Przem. Ferm. Owoc. Warz., 2013, 9, 27-29.
• [5] Cybulska J., Szymańska-Chargot M., Zdunek A.: Zastosowanie spektrometrii ramanowskiej oraz FT-IR w analizie matryc polisacharydowych. W: Nauka i przemysł – metody spektroskopowe
• w praktyce, nowe wyzwania i możliwości. Red. Z. Hubicki. UMCS, Lublin 2014, ss. 481-484.
• [6] Cybulska J., Zdunek A., Konstankiewicz K.: Calcium effect on mechanical properties of model cell walls and apple tissue. J. Food Eng., 2011, 102, 217-223.
• [7] Cybulska J., Zdunek A., Kozioł A.: Structural changes of cell wall pectin in the carrot during postharvest ripening. Food Hydrocoll., 2014, DOI: 10.1016/j.foodhyd.2014.04.032.
• [8] Cybulska J., Zdunek A., Psonka-Antonczyk K.M., Stokke B.T.: The relation of apple texture with cell wall nanostructure studied using an atomic force microscope. Carbohyd. Polym., 2013, 92, 128-137.
• [9] Dolz M., Hernández M.J., Delegido J., Alfaro M.C., Muñoz J.: Influence of xanthan gum and locust bean gum upon flow and tixotropic behavior of food emulsions containing modified starch. J. Food Eng., 2007, 81, 179-186.
• [10] Elleuch M., Bedigian D., Roiseux O., Besbes S., Blecker C., Attia H.: Dietary fibre and fibre-rich by-products of food processing: Characterisation, technological functionality and commercial applications: A review. Food Chem., 2011, 124, 411-421.
• [11] Espinosa-Muňoz L., Renard C.M.G.C., Symoneaux R., Biau N., Cuvelier G.: Structural parameters that determine the rheological properties of apple puree. J. Food Eng., 2013, 119, 619-626.
• [12] Figuerola F., Hurtado M.L., Estévez A.M., Chiffelle I., Asenjo F.: Fibre concentrates from apple pomace and citrus peel as potential fibre sources for food enrichment. Food Chem., 2005, 91, 395-401.
• [13] Foster-Powell K., Holt S.H.A., Brand-Miller J.C.: International tables of glycemic index and glycemic load values. Am. J. Clin. Nutr., 2002, 76, 5-56.
• [14] Grant G.T., Morris E.R., Rees D.A., Smith P.J.C., Thom D.: Biological interactions between polysaccharides and divalent cations: the egg-box model. FEBS Letters, 1973, 32, 1, 195-198.
• [15] Juszczak L., Witczak M., Zięba T., Fortuna T.: Rheological behavior of heated potato starch dispersions. Int. Agrophys., 2012, 26, 381-386.
• [16] Liang Z.P., Wang X.D., Duan Y.Y., Min Q.: Energy-based model for capillary spreading of powerlaw liquids on a horizontal plane. Colloid. Surface A, 2012, 403, 155-163.
• [17] Ma J., Lin Y., Chen X., Zhao B., Zhang J.: Flow behavior, thixotropy and dynamical viscoelasticity of sodium alginate aqueous solutions. Food Hydrocoll., 2014, 38, 119-128.
• [18] Nawirska A., Kwaśniewska M.: Dietary fibre fractions from fruit and vegetable processing waste. Food Chem., 2005, 91, 221-225.
• [19] Ngouémazong D.E., Tengweh F.F., Fraeye I., Duvetter T., Cardinaels R., Van Loey A., Moldenaers P., Hendrickx M.: Effect of de-methylesterification on network development and nature of Ca²+- pectin gels: Towards understanding structure-function relations of pectin. Food Hydrocoll., 2012, 26, 89-98.
• [20] Ottone M., Peirotti M.B., Deiber J.A.: Rheokinetic model to characterize the maturation process of gelatin solutions under shear flow. Food Hydrocoll., 2009, 23, 1342-1350.
• [21] Penna A.L.B., Sivieri K., Oliveira M.N.: Relation between quality and rheological properties of
• lactic beverages. J. Food Eng., 2001, 49, 7-13.
• [22] Plaskota D.: Właściwości reologiczne jogurtów w zależności od czasu ich dojrzewania. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2004, 4 (41), 88-99.
• [23] Razavi S.M.A., Karazhiyan H.: Flow properties and thixotropy of selected hydrocolloids: Experimental and modeling studies. Food Hydrocoll., 2009, 23, 908-912.
• [24] Slavin J.L.: Dietary fiber and body weight. Nutrition, 2005, 21, 411-418.
• [25] Stasiak M., Molenda M., Opaliński I., Błaszczak W.: Mechanical properties of native corn, wheat and potato starches. Czech J. Food Sci., 2013, 31 (4), 347-354.
• [26] Soukoulis C., Lebesi D., Tzia C.: Enrichment of ice cream with dietary fibre: Effects on rheological properties, ice crystallisation and glass transition phenomena. Food Chem., 2009, 115, 665-671.
• [27] Tabilo-Munizaga G., Barbosa-Cánovas G.V.: Rheology for the food industry. J. Food Eng., 2005, 67, 147-156.
• [28] Tharanathan R.N.: Biodegradable films and composite coatings: past, present and future. Trends Food Sci. Technol., 2003, 14, 71-78.
• [29] Van Heerden I., Cronjé C., Swart S.H., Kotzé J.M.: Microbial, chemical and physical aspects of citrus waste composting. Bioresource Technol., 2002, 81, 71-76.
• [30] Van Soest P.J., Robertson J.B., Lewis B.A.: Symposium: Carbohydrate methodology, metabolism, and nutritional implications in dairy cattle. J. Dairy Sci., 1991, 74, 3583-3597.

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2015/99/025