RO127402B1 - Amidon modificat pentru uz alimentar - Google Patents
Amidon modificat pentru uz alimentar Download PDFInfo
- Publication number
- RO127402B1 RO127402B1 ROA201000984A RO201000984A RO127402B1 RO 127402 B1 RO127402 B1 RO 127402B1 RO A201000984 A ROA201000984 A RO A201000984A RO 201000984 A RO201000984 A RO 201000984A RO 127402 B1 RO127402 B1 RO 127402B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- starch
- electron beam
- irradiation
- kgy
- properties
- Prior art date
Links
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 title abstract description 15
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 title abstract description 12
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 title abstract description 9
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 117
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 113
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 99
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 38
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 21
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 claims description 14
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 claims description 14
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 13
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 13
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 13
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 13
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 12
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 12
- 241000209140 Triticum Species 0.000 claims description 12
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 12
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 6
- 239000012634 fragment Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010504 bond cleavage reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 abstract 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 34
- 239000000047 product Substances 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 12
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 11
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 229940100486 rice starch Drugs 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 235000015071 dressings Nutrition 0.000 description 9
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 description 8
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 229920000945 Amylopectin Polymers 0.000 description 6
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 6
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 5
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 5
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 229940100445 wheat starch Drugs 0.000 description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 3
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 description 2
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 description 2
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 description 2
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 210000004913 chyme Anatomy 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 235000021251 pulses Nutrition 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 2
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 1
- 125000002353 D-glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 1
- 206010013911 Dysgeusia Diseases 0.000 description 1
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 244000017020 Ipomoea batatas Species 0.000 description 1
- 235000002678 Ipomoea batatas Nutrition 0.000 description 1
- 240000008415 Lactuca sativa Species 0.000 description 1
- 240000004322 Lens culinaris Species 0.000 description 1
- 235000014647 Lens culinaris subsp culinaris Nutrition 0.000 description 1
- 235000019759 Maize starch Nutrition 0.000 description 1
- 240000005561 Musa balbisiana Species 0.000 description 1
- 244000061176 Nicotiana tabacum Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 240000003829 Sorghum propinquum Species 0.000 description 1
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 1
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000021736 acetylation Effects 0.000 description 1
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 238000005576 amination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000540 analysis of variance Methods 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021015 bananas Nutrition 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 235000021329 brown rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000021235 carbamoylation Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000001938 differential scanning calorimetry curve Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000003599 food sweetener Nutrition 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000026030 halogenation Effects 0.000 description 1
- 238000005658 halogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019534 high fructose corn syrup Nutrition 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- MYWUZJCMWCOHBA-VIFPVBQESA-N methamphetamine Chemical compound CN[C@@H](C)CC1=CC=CC=C1 MYWUZJCMWCOHBA-VIFPVBQESA-N 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004001 molecular interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012149 noodles Nutrition 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 125000002081 peroxide group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 210000002706 plastid Anatomy 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229940116317 potato starch Drugs 0.000 description 1
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 235000011962 puddings Nutrition 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 235000012045 salad Nutrition 0.000 description 1
- 235000014438 salad dressings Nutrition 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 235000013599 spices Nutrition 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000375 suspending agent Substances 0.000 description 1
- 239000003765 sweetening agent Substances 0.000 description 1
- 230000005469 synchrotron radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 235000021419 vinegar Nutrition 0.000 description 1
- 239000000052 vinegar Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000003260 vortexing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Grain Derivatives (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Invenția de față se referă la utilizarea amidonului modificat, având caracteristici funcționale îmbunătățite, în aplicații alimentare. Amidonul utilizat conform invenției a fost modificat printr-un proces de degradare, indus de interacția electronilor accelerați cu amidonul nativ.
Amidonul, unul dintre cei mai răspândiți biopolimeri, este o sursă valoroasă de polizaharide naturale, care servește drept depozit neosmotic în celulele plantelor (amiloplaste) și reprezintă energia de rezervă în semințe, tuberculi și rădăcini, se arată în S. Richardson, L. Gorton, Characterisation ofthesubstituentdistribution in starch and cellulosederivatives, Anal. Chim. Acta 497, 27-65, 2003 și P. Mischnick, Structure, chemistry, analysis and physiological aspects of starch and modified starches, Proceedings ofEuro Food Chem XIII, voi. 1,74-80, Hamburg, Germany, September21 -23,2005. Constituentul principal (-99%) al amidonului granular este D-glucoza, care se găsește în două forme polimerice diferite, amiloza și amilopectina. Amiloza este formată dintr-o catenă liniară de (1,4)-a-D-glucan, cu toate că în unele amiloze sunt evidente unele ramificări 1,6, conform A. Buleon, P. Colonna, V. Planchot, S. Ball, Starch granule: structure and biosynthesis, Int. J. Biol. Macromol. 23, 85-112,1998. Amilopectina este formată dintr-o structură ramificată, arborescentă ce conține atât legături (1,4)-a-D între resturile de D-glucoză, cât și legături (1,6)-a-D, descrise de C.
J. Slaterry, I. H. Kavakli, T. W. Okita, în Engineering starch for increased quantity and quality, TrendsPlantSci. 5,291-298,2000. în general, amidonurile conțin 20...30% amiloză și 75...80% amilopectină, conform S. Jobling, Improving starch for food and industrial applications, Cur. Opin. Plant Biol. 7, 210-218, 2004 și D. J. Manners, Recent developments in ourunderstanding of amylopectin structure, Carbohydr. Polym. 11,87-112, 1989. Amidonul se extrage din cereale (de exemplu: porumb, grâu, orez, sorg), tuberculi (de exemplu: cartof), rădăcinoase (de exemplu: manioc, cassava), legume (de exemplu: mazăre, fasole, linte), fructe (de exemplu:, banane verzi), trunchiuri de copac (de exemplu: sago, palmier) și frunze (de exemplu: tutun), se arată de Z. Chen, Physicochemical properties of sweet potato starches and their application in noodle products, Ph. D. thesis Wageningen University, The Netherlands, ISBN 90-5808-887-1, 2003.
Ca sursă regenerabilă, indiferent de proveniența sa botanică, amidonul este important atât pentru nutriție, cât și pentru aplicații nealimentare. Proprietățile sale, cum ar fi umflarea, gelatinizarea, viscozitatea, adezivitatea, formarea de filme, biodegradabilitatea sau hidrofilicitatea, conform P. Mischnick, Structure, chemistry, analysis and physiological aspects of starch and modified starches, Proceedings ofEuro Food Chem XIII, voi. 1,74-80, Hamburg, Germany, September21 - 23,2005, determină multitudinea de aplicații industriale în care poate fi folosit.
Amidonul este utilizat pe scară largă în industria alimentară atât în stare izolată, pur, cât și drept constituent al unor produse alimentare. în principiu, rolul amidonului este de a acționa ca un burete, absorbind cea mai mare parte a apei nelegate și conferind structura și textura dorită pentru cele mai multe alimente. De asemenea, poate fi preparat și uscat, pentru obținerea unui produs pregelatinizat, dipersabil în apă rece, care stă la baza multor geluri și budinci instant. Amidonul poate fi hidrolizat și/sau izomerizat pentru a produce îndulcitori izomerizați din sirop de porumb, sirop solid de porumb sau sirop de porumb cu conținut ridicat de fructoză. Alternativ, poate fi fermentat pentru obținerea etanolului și a altor produse din industria chimică.
Amidonul are o serie de aplicații și în alte industrii, cum ar fi cea farmaceutică, textilă, de adezivi, a hârtiei, a cernelurilor, regăsite de S. Richardson, L. Gorton, Characterisation of the substituent distribution in starch and cellulose derivatives, Anal. Chim. Acta 497,
RO 127402 Β1
27-65, 2003; C. J. Slaterry, I. H. Kavakli, T. W. Okita, Engineering starch for increased 1 quantity and quality, Trends Plant Sci. 5, 291-298, 2000; A. Buleon, B. Pontoire, C. Riekel, H. Chanzy, W. Helbert, R. Vuong, Crystalline ultrastructure of starch granules revealed by 3 synchrotron radiation microdiffraction mapping, Macromol. 30, 3952-3954,1997. De asemenea, este folosit în aplicațiile din domeniul petrolier, C. J. Slaterry, I. H. Kavakli, T. W. 5 Okita, Engineering starch for increased quantity and quality, Trends Plant Sci. 5, 291-298, 2000, în forma sa pregelatinizată, unde îndeplinește rolul de agent de suspendare și menține 7 viscozitatea fluidului de forare, totodată diminuând pierderea de lichid. în industria farmaceutică amidonul este folosit ca liant, M. De Kerf, W. Mondelaers, P. Lahorte, C. 9 Vervaet, J. P. Remon, Characterisation and desintegration properties of irradiațed starch, Int. J. Pharm. 221,69-76, 2001, iar în produsele cosmetice, este folosit în special amidonul 11 de orez ca pulbere antiseptică.
Cu toate acestea, utilizarea sa în forma nativă este restricționată de anumite limitări, 13 C. K. Simi, T. E. Abraham, Hydrophobic grafted and cross-linked starch nanoparticles for drug delivery, Bioprocess Biosyst. Eng. 30, 173-180, 2007, în aplicații specifice precum 15 viscozitate mare, solubilitate în apă rece redusă, instabilitatea pastelor etc., datorită structurii sale. Din acest motiv, amidonul este frecvent supus tratamentelor chimice, fizice, enzimatice 17 sau chiar combinații ale lor, în vederea modificării și obținerii unor proprietăți funcționale potrivite aplicațiilor industriale specifice. Cea mai întrebuințată cale de obținere a amidonului 19 modificat este cea chimică, care însă este de cele mai multe ori complexă, costisitoare și de lungă durată. Modificările chimice ale amidonului includ reacții generale precum hidroliza 21 catalizată de acizi, degradarea în condiții bazice (mai ales alcaline), alcooliza și fenoliza, reducerea, oxidarea, eterificarea, esterificarea cu acizi organici și anorganici, acetilarea, 23 formarea de derivați metalici, halogenarea, aminarea, carbamoilarea și copolimerizarea prin grefare, se arată de P. Tomasik, M. Fiedorowicz, A. Para, Novelties in chemical modification 25 of starch\r\ P. Tomasik, V. P. Yuriev, E. Bertoft(eds.), Starch: Progress in structuralstudies, modifications, and applications', Polish Society of Food Technologists, Cracow, 2004. 27
Dezavantajele metodelor clasice, precum costurile ridicate, complexitatea lor sau calitatea produselor, constituie motive pentru dezvoltarea de noi metode, tehnici, tehnologii 29 care să răspundă cerințelor esențiale de protecție a mediului înconjurător și să ducă la diminuarea costurilor și a timpului de lucru. 31
Metodele alternative de tratare a polimerilor sunt în general metode fizice, care fie pot modifica în profunzime polimerul, așa cum este tratamentul cu radiații ionizante (gamma, 33 raze X etc.) și neionizante (microunde), fie pot modifica doar suprafața materialului polimeric (plasmă). Aceste tehnici prezintă avantajul că sunt ecologice, rapide și economice, întrucât 35 nu folosesc agenți poluanți, nu conduc la pătrunderea de substanțe toxice în materialele tratate, nu generează produși reziduali nedoriți, nu necesită catalizatori sau o preparare 37 laborioasă a probelor.
Tratamentul cu radiații ionizante conduce la formarea unor intermediari foarte activi, 39 radicali liberi, ioni excitați, în moleculele amidonului, care participă la anumite reacții, ducând la disproporționări, noi aranjări ori formarea de noi legături, alterând astfel dimensiunea și 41 structura macromoleculei, se arată de S. Sokhey, M. A. Hanna, Properties of irradiațed starches, Food Struct. 12, 397-410,1993; J. Raffi, J. P. Michel, L. Saint-Lebe, Theoretical 43 study of the radiopolymerization of starch, Starch/Die Starke 32, 227-229,1980; K. Ciesla, T. Zoltowski, L. Y. Mogilevsky, Detection of starch transformation under irradiation by 45 smal-angleX-rayscattering, Starch/Die Starke 43,11-12,1991; L.A. Grant, B. L. D'Appolonia, Effect of low-level gamma radiation on water-soluble non-starchy polysaccharides isolated 47
RO 127402 Β1 from hard red spring wheat flour and bran, Cereai Chem. 68, 651-652,1991; V. C. Sabularse, J. A. Liuzzo, R. M. Rao, R. M. Grodner, Cooking quality of brown rice as influenced by gamma-irradiation, variety and storage, J. Food Sci. 56, 96-98,1991. Gradul acestor transformări depinde de structura polimerului și de condițiile de tratament înainte, în timpul și după iradiere, conform A. G. Chmielewski, M. Haji-Saeid, S. Ahmed, Progress in radiation processing of polymers, Nuci. Instrum. Meth. Phys. Res. B 236, 44-54, 2005.
Studii referitoare la tratarea amidonului cu radiații gamma, S. Sokhey, M. A. Hanna, Properties of irradiated starches, Food Struct. 12, 397-410,1993, J. Kang, M. W. Byun, H.
S. Yook, C. H. Bae, H. S. Lee, J. H. Kwon, C. K. Chung, Production of modified starches by gamma irradiation, Radiat. Phys. Chem. 54, 425-430, 1999, M. S. Adeil Pietranera, P. Narvaiz, Examination of some proiective conditions on technological properties of irradiated food grade polysaccharides, Radiat. Phys. Chem. 60, 195-201, 2001, D. Wu, Q. Shu, Z. Wang, Y. Xia, Effect of gamma irradiation on starch viscosity and physicochemical properties of different rice, Radiat. Phys. Chem. 55, 79-86, 2002, J. Bao, H. Corke, Pasting properties of gamma-irradiated rice starches as affected by pH, J. Agric. Food Chem. 50, 336-341, 2002; R. Ezekiel, G. Rana, N. Singh, S. Singh, Physicochemical, thermal and pasting properties of starch separated from y -irradiated and stored potatoes, Food Chem. 105, 1420-1429, 2007, au arătat posibilitatea modificării proprietăților fizico-chimice și funcționale ale amidonurilor, conducând la creșterea solubilității, reducerea puterii de umflare, precum și la reducerea viscozității relative a pastelor de amidon în funcție de doza de iradiere.
Au fost dezvoltate și tratamente combinate cu radiații gamma în diferite condiții. J. Raffi, J. P. Michel, L. Saint-Lebe, Theoretical study of the radiopolymerization of starch, Starch/Die Starke 32, 227-229, 1980, au realizat un studiu teoretic privind depolimerizarea amidonului sub acțiunea combinată a protonilor și radiației gamma, care a facilitat predicția variațiilor în gradul de depolimerizare și masa compușilor solubili în apă din probă în funcție de parametrii de tratament și caracteristicile amidonului. Pe baza acestui studiu, J.P. Michel, J. Raffi, L. Saint-Lebe, M. Huchette, G. Fleche, Experimental study of the depolymerization of starch underthecombined action of protons and gamma radiation, Starch/Starke32,340344,1980, au efectuat studii privind depolimerizarea amidonului sub acțiunea combinată a protonilor și radiației gamma prin investigarea variațiilor în viscozitatea intrinsecă și a compușilor solubili în apă existenți în amidon, rezultatele obținute fiind în conformitate cu legile teoretice propuse de J. Raffi, J. P. Michel, L. Saint-Lebe, Theoretical study of the radiopolymerization of starch, Starch/Die Starke 32, 227-229, 1980.
De remarcat, dezavantajul utilizării surselor radioizotopice (60Co sau 137Cs) pentru tratamentele cu radiații gamma constă în manipularea unor surse cu emisie continuă de radiații și care prezintă risc de contaminare radioactivă în caz de accident.
M. de Kerf, W. Mondelaers, P. Lahorte, C. Vervaet, J. P. Remon, Characterisation and desintegration properties of irradiated starch, Int. J. Pharm. 221, 69-76, 2001, au evaluat proprietățile de dezintegrare ale unor produse conținând amidon iradiat cu raze X și fascicul de electroni cu doze până la 25 kGy și au observat fragmentarea amilopectinei în fracții cu masa moleculară mai mică, odată cu creșterea dozei de iradiere, care se unesc cu fracția de amiloză.
B. Pimpa, S. K. S. Muhammad, M. A. Hassan, Z. Ghazali, K. Hashim, D. Kanjanasopa, Effect of electron beam irradiation on physicochemical properties of sago starch, Songklanakarin J. Sci. Technol. 29, 759-768, 2007, au urmărit efectul iradierii cu fascicul de
RO 127402 Β1 electroni tot cu doze până la 25 kGy asupra proprietăților fizico-chimice ale amidonului de 1 sago, observând reducerea drastică a viscozității odată cu doza de iradiere, în același timp, solubilitatea și aciditatea crescând. 3
Studii recente privind efectul amidonului cu fascicul de electroni, H. Kamal, G. M. Sabry,
S. Lotfy, N. M. Abdallah, P. Ulanski, J. Rosiak, E. S. A. Hegazy, Controlling of degradation 5 effects in radiation processing of starch, J. Macromol. Sci. Part A 44, 865-875, 2007; Μ. V. Shishonok, V. V. Litvyak, E. A. Murshko, E. V. Grinyuk, L. I. Salnikov, L. P. Roginets, L. P. 7 Krul, Structura and properties of electron beam irradiațed potato starch, High EnergyChem.
41,425-429,2007, au fost efectuate pentru doze de iradiere foarte mari (> 50 kGy) și au arătat, 9 pe de o parte, că gradul de degradare a macromoleculei de amidon depinde de starea fizică (solid sau lichid) și, pe de altă parte, că ara loc amortizarea considerabilă a structurii 11 macromoleculare, care conduce la creșterea solubilizării în apă race a amidonului.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în îmbunătățirea caracteristicilor 13 funcționale, cum arfi, claritate, stabilitate, aspecte senzoriale, ale amidonului destinat aplicațiilor de uz alimentar. 15
Utilizarea unui amidon provenit din porumb, grâu, orez, cartof, modificat prin iradiere cu un fascicul de electroni accelerați de6MeV, în domeniul 10...50 kGy, cu un debit de doză 17 de 2 kGy/min, pentru aplicații de uz alimentar, înlătură dezavantajele menționate.
Amidonul modificat, conform invenției, având caracteristici funcționale îmbunătățite, 19 destinat aplicațiilor de uz alimentar, este rezultatul unei metode moderne, eficiente, rapide, economice, în același timp și ecologice, de tratare cu fascicul de electroni accelerați. 21
Modificarea în fascicul de electroni accelerați a amidonului, conform invenției, implică operațiuni de stabilire a condițiilor de tratament, de pregătire a probelor și expunerea lor în 23 fascicul. Amidonul se utilizează în formă solidă (pulbere), tratamentul cu fascicul de electroni accelerați cu energie de 6 MeV se realizează în mediul ambiant, la presiunea și temperatura 25 camerei, cu doze de iradiere în domeniul 10...50 kGy.
Utilizarea unui amidon modificat cu fascicul de electroni accelerați, conform invenției, 27 prezintă următoarele avantaje:
- viscozitate scăzută, solubilitate crescută, consistența gelului crescută, entalpia de 29 gelatinizare scăzută, caracteristici organoleptice similare în comparație cu amidonul nativ;
- modificarea caracteristicilorfuncționale rezultă printr-un procedeu fizic care înlătură 31 total utilizarea aditivilor, catalizatorilor sau a altor agenti poluanți; nu generează produși secundari nedoriți; nu prezintă risc de contaminare radioactivă; este rapid și permite controlul 33 simplu și precis al parametrilor de procesare; permite procesarea amidonului gata ambalat.
Descrierea figurilor:35
Schema 1 reprezintă schematic metodologia de obținere a amidonului modificat prin tratament în fascicul de electroni;37
- fig. 1 prezintă efectul iradierii cu fascicul de electroni asupra viscozității aparente a suspensiilor de amidon de: (a) porumb, (b) grâu, (c) orez și (d) cartof;39
- fig. 2 prezintă claritatea și stabilitatea pastelor de amidon de: (a) porumb, (b) grâu, (c) orez și (d) cartof;41
- fig. 3 prezintă evaluarea senzorială a dressing-urilor pentru salată,
Se prezintă în continuare 6 exemple nelimitative de realizare a invenției.43
Exemplul 1. Procedeul de modificare în fascicul de electroni a amidonului
Procedeul de modificare a amidonului în fascicul de electroni implică în principal ope- 45 rațiuni de stabilire a condițiilor de tratament, de pregătire a probelor și expunerea lorîn fascicul.
RO 127402 Β1 în schema 1 sunt prezentate în mod sintetic și sugestiv etapele de derulare ale tratamentului cu fascicul de electroni a amidonului.
într-o primă etapă a procesului de tratare și modificare a amidonului în fascicul de electroni, pentru setarea parametrilor se stabilesc condițiile de tratament prin determinarea geometriei de iradiere (configurația câmpului de iradiere, parcursul util în material și dimensionarea probelor), urmată de stabilirea parametrilor de tratament (curent fascicul, debit doză, doze de iradiere) și stabilirea sistemului dozimetric de verificare a dozelor de iradiere.
Tratamentul cu fascicul de electroni accelerați se realizează în mediul ambiant, la presiunea și temperatura camerei, pentru un debit de doză de 2 kGy/min. Dozele de iradiere în domeniul 10-50 kGy se verifică cu ajutorul dozimetriei cu film de triacetat de celuloză (TAC), iar erorile de estimare a dozei nu depășesc 5%.
Amidon de porumb, grâu, orez și cartof sub formă solidă, granulară (pulbere) se împachetează în pungi de polietilenă cu dimensiuni ocupând o arie care permite obținerea unei uniformități a dozei de iradiere de peste 90%. Grosimea probelor este variabilă în funcție de densitatea materialului și energia cinetică a fasciculului, ținându-se seama de parcursul util al electronilor în material, Ru, adică parcursul la care doza de ieșire este egală cu doza de intrare în material, pentru iradierea pe o singură față a materialului calculat pe baza relației 1:
(1) unde: E - energia cinetică a electronilor accelerați [MeV];
p - densitatea materialului [g/cm3].
Apoi probele ambalate sunt poziționate pentru efectuarea tratamentului în incinta de iradiere și verificate condițiile de siguranță și stabilizați parametri de lucru. Se pornește fasciculul și se efectuează tratamentul cu parametri aleși, după care fasciculul este oprit, iar probele sunt extrase din incinta de iradiere.
Tratamentul în fascicul de electroni, pentru amidonurile care fac obiectul prezentei cereri de brevet, s-a realizat cu un accelerator liniar de electroni cu undă progresivă, care generează la ieșirea din structura de accelerare impulsuri de electroni de 3,5 ps, cu frecvența de repetiție de 100 Hz, energie medie de aproximativ 6 MeV și curent în impuls de 75 mA.
Exemplul 2. Influența fasciculului de electroni asupra maselor moleculare și a distribuției de masă a amidonului
Amidon de porumb, grâu, orez și cartof, tratat cu fascicul de electroni conform procedeului descris în exemplul 1, a fost supus analizei GPC (Gel Permeation Chromatography), pentru determinarea maselor moleculare și a distribuției de masă. Prepararea probelor pentru această investigație a fost realizată după J. A. Han, S. T. Lim, Structural changes in corn starches during alkaline dissolution by vortexing, Carbohydr. Polym. 55, 193-199, 2004, cu ușoare modificări.
Pentru a urmări influența tratamentului cu fascicul de electroni asupra maselor moleculare și distribuției lor, au fost determinate masa moleculară medie numerică (Mn), masa moleculară medie gravimetrică (Mw) și masa moleculară medie - z (Mz). Indicele de polidispersie IP a fost calculat ca fiind raportul dintre Mw și Mm, pentru a urmări cantitativ modificările distribuției de masă.
în tabelul 1 sunt prezentate distribuțiile maselor moleculare pentru amidonurile tratate în fascicul de electroni și a formei native corespunzătoare.
RO 127402 Β1
Tabelul 1
Distribuțiile maselor moleculare în funcție de doza de iradiere
| Doza de iradiere [kGy] | Mnxia4 [g/mol] | Mwx1V5 [g/mol] | MpdV5 [g/mol] | IP |
| A | midon de porumb | |||
| 0 | 5,52 ± 0,45 | 3,07 ± 0,22 | 8,36 ±0,31 | 5,56 ±0,23 |
| 10 | 4,19 ±0,14 | 2,34 ± 0,02 | 6,43 ± 0,03 | 5,58 ±0,12 |
| 20 | 3,62 ±0,37 | 1,78 ±0,08 | 5,43 ± 0,02 | 4,92 ± 0,27 |
| 30 | 3,42 ± 0,21 | 1,50 ±0,03 | 4,75 ±0,12 | 4,41 ±0,37 |
| 40 | 2,87 ±0,03 | 1,16 ±0,02 | 3,82 ±0,10 | 4,04 ± 0,28 |
| 50 | 2,84 ±0,13 | 1,12 ±0,05 | 3,48 ± 0,39 | 3,95 ± 0,34 |
| Amidon de grâu | ||||
| 0 | 6,46 ± 0,27 | 3,43 ±0,01 | 7,67 ±0,01 | 5,31 ±0,11 |
| 10 | 3,53 ± 0,02 | 1,87 ±0,01 | 5,87 ±0,01 | 5,30 ± 0,04 |
| 20 | 2,58 ± 0,24 | 1,33 ±0,01 | 4,62 ±0,18 | 5,20 ± 0,53 |
| 30 | 2,46 ± 0,08 | 0,94 ± 0,05 | 3,13 ±0,14 | 3,83 ± 0,09 |
| 40 | 2,13 ±0,20 | 0,79 ± 0,02 | 2,37 ±0,05 | 3,69 ±0,34 |
| 50 | 2,31 ±0,01 | 0,71 ±0,07 | 1,79 ±0,13 | 3,07 ±0,27 |
| Amidon de orez | ||||
| 0 | 7,10 ±0,03 | 3,80 ±0,04 | 9,14 ±0,02 | 5,36 ±0,10 |
| 10 | 5,38 ±0,15 | 2,62 ±0,09 | 7,86 ± 0,20 | 4,86 ±0,45 |
| 20 | 4,74 ± 0,09 | 2,24 ±0,19 | 6,69 ± 0,33 | 4,72 ± 0,40 |
| 30 | 4,41 ±0,43 | 2,04 ±0,09 | 6,17 ±0,02 | 4,64 ± 0,27 |
| 40 | 4,31 ±0,24 | 1,96 ±0,03 | 5,90 ± 0,08 | 4,55 ±0,19 |
| 50 | 4,11 ±0,02 | 1,86 ±0,09 | 5,71 ±0,25 | 4,53 ±0,41 |
| Amidon de cartof | ||||
| 0 | 8,85 ± 0,04 | 4,41 ±0,04 | 9,81 ±0,06 | 4,98 ± 0,20 |
| 10 | 6,72 ± 0,54 | 3,67 ±0,23 | 9,38 ±0,17 | 5,46 ± 0,45 |
| 20 | 5,57 ± 0,44 | 2,98 ± 0,09 | 8,50 ± 0,28 | 5,35 ±0,54 |
| 30 | 4,16±0,11 | 2,22 ±0,01 | 7,60 ± 0,08 | 5,33 ±0,13 |
| 40 | 3,38 ±0,15 | 1,83 ±0,10 | 6,57 ± 0,07 | 5,40 ± 0,39 |
| 50 | 3,20 ±0,14 | 1,73 ±0,05 | 6,01 ±0,23 | 5,41 ±0,50 |
Amidonurile modificate prezintă o scădere a tuturor maselor moleculare odată cu doza de iradiere, indicând fenomenul de degradare al macromoleculelor. Evoluția descrescătoare a maselor moleculare cu creșterea dozei de iradiere indică ruperea lanțului polimeric și formarea unor fragmente cu diferite mase moleculare, care modifică distribuția de masă pentru fiecare probă. Mn și Mw scad concomitent, însă evoluția lor este influențată în mod diferit de către iradiere, ceea ce se reflectă în indicele de polidispersie. Astfel, polidispersia scade în urma tratamentului cu fascicul de electroni a amidonurilor cerealiere, arătând modificarea distribuției maselor moleculare prin faptul că masa Mw scade mai rapid cu doza de iradiere față de masa Mn. La amidonul de cartof se remarcă o ușoară creștere a polidispesiei după tratamentul în fascicul de electroni, arătând că masa Mn scade mai rapid decât Mw, fracțiunile cu masă moleculară mică apărând cu o pondere mai mare decât fracțiunile cu masă moleculară mare.
Exemplul 3. Efectul tratamentului cu fascicul de electroni asupra comportamentului de curgere a amidonului
Proprietățile reologice ale unui material sunt o consecință a interacțiilor moleculare care au locîn structura moleculară a acestuia. în timpul gelatinizării, granulele de amidon se umflă foarte mult și ca urmare sunt eliberați constituenții granulei, mai cu seamă amiloza, ceea ce conduce la formarea unei rețele tridimensionale, așa cum se arată de P. A. M. Steeneken, în Rheological properties of aqueous suspensions of swollen starch granules, Carbohydr.
RO 127402 Β1
Polym. 11,23-42,1989 și R. F. Tester, W. R. Morrison, Swelling and gelatinization of cereai starches, Cereai Chem. 67, 558-563, 1990. Aceste modificări sunt responsabile de caracteristicile reologice pe care suspensiile de amidon le arată în timpul încălzirii și supunerii la tensiuni de forfecare.
Amidon de porumb, grâu, orez și cartof, tratat cu fascicul de electroni conform procedeului descris în exemplul 1, a fost supus investigației reologice în suspensie apoasă 5% la25C, folosind reoviscozimetrul rotațional HAAKEVT® 550 (ThermoHaake, Germania), cu cilindru coaxial NV. Valorile viscozităților aparente au fost calculate conform modelului reologic Cross, pentru un efort tangențial de 200 s’1.
Viscozitatea aparentă a suspensiilor prezintă o evoluție după o lege de scădere exponențială odată creșterea dozei de iradiere (fig. 1). Astfel, viscozitatea suspensiei de amidon de porumb scade semnificativ de la 294,24±27,95 mPa-s la 16,35±0,82 mPa-s la o iradiere cu 30 kGy (fig. 1a). Amidonul de grâu, cu o viscozitate inițială de 136,94±11,92 mPa-s ajunge, după o iradiere cu 20 kGy, la o viscozitate de 19,07±1,02 mPa-s (fig. 1 b), iar amidonul de orez cu o viscozitate inițială mai mare (321,53±20,15 mPa-s) atinge o valoare de 16,67±1,53 mPa-s după o iradiere cu o doză de 40 kGy (fig. 1c). Viscozitatea amidonului de cartof care are o valoare foarte mare de 692,79±34,64 mPa-s, prin iradiere cu 30 kGy, scade dramatic la 16,82±1,42 mPa-s (fig. 1d).
Exemplul 4. Efectul tratamentului cu fascicul de electroni asupra unor proprietăți fizico-chimice ale amidonului
Proprietățile fizico-chimice și caracteristicile funcționale ale amidonului în sisteme apoase, precum și unicitatea lui în diverse aplicații sunt foarte importante.
Amidon de porumb, grâu, orez și cartof, tratat cu fascicul de electroni conform procedeului descris în exemplul 1, a fost supus analizei fizico-chimice, pentru a evidenția influența tratamentului cu fascicul de electroni accelerați asupra unor proprietăți fizicochimice precum aciditatea, solubilitatea, puterea de umflare, consistența gelului, temperatura și entalpia de gelatinizare.
Aciditatea a fost evaluată prin determinarea pH-ului soluțiilor apoase de amidon 1 %, la 25°C, obținute prin dizolvarea amidonului în apă distilată cu agitare magnetică continuă la 85°C, timp de 30 min, urmată de răcirea soluției obținute la 25°C.
Prepararea probelor pentru determinarea solubilității s-a realizat prin dizolvarea amidonului în apă distilată cu agitare magnetică continuă la 65°C, timp de 30 min, urmată de centrifugare (2000 x g, 15 min) și colectarea supernatantului. Supernatantul colectat s-a evaporat apoi la 110°C, cu ajutorul unei balanțe termice Denver IR-200 (Denver Instruments, SUA), după care a fost cântărit reziduul rămas.
Solubilitatea s-a calculat cu formula:
(2) unde: mi - masa inițială de probă [g], mr- masa de probă după evaporarea supernatantului (reziduu) [g].
Prepararea probelor pentru determinarea puterii de umflare a urmărit aceeași procedură ca în cazul determinării solubilității. în acest caz, după centrifugare, sedimentul obținut a fost cântărit, puterea de umflare calculându-se cu formula propusă de S. Wattanachant,
S. K. S. Muhammad, D. Mat Hashim, R. A. Rahman, în Suitability of sago starch as a base for dual-modification, Songklanakarin J. Sci. Technol. 24, 431-438, 2002:
RO 127402 Β1 (3) in
------------ 100 mi (100 - 5%) în care: ms - masa sedimentului umflat [g]; 7
Μ, - masa inițială de probă [g];
s% - solubilitatea probei [%]. 9
Consistența gelurilor de amidon a fost determinată conform metodei descrise de D.
Wu, Q. Shu, Z. Wang, Y. Xia, în Effect of gamma irradiation on starch viscosity and 11 physicochemical properties ofdifferentrice, Radiat. Phys. Chem. 55,79-86,2002, la temperatura camerei (25°C) pe soluții de amidon 5% în KOH 0,2 N, fiind exprimată ca lungimea de 13 curgere a unui miiilitru de gel într-o eprubetă ținută în poziție orizontală timp de o oră.
Comportarea termică s-a realizat pe amestecuri de amidon și apă, astfel ca procentul 15 de masă pentru apă să fie 70...80%, folosind un calorimetru dinamic diferențial Perkin-Elmer Diamond (PerkinElmer, Inc., SUA). Determinările au fost efectuate în atmosferă inertă 17 controlată de azot, cu o viteză de încălzire de 5 grade/minut, pe intervalul de temperatură
20.. .90°C. 19
Soluțiile apoase ale tuturor amidonurilor native studiate prezintă un pH relativ neutru. Tratamentul cu fascicul de electroni accelerați produce o scădere a valorii pH-ului cu doza 21 de iradiere (tabelul 2), astfel încât la doza de 50 kGy, soluțiile au caracter acid (pH =
4.7.. .4.8) pentru amidonurile de porumb, grâu și cartof, în timp ce la amidonul de orez se 23 observă doar o ușoară modificare a valorii pH-ului.
Tabelul 2
Valorile pH-ului pentru amidonurile studiate 27
| Doza de iradiere [kGy] | Tip de amidon | |||
| Porumb | Grâu | Orez | Cartof | |
| 0 | 7,4 ±0,2 | 7,7 ±0,3 | 7,5 ±0,1 | 6,7 ±0,1 |
| 10 | 6,8 ±0,3 | 5,6 ±0,3 | 7,3 ±0,1 | 6,2 ±0,1 |
| 20 | 5,9 ±0,1 | 5,3 ±0,1 | 7,2 ±0,1 | 5,8 ±0,1 |
| 30 | 5,5 ±0,2 | 5,1 ±0,1 | 7,2 ±0,1 | 5,4 ±0,2 |
| 40 | 5,0 ±0,3 | 5,0 ±0,1 | 7,1 ±0,2 | 5,1 ±0,2 |
| 50 | 4,7 ±0,2 | 4,7 ±0,1 | 7,3 ±0,3 | 4,8 ±0,2 |
Micșorarea valorii pH-ului într-o soluție corespunde creșterii concentrației ionilor de 37 hidrogen în ea. Faptul că pH-ul se modifică în sens descrescător în urma tratamentului cu fascicul de electroni indică formarea de grupări chimice cu caracter acid, cum ar fi grupările 39 carboxil, carbonil, peroxidice. Acest comportament se datorează prezenței oxigenului în timpul tratamentului în fascicul de electroni, care favorizează formarea de radicali liberi, 41 compuși cu legături carbonil (aldehide/cetone), peroxizi organici sau alți produși de degradare caracteristici polizaharidelor și care pot conduce la creșterea acidității soluțiilor. 43 Solubilitatea și puterea de umflare sunt proprietăți care pun în evidență puterea de interacție dintre lanțurile de amidon din interiorul regiunilor amorfă și cristalină, extinderea acestor 45 interacții fiind influențată de proporția dintre amiloză și amilopectină și de caracteristicile amilozei și amilopectinei în termeni de masă moleculară/distribuție, gradul și lungime și 47 aranjamentul ramificațiilor, se arată de R. Hoover, în Composition, moleculare structure and
RO 127402 Β1 physicochemical properties oftuberand rootstarches: a review, Carbohydr. Polym. 45,253267,2001 și W. S. Ratnayake, R. Hoover, T. Warkentin, Pea starch: composition, structures and properties - a review, Starch/Starke 54, 217-234, 2002.
Valorea solubilității crește semnificativ pe măsură ce crește doza de iradiere (tabelul 3), deoarece moleculele de amidon suferă modificări importante în urma fenomenului de degradare indus prin tratamentul cu fascicul de electroni.
Tabelul 3
Valorile solubilității [%] la 65 °C
| Doza de iradiere | Tip de amidon | |||
| [kGy] | Porumb | Grâu | Orez | Cartof |
| 0 | 17,53 ± 1,93 | 12,63 ±3,93 | 17,79 ±3,00 | 65,85 ± 5,88 |
| 10 | 27,14 ±2,63 | 47,17 ±7,50 | 62,17 ±9,65 | 77,86 ± 7,27 |
| 20 | 41,77 ±4,30 | 52,22 ± 4,36 | 78,46 ± 5,63 | 80,29 ±7,31 |
| 30 | 54,65 ± 6,79 | 60,29 ± 1,40 | 76,54 ±8,81 | 85,97 ± 9,63 |
| 40 | 65,03 ±5,13 | 70,67 ± 2,03 | 78,05 ±6,27 | 85,50 ± 5,83 |
| 50 | 77,52 ± 6,64 | 80,10 ± 1,42 | 78,18 ±4,32 | 85,33 ± 10,68 |
Puterea de umflare este o măsură a capacității de hidratare a granulei de amidon și este determinată prin măsurarea cantității de amidon umflat, împreună cu apa reținută. O astfel de proprietate este foarte importantă pentru anumite aplicații ale amidonului, mai ales cele din industria alimentară, unde calitatea anumitor produse conținând amidon este strâns legată de capacitatea granulelor de amidon de a reține apa și a se umfla.
Tabelul 4
Valorile puterii de umflare [%] la 65 °C
| Doza de iradiere [kGy] | Tip de amidon | |||
| Porumb | Grâu | Orez | Cartof | |
| 0 | 25,54 ±2,10 | 13,69 ± 1,73 | 19,22 ±1,65 | 18,95 ± 1,40 |
| 10 | 20,21 ± 1,82 | 14,28 ± 1,93 | 21,25 ±2,58 | 16,69 ±0,61 |
| 20 | 21,09 ±2,31 | 13,53 ± 1,05 | 20,74 ±2,35 | 17,05 ± 1,67 |
| 30 | 21,53 ±2,03 | 12,53 ±0,28 | 18,56 ±1,41 | 16,89 ± 1,08 |
| 40 | 20,12 ±0,34 | 12,20 ±2,03 | 18,34 ±0,98 | 15,13 ±0,75 |
| 50 | 20,01 ±0,85 | 12,02 ±0,51 | 18,14 ±1,08 | 13,51 ±0,49 |
Tratamentul cu fascicul de electroni conduce la o reducere a puterii de umflare pe măsura creșterii dozei de iradiere (tabelul 4), comportament atribuit faptului că granulele de amidon sunt sensibilizate, fiind mai ușor de rupt, ceea ce inhibă capacitatea granulelor de a capta apa și de a provoca umflarea.
Proprietățile de gel rigide sau slabe se datorează asocierii moleculare a legăturilor polimerului, așa cum se cunoaște din I. C. M. Dea, Industrial polysaccharides, Pure and Appl. Chem. 61, 1315-1322, 1989.
Ca urmare a tratamentului în fascicul de electroni accelerați, valoarea consistenței gelului crește cu doza de iradiere, indicând reducerea acestei proprietăți (tabelul 5). Această creștere a consistenței gelului se poate datora reducerii conținutului aparent de amiloză.
RO 127402 Β1
Tabelul 5
Valorile consistenței gelului, exprimate în mm, pentru amidonurile studiate
| Doza de iradiere [kGy] | Tip de amidon | |||
| Porumb | Grâu | Orez | Cartof | |
| 0 | 85 ±2 | 88 ±7 | 70 ±7 | 45 ± 3 |
| 10 | 102 ±9 | 108 ± 12 | 107 ± 10 | 83 ±6 |
| 20 | 104 ± 10 | 112 ± 11 | 112 ± 9 | 87 ± 8 |
| 30 | 109 ±4 | 116 ± 11 | 113±9 | 89 ± 9 |
| 40 | 120 ±7 | 128 ±9 | 122 ±8 | 95 ±2 |
| 50 | 127 ± 10 | 132 ±8 | 116± 12 | 101 ±8 |
Gelatinizarea este una dintre proprietățile cele mai importante ale amidonului și are loc la încălzirea amidonului în exces de apă. Fenomenul de gelatinizare a amidonului reprezintă practic o tranziție de fază asociată cu transformarea fazei cristaline a granulei în fază amorfă, care produce modificări ireversibile în diferite proprietăți funcționale precum gradul de umflare a granulei, solubilitatea, pierderea birefrigerenței optice.
Tabelul 6
Caracteristicile termice ale amidonurilor observate din curbele DSC
| Doza de iradiere [kGyl | Τ, rc] | Tg rci | Tf [°C] | ΔΗ LJZo] |
| A | midon de porumb | |||
| 0 | 641 | 691 | 723 | 102 |
| 10 | 637 | 664 | 726 | 74 |
| 20 | 634 | 669 | 717 | 78 |
| 30 | 610 | 669 | 692 | 61 |
| 40 | 611 | 658 | 702 | 62 |
| 50 | 609 | 665 | 707 | 51 |
| Amidon de grâu | ||||
| 0 | 512 | 583 | 623 | 82 |
| 10 | 517 | 580 | 632 | 79 |
| 20 | 521 | 570 | 629 | 71 |
| 30 | 523 | 560 | 641 | 68 |
| 40 | 503 | 577 | 629 | 65 |
| 50 | 501 | 571 | 631 | 68 |
| Amidon de orez | ||||
| 0 | 617 | 662 | 693 | 140 |
| 10 | 608 | 650 | 721 | 139 |
| 20 | 588 | 650 | 716 | 122 |
| 30 | 576 | 653 | 710 | 123 |
| 40 | 569 | 649 | 708 | 109 |
| 50 | 566 | 649 | 711 | 103 |
| Amidon de cartof | ||||
| 0 | 489 | 584 | 617 | 178 |
| 10 | 507 | 588 | 636 | 165 |
| 20 | 517 | 587 | 625 | 138 |
| 30 | 517 | 595 | 628 | 137 |
| 40 | 530 | 592 | 634 | 107 |
| 50 | 537 | 599 | 634 | 79 |
Tr temperatura unde începe gelatinizarea; Tg - temperatura de gelatinizare; Tf- temperatura unde se termină gelatinizarea; ΔΗ- entalpia de gelatinizare.
RO 127402 Β1 în tabelul 6 sunt prezentate temperaturile și entalpia care caracterizează procesul de gelatinizare. Amidonurile cerealiere tratate prezintă o scădere a temperaturii de gelatinizare odată cu doza de iradiere, împreună cu deplasarea și lărgirea domeniului de gelatinizare. Amidonul de cartof tratat prezintă o ușoară creștere a temperaturii de gelatinizare odată cu doza de iradiere, în timp ce domeniul de temperatură se îngustează.
în ceea ce privește entalpia procesului de gelatinizare, valoarea acesteia scade cu creșterea dozei de iradiere.
Exemplul 5. Efectul tratamentului cu fascicul de electroni asupra clarității și stabilității pastelor de amidon
Claritatea este unul dintre atributele vizuale importante ale unei paste de amidon, mai ales în industria alimentară, unde influențează direct luminozitatea și opacitatea produselor, un factor important în determinarea clarității pastei de amidon constituindu-l aranjamentul fizic al moleculelor care contribuie la capacitatea de umflare a granulelor, conform S. A. S. Craig, Starch paste clarity, Cereai Chem. 66, 173-182, 1989.
Amidon de porumb, grâu, orez și cartof, tratat cu fascicul de electroni conform procedeului descris în exemplul 1, a fost preparat pentru evaluarea clarității, care s-a efectuat după metoda descrisă de S. A. S. Craig, în Starch paste clarity, Cereai Chem. 66, 173-182,1989, cu ușoare modificări, claritatea fiind exprimată ca transmisia (T%) soluției de amidon 1 %, măsurată la 620 nm. Prepararea soluțiilor s-a realizat prin dizolvarea amidonului în apă distilată cu agitare magnetică continuă la 85°C timp de 30 min, urmată de răcirea soluției obținute la temperatura camerei (25°C). Măsurătorile au fost efectuate în raport cu un etalon de apă distilată, cu ajutorul unui spectrofotometru Cary 100 Bio (Varian, Inc., SUA) și au fost repetate după 24, 48 și 72 h, pentru aceleași de probe păstrate la temperatura camerei (25°C).
în fig. 2 sunt prezentate curbele pentru evoluția clarității pe o durată de 72 h.
Claritatea pastelor de amidon crește cu doza de iradiere, stabilizarea evidentă a acesteia după maximum 24 h de păstrare conducând la întârzierea fenomenului de retrogradare (formare a unei structuri ordonate). Acest comportament se datorează formării de fragmente moleculare cu dimensiuni mai mici în urma degradării moleculelor de amidon.
Exemplul 6. Aplicații ale amidonului modificat prin tratament cu fascicul de electroni Dressing-ul pentru salată este un produs semisolid, în care amidonul este folosit pe de o parte ca stabilizator, pentru a îmbunătăți textura și pentru a conferi o aromă plăcută, împreună cu ceilalți constituenți ai produsului, iar pe de altă parte, pentru a prelungi termenul de valabilitate al produsului.
Au fost preparate dressing-uri având următoarea rețetă:
| Oțet | 28% |
| Zahăr | 2,8% |
| Amidon | 2 - 2,6% |
| Sare | 0,6% |
| Condimente | după gust |
| Apă | 67,6- 66,6% |
| Total | 100% |
A fost astfel comparat amidonul de porumb tratat cu fascicul de electroni conform procedeului descris în exemplul 1, la o doză de 10 kGy, cu un amidon pregelatinizat comercial.
Au fost urmărite proprietățile fizico-chimice ca pH-ul, comportament reologic și caracteristici colorimetrice. De asemenea, s-a efectuat și analiza senzorială cu un panel de
RO 127402 Β1 evaluatori format din 7 membri (2 femei și 5 bărbați). Probele au fost prezentate în mod 1 unitar (aceeași veselă) în orb, identificabile doar cu un cod numeric, la temperatura camerei. Evaluarea caracteristicilor organoleptice ale probelor de către evaluatori s-a realizat pe baza 3 unui test de preferințe bazat pe o scală hedonică cu 5 puncte (5 = îmi place mult și 1 = nu îmi place deloc). S-a calculat pentru fiecare caracteristică punctajul mediu (Pm) al panelului, 5 apoi prin însumarea acestora s-a determinat punctajul mediu total (Pmf) exprimat cu o zecimală. Pe baza Pmt acordat de panelul de evaluatori, s-a efectuat evaluarea calității organo- 7 leptice a produsului prin comparare cu o scară de 40 de puncte, conform tabelului 7.
Tabelul 7
Punctajul mediu total și calificativul corespunzător 11
| Punctaj mediu total (P^) | Calificativ acordat |
| 36-40 | Foarte bun |
| 28-35 | Bun |
| 21 -27 | Satisfăcător |
| 15-20 | Nesatisfacător |
| 8- 14 | Necorespunzător |
Dressing-urile obținute arată valori apropiate pentru proprietăți ca pH și viscozitate 19 aparentă, însă pentru atributele colorimetrice, apar diferențe clare, după cum se poate observa în tabelul 8. Dressing-ul conținând amidon modificat prin tratament în fascicul de 21 electroni prezintă valori mai mari, în special pentru luminozitate și claritate, ceea ce indică că acest produs este mai atractiv din punct de vedere al culorii. Comparând acest aspect cu 23 rezultatele obținute la analiza senzorială (fig. 3), se poate observa că îmbunătățirea culorii dedusă la investigarea fizico-chimică se reflectă în evaluarea paneliștilor care au oferit un 25 punctaj mai mare dressing-ului cu amidon modificat prin iradiere (Pm = 4,80 ± 0,50) decât celui cu amidon pregelatinizat (Pm = 4,50 ± 0,45). 27
Tabelul 8 29
Valorile caracteristicilor fizico-chimice pentru dressing-uri
| Tip amidon | PH | ^25 oC,Y = 200 s-1 [mPa-s] | L* [%] | C* | h* [grade] |
| pregelatiniza | 3,1 ±0,1 | 56,81 ±4,59 | 23,02 ±0,16 | 4,79 ±0,13 | 77,51 ±0,52 |
| 110 kGy | 3,1 ±0,0 | 54,67 ±2,52 | 32,05 ±0,10 | 10,97 ±0,15 | 79,39 ±0,15 |
Aspectele senzoriale evaluate nu arată diferențe semnificative pentru cele două 35 dressing-uri (fig. 3). Prelucrarea statistică ANOVA a punctajelor medii obținute pentru cele două produse arată că, pentru un nivel de încredere de 95%, acestea nu sunt semnificativ 37 diferite (F = 0,12235, p = 0,7317).
în ansamblu, analiza senzorială arată o bună apreciere a produselor explicată prin 39 punctajul mediu total al celor două dressing-uri, cu valori apropiate de 36,53 ± 3,09 pentru amidonul pregelatinizat și, respectiv, 36,94 ± 3,19 pentru amidonul modificat cu 10 kGy, 41 permițând înscrierea ambelor produse la calificativul foarte bun.
S-a arătat că amidonul modificat în fascicul de electroni conferă acestui tip de produs 43 proprietăți superioare amidonului modificat printro metodă clasică, astfel că el poate fi utilizat, de exemplu, în aceste tipuri de dressing-uri. 45
Claims (1)
- Revendicare 1Utilizare a amidonului provenit din porumb, grâu, orez, cartof, modificat prin iradiere 3 cu un fascicul de electroni accelerați de 6 MeV, în domeniul 10...50 kGy, cu un debit de doză de 2 kGy/min, pentru obținerea produselor de uz alimentar. 5
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201000984A RO127402B1 (ro) | 2010-10-18 | 2010-10-18 | Amidon modificat pentru uz alimentar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201000984A RO127402B1 (ro) | 2010-10-18 | 2010-10-18 | Amidon modificat pentru uz alimentar |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO127402A2 RO127402A2 (ro) | 2012-05-30 |
| RO127402B1 true RO127402B1 (ro) | 2013-12-30 |
Family
ID=46160459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201000984A RO127402B1 (ro) | 2010-10-18 | 2010-10-18 | Amidon modificat pentru uz alimentar |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO127402B1 (ro) |
-
2010
- 2010-10-18 RO ROA201000984A patent/RO127402B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO127402A2 (ro) | 2012-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5580110B2 (ja) | 電子ビームによる多糖類の分子量低減 | |
| Singh et al. | Effects of gamma-irradiation on the morphological, structural, thermal and rheological properties of potato starches | |
| Zia-ud-Din et al. | Physical and chemical modification of starches: A review | |
| Alcázar-Alay et al. | Physicochemical properties, modifications and applications of starches from different botanical sources | |
| Gani et al. | Effect of gamma irradiation on the physicochemical and morphological properties of starch extracted from lotus stem harvested from Dal lake of Jammu and Kashmir, India | |
| Liu et al. | Modifications of structure and physicochemical properties of maize starch by γ-irradiation treatments | |
| Nwokocha et al. | Comparative study of physicochemical properties of breadfruit (Artocarpus altilis) and white yam starches | |
| Carmona-Garcia et al. | Effect of the cross-linked reagent type on some morphological, physicochemical and functional characteristics of banana starch (Musa paradisiaca) | |
| Puncha-arnon et al. | Effects of relative granule size and gelatinization temperature on paste and gel properties of starch blends | |
| Reddy et al. | Effect of γ-irradiation on structure and physico-chemical properties of Amorphophallus paeoniifolius starch | |
| Huo et al. | An insight into the multi-scale structures and pasting behaviors of starch following citric acid treatment | |
| Othman et al. | Physicochemical and thermal properties of gamma-irradiated sago (Metroxylon sagu) starch | |
| Suri et al. | Modification of starch by novel and traditional ways: influence on the structure and functional properties | |
| Lawal et al. | Material and rheological properties of native, acetylated, and pregelatinized forms of corn, cassava, and sweet potato starches | |
| Chen et al. | The interaction between wheat starch and pectin with different esterification degree and its influence on the properties of wheat starch-pectin gel | |
| Dangi et al. | Pectin and its acid hydrolysate for the modification of hydration, pasting, thermal and rheological properties of barley starch | |
| Carvalho et al. | Rheological properties of starch and whey protein isolate gels | |
| Kaur et al. | Synthesis and characterization of graft copolymers of Sago starch and acrylic acid | |
| Nadiah et al. | Effect of microwave heating on potato and tapioca starches in water suspension | |
| Kong | Gamma irradiation of starch | |
| Ahmed et al. | Comparison of physicochemical characteristics of starch isolated from sweet and grain sorghum | |
| Lima et al. | Effect of melt-processing and ultrasonic treatment on physical properties of high-amylose maize starch | |
| Ocloo et al. | Effects of gamma irradiation and stearic acid, alone and in combination, on functional, structural, and molecular characteristics of high amylose maize starch | |
| Lee et al. | Effects of γ-irradiation on the quality changes of fresh noodles prepared from wheat cultivated with N-fertilization treatments | |
| Sim et al. | Studies on sago starch. Part I: characterization and comparison of sago starches obtained from Metroxylon Sagu processed at different times |