Оптимізація вологотермічного оброблення картопляного крохмалю та дослідження його фізико-хімічних властивостей

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.260149

Ключові слова:

вологотермічне оброблення, зворотна в'язкість, текстурні властивості, в'язкість, ретроградація, клейстер нативного крохмалю

Анотація

Об’єктом дослідження є технологія модифікованого картопляного крохмалю, отриманого шляхом вологотермічного оброблення. Вологотермічне оброблення (НМТ) крохмалю є методом гідротермічної обробки для зміни його функціональних властивостей. Знижена в’язкість крохмального клейстеру модифікованого картопляного крохмалю є ключовим фактором, який впливає на якість макаронів, виготовлених з його використанням. Для отримання екологічного, безпечного та високоефективного продукту з картопляного крохмалю для виробництва макаронних виробів у даному дослідженні на основі результатів однофакторного експерименту для оптимізації методики модифікації було обрано в’язкість, як основний критерій оптимізації. Для дослідження впливу вмісту вологи в крохмалі, температури та тривалості вологотермічного оброблення на зниження в’язкості картопляного крохмалю був використаний аналіз поверхні впливу. Досліджено реологічні властивості крохмальних клейстерів модифікованого картопляного крохмалю: в’язкість, текстурні властивості та ретроградаційні характеристики крохмального клейстеру.

Результати методології реагування поверхні показали, що оптимальними параметрами (НМТ) є вологість картопляного крохмалю 23,56 %, температура вологотермічного оброблення – 90 °C, час вологотермічного оброблення – 1,5 год. За таких умов зниження в’язкості клейстеру з модифікованого картопляного крохмалю (HMTS) становило 3677 Па·с, що, очевидно, вище, ніж нативного крохмалю (496 Па·с), що вказує на те, що міцність гелю та твердість картопляного крохмалю значно покращилися. Порівняно з нативним картопляним крохмалем (NS), HMTS мав нижчу пікову в’язкість (2966 Па·с), нижчу в’язкість утримування (2882 Па·с) і нижчу в’язкість розпаду (84,50 Па·с), але вищу температуру клейстеризації (71,08 °C), вищу кінцеву в’язкість (6559 Па·с) і зниження в'язкості (3677 Па·с). Результати ретроградації узгоджувалися з властивостями в’язкості, які вказували на те, що картопляний крохмаль, отриманий шляхом вологотермічного оброблення, був більш схильним до ретроградації. Тести TPA продемонстрували, що вологотермічне оброблення може покращувати текстурні властивості крохмального клейстеру. Порівняно з клейстером нативного крохмалю (NS), твердість, когезія, клейкість, жувальна здатність та пружність клейстеру модифікованого крохмалю (HMTS) значно підвищилися, і не було суттєвої різниці в еластичності. Крохмальний клейстер модифікованого крохмалю, отриманого шляхом вологотермічного оброблення мав кращі функціональні властивості порівняно з клейстером нативного картопляного крохмалю.

Спонсор дослідження

  • The authors gratefully acknowledge the financial support received from the Middle-aged and Young Teachers’ Basic Ability Promotion Project of Guangxi (Grant No. 2021KY0710) and the National Key R&D Program of China (Grant No. 2018YFD0901003). The authors would like to thank to Guangxi Key Laboratory of Health Care Food Science and Technology for providing laboratory facilities and technical support in this work.

Біографії авторів

Chunli Deng, Sumy National Agrarian University; Hezhou University

Postgraduate Student

Department of Food Technology;

College of Food and Biological Engineering

Оксана Юріївна Мельник, Сумський національний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології харчування

Yanghe Luo, Hezhou University

PhD, Professor

Institute of Food Science and Engineering Technology

Посилання

  1. Jambrak, A. R., Herceg, Z., Šubarić, D., Babić, J., Brnčić, M., Brnčić, S. R., Bosiljkov, T. et. al. (2010). Ultrasound effect on physical properties of corn starch. Carbohydrate Polymers, 79 (1), 91–100. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.07.051
  2. Miao, M., Li, R., Huang, C., Ye, F., Jiang, B., Zhang, T. (2015). Structural modification and characterisation of a sugary maize soluble starch particle after double enzyme treatment. Carbohydrate Polymers, 122, 101–107. doi: http://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.12.078
  3. Sui, Z., Yao, T., Zhao, Y., Ye, X., Kong, X., Ai, L. (2015). Effects of heat–moisture treatment reaction conditions on the physicochemical and structural properties of maize starch: Moisture and length of heating. Food Chemistry, 173, 1125–1132. doi: http://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.11.021
  4. Yadav, B. S., Guleria, P., Yadav, R. B. (2013). Hydrothermal modification of Indian water chestnut starch: Influence of heat-moisture treatment and annealing on the physicochemical, gelatinization and pasting characteristics. LWT – Food Science and Technology, 53 (1), 211–217. doi: http://doi.org/10.1016/j.lwt.2013.02.007
  5. Vamadevan, V., Hoover, R., Bertoft, E., Seetharaman, K. (2014). Hydrothermal treatment and iodine binding provide insights into the organization of glucan chains within the semi-crystalline lamellae of corn starch granules. Biopolymers, 101 (8), 871–885. doi: http://doi.org/10.1002/bip.22468
  6. Wang, H., Ding, J., Xiao, N., Liu, X., Zhang, Y., Zhang, H. (2020). Insights into the hierarchical structure and digestibility of starch in heat-moisture treated adlay seeds. Food Chemistry, 318, 126489. doi: http://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126489
  7. Chung, H.-J., Cho, A., Lim, S.-T. (2012). Effect of heat-moisture treatment for utilization of germinated brown rice in wheat noodle. LWT, 47 (2), 342–347. doi: http://doi.org/10.1016/j.lwt.2012.01.029
  8. Yoenyongbuddhagal, S., Noomhorm, A. (2002). Effect of Physicochemical Properties of High-Amylose Thai Rice Flours on Vermicelli Quality. Cereal Chemistry Journal, 79 (4), 481–485. doi: http://doi.org/10.1094/cchem.2002.79.4.481
  9. Tang, L., Zhang, J., Li, Y. P., Liao, L. Y. (2019). Effects of heat moisture treatment on the properties of rice flour and its noodles at different moisture contents. Hunan Agricultural Sciences, 2, 85–88. Available at: http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNNK201902025.htm
  10. Tan, H. Z., Tan, B., Liu, M., Tian, X. H., Gu, W. Y. (2009). Relationship between properties of sweet potato starch and qualities of sweet potato starch noodles. Transactions of the CSAE, 25 (4), 286–292. Available at: http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NYGU200904056.htm
  11. Deng, C. L., Melnyk, O., Luo, Y. H. (2021). The effect of heat-moisture treatment conditions on the structure properties and functionalities of potato starch. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 15, 824–834. doi: http://doi.org/10.5219/1647
  12. Sui, Z., Yao, T., Zhao, Y., Ye, X., Kong, X., Ai, L. (2015). Effects of heat–moisture treatment reaction conditions on the physicochemical and structural properties of maize starch: Moisture and length of heating. Food Chemistry, 173, 1125–1132. doi: http://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.11.021
  13. Irani, M., Razavi, S. M. A., Abdel-Aal, E.-S. M., Hucl, P., Patterson, C. A. (2019). Viscoelastic and textural properties of canary seed starch gels in comparison with wheat starch gel. International Journal of Biological Macromolecules, 124, 270–281. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.11.216
  14. Zavareze, E. da R., Dias, A. R. G. (2011). Impact of heat-moisture treatment and annealing in starches: A review. Carbohydrate Polymers, 83 (2), 317–328. doi: http://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.08.064
  15. Miu, M. (2009). Research on the characteristics of slow digestion starch and its formation mechanism. Jiangnan University. Available at: https://cdmd.cnki.com.cn/article/cdmd-10295-2009250273.htm
  16. Li, S. L., Deng, X. C., Gao, Q. Y. (2021). Preparation and characteristic analysis of particle type resistance starch. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 27 (5), 385–391. Available at: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NYGU201105068.htm
  17. Kennedy, J. F., Panesar, P. S. (2005). Starch in food: structure, functions and applications. Carbohydrate Polymers, 61 (3), 383–384. doi: http://doi.org/10.1016/j.carbpol.2005.05.006
  18. Zhu, F., Mojel, R., Li, G. (2018). Physicochemical properties of black pepper (Piper nigrum) starch. Carbohydrate Polymers, 181, 986–993. doi: http://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.11.051
  19. Karim, A. A., Nadiha, M. Z., Chen, F. K., Phuah, Y. P., Chui, Y. M., Fazilah, A. (2008). Pasting and retrogradation properties of alkali-treated sago (Metroxylon sagu) starch. Food Hydrocolloids, 22 (6), 1044–1053. doi: http://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2007.05.011
  20. Liao, L. Y., Wu, W. G. (2014). Relationship between gelatinization and gel properties of different starch and their noodles. Transaction of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 30 (15), 332–338. Available at: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NYGU201415042.htm
  21. Choi, S. G., Kerr, W. L. (2003). Water mobility and textural properties of native and hydroxypropylated wheat starch gels. Carbohydrate Polymers, 51 (1), 1–8. doi: http://doi.org/10.1016/s0144-8617(02)00083-8
  22. Teng, L. Y., Chin, N. L., Yusof, Y. A. (2013). Rheological and textural studies of fresh and freeze-thawed native sago starch–sugar gels. II. Comparisons with other starch sources and reheating effects. Food Hydrocolloids, 31 (2), 156–165. doi: http://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2012.11.002
  23. Bourne, M. C. (2002). Food Texture and Viscosity. Chapter 1 – Texture, Viscosity, and Food. London: Academic Press, 1–32. doi: http://doi.org/10.1016/b978-012119062-0/50001-2
  24. Farahnaky, A., Azizi, R., Majzoobi, M., Mesbahi, G., Maftoonazad, N. (2013). Using power ultrasound for cold gelation of kappa-carrageenan in presence of sodium ions. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 20, 173–181. doi: http://doi.org/10.1016/j.ifset.2013.06.002
  25. Zhang, Y., Zhang, K. Y., Zhang. G. Z. (2019). Research Progress on Starch Retrogradation Process Mechanism and Application of Starch Anti- retrogradation Agent. Scinece and Technology of Food Industry, 40 (13), 316–321. doi: https://doi.org/10.13386/j.issn1002-0306.2019.13.053

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Deng, C., Мельник, О. Ю., & Luo, Y. (2022). Оптимізація вологотермічного оброблення картопляного крохмалю та дослідження його фізико-хімічних властивостей. Technology Audit and Production Reserves, 3(3(65), 43–49. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.260149

Номер

Том 3 № 3(65) (2022): Хімічна інженерія

Розділ

Технології виробництва харчування: Звіт про науково-дослідну роботу

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Chunli Deng, Oksana Melnyk, Yanghe Luo

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.