Starch is a widely known and used emulsion stabilizer. In order to improve its properties, various types of modifications are made that change its ability to emulsify and stabilize. This paper describes the analysis of the molecular dynamics of water using low-field nuclear magnetic resonance (LF NMR) in oil-in-water emulsions obtained with the use of physically or chemically modified potato starch. The analysis of changes in spin-spin and spin-lattice relaxation times depending on the temperature allowed the activation energy value of water molecules in the analyzed emulsions to be determined. It has been shown that the presence of starch influences the values of spin-lattice T1 and spin-spin T2 relaxation times, both in the water and the oil phase, and the observed changes largely depended on the type of starch modification. Both types of analyzed starches also differently influenced the energy of activation of rotational movements of water molecules. On the basis of the analyses carried out with the use of LF NMR, it can be concluded that physically modified starch acts not only as a stabilizer, but also as an emulsifier, while acetylated starch does not exhibit good emulsifying properties.
Aerogels are highly porous materials that are prepared by removing water held within a hydrogel in a manner that maintains the three-dimensional structure of the gel. Recently, there has been much interest in the preparation of aerogels from biopolymers, including starch. The applicability of native starches in the food industry is partially limited; therefore, the functional properties of starch are often improved by means of physical and/or chemical modification. The aim of the work was the analysis of molecular dynamics and the transport of water in aerogels obtained from native and chemically modified potato starches of the normal and waxy variety. Chemical modification with OSA (E 1450) as well as cross-linking with adipic anhydrite and acetylation (E 1422) had no significant impact on the hydration of potato starch aerogels as well as equilibrium water activity. The introduction of chemical moieties into starch macromolecules led to the improved binding of water by the biopolymer matrix; this was especially evident in the case of waxy starch derivatives. A increase in the amylopectin-to-amylose ratio of starch used for production of aerogels resulted in a decrease of equilibrium water activity along with spin-lattice relaxation time.
Celem pracy było określenie, w jakim stopniu warunki przebiegu procesu kleikowania skrobi modyfikowanych determinują wyniki pomiarów reologicznych. Ponadto poddano weryfikacji tezę, że wiskograf RVA może być używany do wyznaczania absolutnych wartości lepkości kleików skrobiowych.Sześć handlowych skrobi modyfikowanych chemicznie: bieloną, utlenioną, acetylowaną, fosforan diskrobiowy, acetylowany fosforan diskrobiowy oraz acetylowany adypinian diskrobiowy poddawano kleikowaniu w wiskografach RVA i Brabendera, rejestrując wartości temperatury i lepkości. Bezpośrednio po pomiarze przebiegu kleikowania, kleik skrobiowy umieszczano w cylindrze pomiarowym reometru Haake i oznaczano lepkość w trybie CR w zakresie szybkości ścinania 5 -600 s -1 .Stwierdzono, że przebieg procesu kleikowania skrobi modyfikowanych zależy przede wszystkim od profilu zmian temperatury w toku analizy. Na uzyskane wyniki wpływa również (τ w mniejszym stopniu) geometria układu pomiarowego. Właściwości reologiczne kleików badane za pomocą aparatu o zdefiniowanej szybkości ścinania (reometr Haake) zależą od sposobu przygotowania kleiku, przy czym szczególnie istotna jest szybkość kleikowania. Zbyt krótki czas przyrządzania roztworu skrobiowego, jaki ma miejsce przy zastosowaniu klasycznego, krótkiego cyklu kleikowania w aparacie RVA, przyczynia się do niepełnego rozpuszczenia tego polimeru. W konsekwencji obserwuje się zaniżenie wartości lepkości oraz zwiększenie rozrzutu wyników pomiarów. Wpływ czasu kleikowania na uzyskane wyniki jest najsilniejszy w przypadku skrobi sieciowanych. Pomiary za pomocą wiskografu RVA nie odbywają się w zdefiniowanej szybkości ścinania i nie powinny być podawane w jednostkach absolutnych (mPa•s), a jedynie w jednostkach umownych RVA (Rapide Visco Analyser Unit).
Powszechność stosowania skrobi modyfikowanych wynika z konieczności poprawy właściwości funkcjonalnych skrobi naturalnej. Skrobie sieciowane i acetylowane są w technologii żywności najpowszechniej stosowanymi skrobiami modyfikowanymi, a ich właściwości zależą zarówno od rodzaju wprowadzonej grupy modyfikującej, jak i stopnia podstawienia. W związku z tym, że właściwości reologiczne skrobi są silnie uwarunkowane wieloma czynnikami środowiskowymi, takimi jak obecność cukrów, soli oraz pH, w pracy podjęto próbę przedstawienia zmian właściwości reologicznych kleików skrobiowych w układach zawierających chlorek sodu. Badanym materiałem był acetylowany adypinian diskrobiowy E1422, który ma szerokie zastosowanie jako dodatek do żywności i należy do najczęściej używanych hydrokoloidów w grupie produktów pochodzenia roślinnego. Otrzymany został ze skrobi ziemniaczanej o różnym stopniu podstawienia grupami acetylowymi oraz o różnym stopniu usieciowana grupami adypinowymi. Badania prowadzono w układach modelowych (5-procentowa zawiesina skrobiowa z 3-procentowym dodatkiem chlorku sodu), które analizowano pod względem przebiegu krzywej kleikowania za pomocą wiskografu Brabendera. Do badań reometrycznych użyto kleików skrobiowych wytworzonych w aparacie Brabendera. Ponadto przeprowadzono analizę profilu tekstury (TPA). Wykazano, że chlorek sodu w zasadniczy sposób wpływa na procesy fizycznej transformacji skrobi w czasie obróbki termicznej. Dodatek soli wpływa na przebieg krzywej kleikowania oraz w mniejszym stopniu na właściwości reologiczne kleików skrobiowych. Siła obserwowanych zmian jest zależna od stopnia podstawienia analizowanych preparatów acetylowanego adypinianu diskrobiowego.
Aerogels are of increasing interest because of their exceptionally large surface area, porous structure, and low weight. Despite the significant increase in interest in the subject of starch-based aerogels, the number of detailed studies is rather scarce, which is especially evident in the case of chemically modified derivatives. Therefore, the study aims to evaluate the physicochemical properties of aerogels from chemically modified potato starch preparations (E 1422 and E 1450) obtained both from normal and waxy starches. Aerogels were prepared through the retrogradation of starch pastes followed by the gradual replacement of water with ethyl alcohol. The obtained preparations were characterized in terms of their bulk density, oil-binding capacity, as well as the texture and rheological properties of the formed pastes. Moreover, their usefulness was evaluated in an emulsion system employing rheological and low-field NMR methods. The obtained aerogels were characterized by a lower bulk density of 0.18–0.59 g/cm3 and 5.4–6.6 times higher oil-binding capacity compared to native potato starch. The chemical modification of starch helped to further alter the functional properties of the obtained aerogels, making them more effective oil binders, emulsifiers, and stabilizers (increasing the stability from 55 to 90%), which was especially evident for E 1450 preparation. Amylose content improved the aerogel properties, as waxy preparations were characterized by worse functional properties with the only exception of improved thickening ability. The most beneficial properties for the preparation of emulsions were observed for the aerogel obtained based on E 1450 normal potato starch.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.