Textural behavior of gels formed by rice starch and whey protein isolate: Concentration and crosshead velocities

Abstract

Fabricated food gels involving the use of hydrocolloids are gaining polpularity as confectionery/convenience foods. Starch is commonly combined with a hydrocolloid (protein our polyssacharides), particularly in the food industry, since native starches generally do not have ideal properties for the preparation of food products. Therefore the texture studies of starch-protein mixtures could provide a new approach in producing starch-based food products, being thus acritical attribute that needs to be carefully adjusted to the consumer liking. This work investigated the texture and rheological properties of mixed gels of different concentrations of rice starch (15%, 17.5%, and 20%) and whey protein isolate (0%, 3%, and 6%) with different crosshead velocities (0.05, 5.0, and 10.0 mm/s) using a Box-Behnken experimental design. The samples were submitted to uniaxial compression tests with 80% deformation in order to determinate the following rheological parameters: Young's modulus, fracture stress, fracture deformation, recoverable energy, and apparent biaxial elongational viscosity. Gels with a higher rice starch concentration that were submitted to higher test velocities were more rigid and resistant, while the whey protein isolate concentration had little influence on these properties. The gels showed a higher recoverable energy when the crosshead velocity was higher, and the apparent biaxial elongational viscosity was also influenced by this factor. Therefore, mixed gels exhibit different properties depending on the rice starch concentration and crosshead velocity.Index terms: Young's modulus; fracture; stress; rheology. RESUMOGéis fabricados que envolvem o uso de hidrocolóides estão ganhando polpularidade como alimentos de confeitaria/conveniência. O amido é geralmente combinado com um hidrocolóide (proteínas ou polissacarideos), particularmente na indústria de alimentos, uma vez que os amidos nativos geralmente não têm propriedades ideais para a preparação de produtos alimentares. Por conseguinte, os estudos de textura de misturas de amido-proteína podem proporcionar uma nova abordagem na produção de produtos alimentares à base de amido, sendo assim um atributo acrítico que precisa ser cuidadosamente ajustado ao gosto do consumidor. Este trabalho investigou as propriedades reológicas de textura de géis mistos de diferentes concentrações de amido de arroz (15%, 17,5% e 20%) e isolado proteico de soro (0%, 3% e 6%) com diferentes velocidades de teste (0,05, 5,0 e 10,0 mm/s) utilizando um delineamento experimental por Box-Behnken. As amostras foram submetidas a testes de compressão uniaxial com deformação de 80% para determinar os seguintes parâmetros reológicos: módulo de Young, tensão de fratura, deformação da fratura, energia recuperável e aparente viscosidade elongacional biaxial. Géis com maior concentração de amido de arroz e que foram submetidos a velocidades de teste mais altas mostraram-se mais rígidos e resistentes, enquanto que a concentração de isoldado proteico de soro teve pouca influência nes...