WPŁYW RODZAJU SKROBI I WARUNKÓW JEJ UTLENIANIA NA RETROGRADACJĘ.pdf

YWNO . Nauka. Technologia. Jako , 2005, 2 (43), 23 – 32

SŁAWOMIR PIETRZYK, TERESA FORTUNA

WPŁYW RODZAJU SKROBI I WARUNKÓW JEJ UTLENIANIA

NA RETROGRADACJ

S t r e s z c z e n i e

Skrobie: ziemniaczan , pszenn , kukurydzian i kukurydzian woskow poddano reakcji utleniania:

chloranem(I) sodu, nadtlenkiem wodoru w obecno ci jonów Cu 2+ , chloranem(III) sodu w obecno ci

formaldehydu. W celu okre lenia efektywno ci utleniania w uzyskanych skrobiach modyfikowanych

oznaczono zawarto grup karboksylowych oraz grup aldehydowych. Zmiany podatno ci skrobi

naturalnych i uzyskanych preparatów modyfikowanych na retrogradacj okre lono sporz dzaj c 2-

procentowe kleiki skrobiowe, które nast pnie przetrzymywano w temp. 8°C przez okres 21 dni.

Kolejnych pomiarów turbidancji dokonano w 1., 3., 5., 7., 10., 14. i 21. dniu przechowywania. W

skrobiach wyj ciowych oraz w uzyskanych preparatach modyfikowanych oznaczono ponadto zawarto

amylozy.

W wyniku przeprowadzonych analiz stwierdzono, e utlenianie skrobi ziemniaczanej wszystkimi

zastosowanymi czynnikami ograniczyło retrogradacj . Chloran(I) sodu jako jedyny czynnik modyfikuj cy

spowodował zmniejszenie podatno ci na retrogradacj wszystkich u ytych rodzajów skrobi. Ró nice

w zachowaniu si skrobi w procesie retrogradacji s zwi zane nie tylko z rodzajem zastosowanego

utleniacza, ale przede wszystkim z odmienn natur i budow ziarenek skrobi zale n od jej botanicznego

pochodzenia.

Słowa kluczowe: skrobia, utlenienie, retrogradacja.

Wprowadzenie

el skrobiowy podczas przechowywania zwłaszcza w niskiej temperaturze ulega

retrogradacji, tzn. nast puje wytr canie z roztworu nierozpuszczalnej skrobi [13, 16, 21].

Retrogradacja zachodzi nie tylko z udziałem amylozy, ale równie amylopektyny

zawartej w skleikowanych ziarenkach. Asocjacja liniowych cz steczek amylozy

nast puje szybko w pierwszej fazie procesu retrogradacji, za powolny wzrost

sztywno ci starzej cego si elu skrobiowego przypisuje si krystalizacji

amylopektyny [6, 9, 16, 20].

Dr in . S. Pietrzyk, prof. dr hab. T. Fortuna, Katedra Analizy i Oceny Jako ci ywno ci, Akademia

Rolnicza w Krakowie, ul Balicka 122, 30-149 Kraków, e-mail: slawek_pietrzyk@yahoo.com

Sławomir Pietrzyk, Teresa Fortuna

Efekty retrogradacji skrobi w produktach spo ywczych mog mie charakter

korzystny lub niepo dany. Czasami retrogradacja przyczynia si do uzyskania

wymaganej struktury i tekstury, co ma wpływ na sensoryczne wła ciwo ci niektórych

produktów otrzymanych na bazie skrobi, np. w procesie wytwarzania purée

ziemniaczanego. Jednak cz ciej zdarza si , e proces ten niekorzystnie wpływa na

produkty zawieraj ce w swoim składzie skrobi . Przykładem mo e by czerstwienie

i twardnienie pieczywa [7, 12, 13].

W celu ograniczenia efektu retrogradacji skrobi stosuje si jej modyfikacj m.in.

metodami fizycznymi lub chemicznymi np. poprzez utlenianie.

Utlenianie polega na wytworzeniu w skrobi grup karboksylowych i

aldehydowych. Liczba tych grup uzale niona jest nie tylko od rodzaju czynnika

utleniaj cego i warunków utleniania, ale równie od pochodzenia botanicznego skrobi

[4, 5, 14].

Celem niniejszej pracy było okre lenie wpływu pochodzenia botanicznego skrobi

oraz warunków jej utleniania wybranymi czynnikami na retrogradacj .

Materiał i metody bada

Materiał do bada stanowiły skrobie ró nego pochodzenia tj. skrobia

ziemniaczana „Superior” i skrobia pszenna wyprodukowane w ZPZ Niechlów oraz

skrobia kukurydziana i kukurydziana woskowa (National Starch & Chemical).

Wy ej wymienione skrobie poddano procesowi utleniania trzema metodami.

1. Modyfikacj chloranem(I) sodu wg Forsell i wsp. [2] prowadzono w nast puj cy

sposób: odwa ano 400 g skrobi i sporz dzano 40% zawiesin wodn . Nast pnie

dodawano stopniowo wodnego roztworu NaOCl (forma handlowa o aktywno ci

100 g Cl/dm 3 , POCh). Modyfikacj wykonywano w temp. 20 ±2°C, mieszaj c

zawiesin skrobi w rodowisku alkalicznym (pH = 10,0) przez 50 min. Nast pnie

mieszanin reakcyjn neutralizowano 1 M roztworem H 2 SO 4 do pH = 7,0. Ilo

u ytego NaOCl do utleniania była równowa na 40 g Cl/kg skrobi.

2. Modyfikacj nadtlenkiem wodoru (z dodatkiem CuSO 4 ·5H 2 O o st eniu 0,1%)

przeprowadzono zgodnie z metod Parovuori i wsp. [18]. Odwa ano 400 g

skrobi, a nast pnie dodawano wody destylowanej w takiej ilo ci, aby otrzyma

42% zawiesin skrobi. Mieszanin termostatowano w temp. 40ºC. Nast pnie do

mieszaniny reakcyjnej dodawano kroplami 30% roztwór H 2 O 2 (cz.d.a., POCh),

tak aby jego ko cowe st enie wynosiło 2%. Mieszanin termostatowano jeszcze

przez 60 min.

3. Modyfikacj skrobi przy u yciu chloranu(III) sodu w obecno ci formaldehydu

prowadzono zgodnie z metod Hebeisha i wsp. [8]. Z 400 g skrobi sporz dzano

28% zawiesin wodn wraz z dodatkiem 4 g chloranu(III) sodu (cz.d.a., Fluka)

i 1,2 g formaldehydu (roztwór wodny, cz.d.a, Chempur). Zawiesin mieszano

w temp. 50ºC przez 90 min.

WPŁYW RODZAJU SKROBI I WARUNKÓW JEJ UTLENIANIA NA RETROGRADACJ

Skrobie modyfikowane przemywano (do zaniku reakcji na chlorki), suszono

(48 godz. w temp. 20 ±2°C) i rozdrabniano, a nast pnie przesiewano.

W skrobiach naturalnych (tab. 1) zawarto amylozy kształtowała si od 29,7%

w skrobi ziemniaczanej do 1,1% w skrobi kukurydzianej woskowej (jest to skrobia

wysokoamylopektynowa).

W skrobiach wyj ciowych i utlenionych oznaczano zawarto :

- grup karboksylowych zgodnie z norm ISO 11214 [10];

- grup aldehydowych wg Potze’a [19];

- amylozy metod spektrofotometryczn z jodem [15]. Pomiary absorbancji

wykonywano przy długo ci fali l = 635 nm, u ywaj c spektrofotometru Specord

M 42 (Carl Zeiss, Niemcy).

Ponadto oznaczano zmiany podatno ci skrobi naturalnych i uzyskanych

modyfikatów na retrogradacj [11]. Sporz dzano 2-procentowe kleiki skrobiowe, które

nast pnie przetrzymywano w temp. 8°C przez 21 dni. Kolejnych pomiarów turbidancji

ww. skrobi dokonano w 1., 3., 5., 7., 10., 14. i 21. dniu przechowywania.

W celu okre lenia istotno ci ró nic w zawarto ci grup karboksylowych,

aldehydowych oraz amylozy zastosowano jednoczynnikow analiz wariancji oraz test

Duncana. W przypadku zmian podatno ci skrobi naturalnych i utlenionych na

retrogradacj wyznaczano odchylenia standardowe, które zaznaczono na wykresach.

Wyniki i dyskusja

Wszystkie rodzaje analizowanych skrobi (tab. 1) utlenione metod z

wykorzystaniem chloranu(I) sodu odznaczały si wy sz zawarto ci grup

karboksylowych w porównaniu ze skrobiami modyfikowanymi pozostałymi metodami.

Wyj tek stanowiła skrobia pszenna, w której najwy sz zawarto grup

karboksylowych stwierdzono po modyfikacji czynnikiem utleniaj cym – nadtlenkiem

wodoru. Utlenianie skrobi metod z wykorzystaniem chloranu(III) sodu w obecno ci

formaldehydu okazało si najmniej skuteczne. Jest to potwierdzenie naszych

wcze niejszych bada [4], jak równie bada Hebeisha i wsp. [8], którzy utleniaj c

skrobie kukurydzian i ry ow chloranem(III) sodu w obecno ci formaldehydu

uzyskali niski stopie utlenienia. Najbardziej podatn skrobi na utlenianie

zastosowanym metodami z udziałem chloranu(I) sodu i nadtlenku wodoru była skrobia

ziemniaczana, a chloranem(III) sodu – skrobia kukurydziana.

Na podstawie analizy wyników zawarto ci grup aldehydowych (tab. 1) mo na

stwierdzi , e najbardziej podatn na hydroliz była skrobia ziemniaczana, w której

zaobserwowano najwi kszy przyrost grup aldehydowych w porównaniu z pozostałymi

skrobiami. Potwierdza to wyniki bada Kuakpetoona i Wanga [14]. Metoda

z nadtlenkiem wodoru w porównaniu z pozostałymi metodami powodowała

najwi kszy przyrost grup aldehydowych. Jest to zgodne z danymi literaturowymi [4,

Sławomir Pietrzyk, Teresa Fortuna

18], wg których utlenienie skrobi nadtlenkiem wodoru powoduje wi kszy przyrost

grup aldehydowych w porównaniu z innymi utleniaczami.

T a b e l a 1

Zawarto grup karboksylowych i aldehydowych w skrobiach utlenionych.

Content of carboxyl and aldehyde groups in oxidized starches.

Skrobia

Starch

Zawarto grup karboksylowych

w skrobiach utlenionych

[%]

Content of carboxyl groups

in starches oxidized with

[%]

Zawarto grup aldehydowych

w skrobiach utlenionych

[g CHO/100 g s.s.]

Content of aldehyde groups

in starches oxidized with

[g CHO/100 g d.w.]

chloranem(I)

sodu

sodium

chlorate(I)

nadtlenkiem

wodoru

hydrogen

peroxide

chloranem(III)

sodu

sodium

chlorate(III)

chloranem(I)

sodu

sodium

chlorate(I)

nadtlenkiem

wodoru

hydrogen

peroxide

chloranem(III)

sodu

sodium

chlorate(III)

Ziemniaczana

Of potato

0,432

0,351

0,008

0,054 b

0,157

0,017 a

Pszenna

Of wheat

0,226

0,325

0,056

0,014 a

0,113

0,001 c

Kukurydziana

Of maize

0,380 d

0,301

0,061

0,053 b

0,102

0,002 c

Kukurydziana

woskowa

Of waxy

maize

0,390 d

0,195

0,018

0,021

0,079

0,010

Małymi literami oznaczono warto ci rednie nie ró ni ce si statystycznie istotnie na poziomie a = 0,05.

The same small letters indicate values that are not significantly different at =0.05.

Proces modyfikacji (tab. 2) spowodował zmniejszenie zawarto ci amylozy

w skrobiach utlenionych. Autio i wsp. [1] wykazali, e stopie depolimeryzacji

amylozy w skrobi j czmiennej w wyniku działania chloranu(I) sodu jest równy

stopniowi depolimeryzacji amylozy uzyskanemu po hydrolizie 1M kwasem solnym.

Mo na zatem stwierdzi , e obni enie zawarto ci amylozy spowodowane jest

depolimeryzacj skrobi, która nast puje równocze nie z reakcj utleniania. Veelaert i

wsp. [22] w swoich badaniach stwierdzili, i zawarto amylozy w skrobi

ziemniaczanej utlenionej metajodanem(VII) sodu maleje wraz ze wzrostem stopnia

WPŁYW RODZAJU SKROBI I WARUNKÓW JEJ UTLENIANIA NA RETROGRADACJ

utlenienia. Według tych badaczy podczas utleniania nast puje skrócenie regularnej

helisy amylozy.

Przyrost zawarto ci amylozy zaobserwowano jedynie w skrobi pszennej i

kukurydzianej utlenionej chloranem(III) sodu. Przyrost ten jest najprawdopodobniej

pozornym zwi kszeniem jej zawarto ci. By mo e podczas utleniania nast puje

rozkład wi za a-1-6-glikozydowych w amylopektynie i wówczas mog powstawa

długie ła cuchy, które daj reakcj barwn z jodem. Pozorne zwi kszenie zawarto ci

amylozy w skrobiach utlenionych chloranem(III) sodu stwierdzono w badaniach

wcze niejszych [5]. Najwi ksze ró nice zawarto ci amylozy obserwowano w skrobi

ziemniaczanej modyfikowanej chloranem(I) sodu i nadtlenkiem wodoru. wiadczy to o

wysokim stopniu depolimeryzacji amylozy tymi utleniaczami w przypadku skrobi

ziemniaczanej. W pozostałych skrobiach tzn. pszennej, kukurydzianej i kukurydzianej

woskowej spadek ten był nieznaczny.

T a b e l a 2

Zawarto amylozy w skrobi przed i po utlenieniu.

Content of amylose in starch before and after the oxidation.

Zawarto amylozy w skrobiach [g/100 g s.s.]

Content of amylose in starches [g/100g d.w.]

Skrobia

Starch

naturalnych

native

utlenionych / oxidized with

chloranem(I) sodu

sodium chlorate(I)

nadtlenkiem wodoru

hydrogen peroxide

chloranem(III) sodu

sodium chlorate(III)

Ziemniaczana

Of potato

29,7

20,6 d

23,3

27,7

Pszenna

Of wheat

18,7 bc

18,2 a

16,5

20,6 d

Kukurydziana

Of maize

18,5 ab

18,3 a

18,5 ab

18,9 c

Kukurydziana

woskowa

Of waxy maize

1,1

Małymi literami oznaczono warto ci rednie nie ró ni ce si statystycznie istotnie na poziomie a = 0,05.

The same small letters indicate values that are not significantly different at =0.05.

Na rys. 1., 2., 3. i 4. przedstawiono zmiany retrogradacji skrobi naturalnych i

utlenionych w czasie 21 dni, w temp. 8°C.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: