Статті

  • Повна стаття
  • Цифри та дані
  • Список літератури
  • Цитати
  • Метрики
  • Ліцензування
  • Передруки та дозволи
  • PDF

Анотація

Крохмаль був виділений з таро (Colocasia esculenta) бульби і частково охарактеризовані для використання в якості вихідної речовини для отримання мальтодекстринів шляхом ферментативного гідролізу. Крохмаль екстрагували з виходом 858 г/кг, і він містив 269,2 та 554,8 г/кг амілози та амілопектину відповідно. Мальтодекстрини з декстрозним еквівалентом (DE) 15,12 та 17,48% були отримані при 95 ° C протягом 48,6 та 79,4 хв відповідно. Вміст вологи в мальтодекстринах таро (TM) був подібним до мальтодекстринів кукурудзи (CCM) для кожного DE (15 або 17,5%), тоді як вміст золи в TM був вищим, ніж CCM з DE 15%. Вміст жиру був вищим (стор 0,05) при рН між TM і CCM з однаковим DE. Однак aw TM був значно нижчим, ніж CCM. Середній ступінь полімеризації (DP) був нижчим у ТМ, ніж CCM з DE 15%. Середня молекулярна маса (МВ) ТМ була нижчою, ніж СМ. Колір суттєво відрізнявся між обома мальтодекстринами, за винятком величини L 15% мальтодекстринів DE. Аналіз функціональних властивостей дозволяє припустити, що СМ може бути замінений ТМ у харчових системах, що потребують властивостей поглинання води та олії та харчових емульсіях.

мальтодекстринів

Вступ

Таро (Colocasia esculenta (L.) Schott) - їстівний бульба, що належить до родини Araceae родом з Азії, округло-яйцеподібної форми з крохмалистою білою м'якоттю і темно-коричневою шкіркою (Onwueme, 1999). В даний час таро є одним з найбільш культивованих бульб у тропічних і субтропічних регіонах світу, включаючи Західну Африку та Індію, Азію, Карибський басейн, Тихоокеанські та Полінезійські острови, Південну Америку, і нещодавно внесений до Мексики (http:// apps.fao.org; Секретаріат сільського господарства, тваринництва, розвитку сільських районів, рибальства та продовольства, 2004). Бульба таро є швидкопсувним продуктом завдяки високому вмісту вологи, що зазнає значних втрат після збору врожаю, тому його використання та споживання були обмеженими (Agbor-Egbe and Rickard, 1991). Однак останнім часом цей бульба набув великого значення, головним чином у країнах, що розвиваються, де його вважають сировиною з великим потенціалом завдяки високому вмісту вуглеводів, головним чином крохмалю (700–800 г/кг сухої основи) (Scott et al., 2000; Санні та ін., 2003).

Крохмаль - основний полісахарид для зберігання в зернових, бобових, бульбах та зелених плодах, який організований у невеликі утворення, які називаються гранулами. Гранули крохмалю видобуваються фізичними засобами для використання в різних галузях промисловості, включаючи харчову, завдяки функціональним властивостям, які він надає продуктам, де його додають. Зазначені властивості нативного крохмалю можна модифікувати для конкретних застосувань, таким чином розширюючи його використання (BeMiller, 1993). Гідроліз крохмалю - це простий спосіб отримання вуглеводів зі специфічними функціональними властивостями. Традиційно цей процес здійснювали шляхом каталізу з мінеральною кислотою. Однак завдяки біотехнологічним досягненням існують ферменти, які дозволяють контролювати виробництво та отримувати високий вихід продуктів, отриманих в результаті гідролізу крохмалю, таких як мальтодекстрини, сиропи глюкози та сиропи з високим вмістом фруктози, які стали диверсифікованим у застосуванні крохмалю (Гузман і Паредес, 1995).

Мальтодекстрини - це продукти, отримані при частковому гідролізі крохмалю зі ступенем гідролізу, вираженим у декстрозному еквіваленті (DE), менше 20. Як продукти гідролізу крохмалю, мальтодекстрини утворюються в результаті продуктів гідролізу амілози (лінійний компонент) і амілопектин (розгалужений компонент), для яких вони вважаються полімерами D-глюкози, пов'язаними α- (1,4) та α- (1,6) зв'язками. Мальтодекстрини - поживні вуглеводи, не солодкі, розчинні у холодній воді і використовуються в харчовій промисловості для забезпечення консистенції та текстури, контролю солодкості, заміщення жирів, інкапсуляції запахів, формування плівок, зменшення кристалізації та контролю точки замерзання (Chronakis, 1998; Marchal et al., 1999).

Кукурудзяний крохмаль зазвичай розглядають як джерело комерційного крохмалю і використовується у виробництві мальтодекстринів (Chronakis, 1998). Однак поступово увагу було зосереджено на альтернативних джерелах крохмалю для отримання мальтодекстринів, таких як рис, амарант, пшениця, картопля, банан та маніока (Griffin and Brooks, 1989; Guzmán and Paredes, 1994; McPherson and Seib, 1997; Wang and Wang, 2000; Bello-Pérez et al., 2002; Rocha et al., 2005). У цьому контексті бульбу таро можна використовувати як джерело крохмалю, який можна модифікувати для отримання похідних з високою доданою вартістю. Метою даної роботи було вилучення крохмалю з бульб таро, визначення деяких його характеристик та ферментативне отримання мальтодекстринів. Крім того, були визначені деякі хімічні, фізико-хімічні та функціональні властивості отриманих мальтодекстринів та порівняно з комерційними мальтодекстринами.

Матеріали і методи

Бульби таро, що використовувались, були зібрані в регіоні Пасо Нуево ла Хамака, муніципалітет Валле Насіонал, Тукстепек, штат Оахака, Мексика. Комерційні мальтодекстрини кукурудзи з ЕД 15 (Cargill Dry MD 01913) та 17,5% (Cargill Dry MD 01918) були придбані у Productos Makymat S.A. де К.В. (Штат Мексика, Мексика).

Аналіз бульб таро

Бульби таро зважували з оболонкою та без неї, щоб визначити їстівну порцію, значення якої було отримано шляхом ділення маси бульби без оболонки на вагу бульби з оболонкою, помноженої на 1 кілограм (Ганга та Корк, 1999). Проксимальний хімічний склад визначали у трьох примірниках згідно з методами AOAC (1997) щодо вологи (925,10), золи (923,03), білків (920,87) та жирів (920,39). Вміст сирої клітковини визначали кислотно-лужним травленням (Tejeda, 1992), а вміст загальних вуглеводів - різницею.

Екстракція крохмалю Таро

Крохмаль екстрагували методом, описаним Гангою та Корком (1999) з деякими модифікаціями. Бульби таро промивали, очищали від шкірки і нарізали кубиками (3 × 3 см). Згодом кубики змішували з дистильованою водою при температурі 35 ° С у співвідношенні 0,6: 1 (мас./Об.) І подрібнювали в блендері (остеризатор) протягом 10 хв. Гомогенат фільтрували через фільтр No. 100 (діафрагма 149 мм). Отриманий залишок двічі піддавали тій же процедурі. Отримані крохмальні суспензії залишали стояти при 15 ° C протягом 8 годин. Через цей час супернатант видаляли, а отриманий осад поміщали в пластикові лотки і піддавали процесу сушіння при 50 ± 2 ° C протягом 12 годин. Висушений крохмаль подрібнювали в блендері і згодом просівали на ні. 100. Вихід екстракції крохмалю розраховували за методом, запропонованим Пересом та Гонсалесом (1997).

Часткова характеристика крохмалю таро

Хімічні компоненти (волога, зола, жир та білки) крохмалю визначали згідно офіційних методів, описаних AOAC (1997). Вміст сирої клітковини та вуглеводів визначали кількісно, ​​як пояснювалося вище.

Кількість крохмалю, що міститься в екстрагованому крохмалі, визначали, використовуючи метод Rose et al. 1991 рік. Цей метод полягав у обробці 100 мг зразка крохмалю сумішшю 5 мл метанол-хлороформ-вода (12: 5: 3 об./Об.) Для видалення цукрів та сполук, що заважають, з подальшою обробкою гарячим етанолом для желатинизації крохмалю та згодом з 1 мл травної суміші, яка містила 400 од/мл α-амілази Aspergillus oryzae і 2 од/мл амілоглюкозидази Aspergillus niger (Sigma-Aldrich Química, S.A de C.V. de México) при концентрації 2 ОД/мл в 0,05 М буферному розчині ацетату натрію при рН 5,1. Отриману глюкозу кількісно визначали колориметрично з використанням σ-толуїдину як проявника кольору при 635 нм. Концентрацію відновлюючих цукрів розраховували за рівнянням лінії стандартної кривої глюкози між 150–900 мкг/мл.

Вміст амілози визначали за допомогою йодно-колориметричного методу, про який повідомляли Farhart et al. (1999). Вміст амілопектину розраховували за різницею.

Виробництво мальтодекстринів з крохмалю таро

Після вибору часу реакції мальтодекстрини отримували у рідкій формі та сушили за допомогою розпилювального сушарки моделі FT30-MBX, серія 14086-2 (Armfield LTD, DF, Мексика), при температурі сушіння 150 ° C та швидкості потоку продукту 1000 мл/год та швидкість сушіння повітря 70 м 3/год, щоб згодом зберігати у скляних колбах у ексикаторі при кімнатній температурі до використання.

Характеристика мальтодекстринів

Проксимальний хімічний склад мальтодекстринів визначали методами AOAC (1997) для вологи (925,10), жиру (920,39) та білків (920,87). Таким чином, вміст сульфатної золи також визначали згідно з мексиканським стандартом NMX-F-082, який полягав у додаванні 0,1 мл концентрованої сірчаної кислоти до 5 г порошкових мальтодекстринів до подальшого кальцину в муфлі при 800 ° С протягом 1 години. Середній ступінь полімеризації (ГП) оцінювали як відношення кількості загальних відновлюючих цукрів, визначених методом антрону (Southgate, 1976), до концентрації прямих відновлюючих цукрів методом 3,5 динітросаліцилової кислоти (Miller, 1959) . Середню молекулярну масу (МВ) розраховували на основі середньої GP, помноженої на молекулярну масу глюкози.

Активність води (aw) визначали за допомогою електронного гігрометра Aqualab 3TE (Decagon Devices, Pullman, Washington). РН вимірювали на водній дисперсії мальтодекстринів при кімнатній температурі. Колір вимірювали за допомогою колориметра Hunter Lab (MiniScan Hunter Lab, модель 45/0L, Hunter Associates Lab., Ind. Reston, Virginia), використовуючи білий стандарт із встановленими значеннями L (97,63), (0,78) та b (-0,25). Отримані значення L (Чіткість), a (Червоно-зелена кольоровість) і b (Жовта/Синя кольоровість), з яких значення Хроматичності (C ∗), кута відтінку (h °) і загальної різниці були розраховані кольори (DE). Розмір частинок визначали методом просіювання (Aguilera, 1997).

Функціональні властивості: індекс розчинності (IS), здатність поглинання води (CAA) та коефіцієнт набухання (FH) визначали згідно з Anderson et al. (1969). Поглинаючу здатність масла (САС) визначали згідно з Anderson et al. (1969) та Бюша (1977). Емульгуюча здатність (ЕМ) проводилася за методикою, описаною Chau et al. (1997). Піноутворююча здатність (CFE) проводилася за методом, описаним Бенчіні (1986). Всі аналізи проводили у трьох примірниках.

Характеристики мальтодекстринів крохмалю таро порівнювали з відповідними комерційними мальтодекстринами кукурудзи з ЕД 15 та 17,5% (Cargill Dry MD 01913 та 01918 відповідно). Результати порівняльно аналізували між мальтодекстринами з однаковим DE за допомогою одностороннього дисперсійного аналізу (ANDEVA), а різниці між середніми значеннями визначали за допомогою тесту на найменшу значущу різницю (DMS) при рівні довіри 95 % за допомогою статистичної програми Minitab, версія 13.1 (Minitab Inc., Державний коледж, Пенсільванія, США).

Результати і обговорення

Характеристика та проксимальний хімічний склад бульб таро

Середня вага використовуваних бульб таро становила 1 201 ± 0,15 кг, що вище, ніж у інших бульб, таких як хайот (0,480–0,930 кг) та картопля. змінний Альфа (0,050–0,250 кг) (Хіменес-Ернандес та ін., 2007). Визначена їстівна порція (920 г/кг) була вищою, ніж повідомлялось (Pérez et al., 1997; Jiménez-Hernández et al., 2007) для бульб, таких як дикий зулу (Maranta sp) з Південної Америки (860 г/кг) та хайот (Sechium edule), яка містить їстівну порцію 880 г/кг.

У таблиці 1 наведено проксимальний хімічний склад бульб таро та їх ізольованого крохмалю. Помічено, що бульби таро демонстрували високий вміст вологи та вуглеводів, характерний для фруктів та овочів, що робить її швидкопсувною їжею (Aguilera, 1997). Це значення вологи було вищим, ніж повідомлено (633,6 г/кг) для бульб таро, зібраних у Гані (Sefa-Dedeh та Agyr-Sackey, 2004). Аналогічно, вміст у г/кг сухої основи (bs) жирів (21,8) та вуглеводів (936,3) був вищим, ніж значення, зазначені у згаданому дослідженні (7,8 та 827 відповідно). Більший вміст вуглеводів надає бульбам таро, зібраним у Мексиці, більшу перевагу як джерела цих компонентів. Навпаки, вміст золи, білка та сирої клітковини був нижчим, ніж раніше повідомлялося (Sefa-Dedeh та Agyr-Sackey, 2004). Ці відмінності пов’язані з різними агрономічними факторами, кліматом та сезоном збору врожаю (Onwueme, 1999).

Опубліковано в Інтернеті:

Таблиця 1. Хімічний склад (волога основа) бульб таро і крохмалю (Colocasia esculenta).
Таблиця 1. Хімічний склад (мокра основа) таро (Colocasia esculenta) бульби та крохмаль.

Екстракція крохмалю таро та проксимальний хімічний склад

Отриманий вихід екстракції крохмалю становив 858,1 ± 3,1 г/кг (b.s), що знаходиться в межах значень, які раніше повідомляли (665–866 г/кг) Aboubakar et al. (2007) для бульб Таро Камеруну різних сортів. З іншого боку, цей урожай є вищим у порівнянні з іншими нетрадиційними джерелами, такими як чоловічий банановий крохмаль (Muse paradisiaca L., 438 г/кг) та гороху (Cicer arietinum L., 352 г/кг) (Bello-Pérez et al., 1999; Singh et al., 2004). Загалом, отриманий урожай можна вважати високим, якщо порівнювати з виходом екстракції (675,8 г/кг) зубчастого жовтого кукурудзяного крохмалю, отриманого шляхом мокрого подрібнення на лабораторному рівні, і який є одним із комерційних джерел крохмалю (Aguilar та Eckhoff, 2007).

Сира клітковина була компонентом, який був виявлений у найменшій пропорції. Було описано, що цей компонент вважається домішкою, і що його присутність у крохмалі пов'язана з процесом екстракції (Swinkels, 1985). З іншого боку, компонентами, виявленими у більшій пропорції в крохмалі таро, були вуглеводи, з яких 824 г/кг відповідали крохмалю, що свідчить про високу чистоту екстрагованого крохмалю.

Вміст амілопектину (730,7 г/кг) крохмалю таро був вищим, ніж вміст амілози (269,2 г/кг). Концентрація амілози та амілопектину знаходиться в межах значень (166,5–308,5 г/кг та 691,5–833,5 г/кг), повідомлених Aboubakar et al. (2007) для бульб таро, зібраних у Камеруні. Аналогічним чином, порівнюючи вміст амілопектину, виявлений з вмістом, повідомленим для інших джерел, значення подібне до картопляного крохмалю (741 г/кг) і вище, ніж кукурудзяний крохмаль (707 г/кг), крохмалі, що використовуються в комерційних цілях (Jiménez -Hernández et al ., 2007). Описано, що вміст амілози впливає на сприйнятливість до ферментативного гідролізу гранул крохмалю, більший у гранулах з низьким вмістом амілози, оскільки після клейстеризації амілоза відповідає за утворення гелю, який утворює структуру, яка може діяти як фізичний бар’єр для гідролізу з ферментом (Rocha et al., 2005). Загалом вміст амілози та амілопектину залежить від джерела крохмалю і є важливими факторами, що визначають довжину ланцюгів отриманих мальтодекстринів, що в свою чергу впливає на їх властивості (Chronakis, 1998, Rocha et al., 2005).

Характеристика отриманих мальтодекстринів

Мальтодекстрини з декстрозними еквівалентами 15,12 ± 0,45 та 17,48 ± 0,21% отримували при гідролізі 48,60 та 79,41 хв відповідно за помірних умов концентрації ферментів (0,2 г/кг крохмалю) та високої концентрації субстрату (350 г крохмалю/л) і температури (95 ° С), які подібні до тих, що використовуються на промисловому рівні (Новозимес, 2007b). Отриманий вихід становив 374,8 г/кг (б.с.) для мальтодекстринів з DE 15% та 324,6 г/кг (b.s.) для тих, хто мав DE 17%.

У таблиці 2 наведені значення хімічних характеристик мальтодекстринів. Як видно, дані вологості між мальтодекстринами з однаковим DE свідчать про відсутність статистично значущої різниці (стор > 0,05) між крохмалем таро та мальтодекстринами крохмалю кукурудзи. Аналогічно, присутність білків не виявлено як у мальтодекстринах таро, так і в мальтодекстринах кукурудзи. Загалом вміст білка в мальтодекстринах повинен бути менше 10 г/кг, щоб амінокислоти та дрібні пептиди не вступали в реакцію з цукрами складних кольорових сполук, продуктами реакції Майяра (Pancoast and Junk, 1980). З іншого боку, порівнюючи результати концентрації жиру між мальтодекстринами з однаковим DE (15 або 17,5%), спостерігається, що мальтодекстрини таро мали значно вищі значення (стор 1993; Олександр, 1992).