Dynamika molekularna wody w emulsjach typu tłuszcz w wodzie, emulgowanych skrobią ziemniaczaną

• Autorzy: Hanna M. Baranowska , Ryszard Rezler

Warianty tytułu

Molecular Dynamics of Water in Fat-in-Water Type of Emulsions Emulsified with Potato Starch

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Na poziomie molekularnym analizowano wpływ skrobi ziemniaczanej na proces emulgowania tłuszczu wieprzowego. Materiał badawczy stanowiły emulsje typu tłuszcz w wodzie. Badania prowadzono na próbach zawierających 3 części wody i 1 część tłuszczu. Skrobię dodawano w proporcjach 1 : 1; 0,8 : 1; 0,5 : 1 i 0,4 : 1 w stosunku do zawartości tłuszczu. Analizowano zmiany dynamiki molekularnej wody w tych emulsjach w ciągu 8 h od chwili uzyskania przez układ temperatury pomiaru. Badania prowadzono techniką NMR w niskich polach. Przeprowadzone badania wykazały, że emulsje charakteryzują się dwoma składowymi czasów relaksacji: T i T2. Oznacza to, że w układzie są obecne dwie frakcje protonów relaksujące z różnymi szybkościami oraz że pomiędzy tymi frakcjami protonów wymiana chemiczna jest dużo wolniejsza niż czas relaksacji. Długie składowe (T12 i T22) odzwierciedlają procesy relaksacyjne frakcji protonów związanych głównie z żelem biopolimerowym. Wartości T12 i T22 wzrastają ze zmniejszaniem zawartości skrobi w układzie, tak jak w żelach bez tłuszczu. Oznacza to, że ta frakcja zawiera dużo tłuszczu. Dodatkowo stwierdzono zdecydowane różnice w dynamice molekularnej wody w układach o małej i dużej zawartości skrobi. Jest to związane z etapami tworzenia struktur lamelarnych tłuszczu oraz z retrogradacją skrobi. Obserwacja czasowych zależności parametrów relaksacyjnych wykazała, że największe zmiany w wiązaniu wody występują w czasie od około 2 do 5 h od chwili przygotowania żelu. (abstrakt oryginalny)

EN

The effect of starch on the pork fat emulsification process was analyzed at the molecular level. The research material consisted of fat-in-water type of emulsions. The experiments were performed on the samples containing 3 parts of water and 1 part of fat. The starch was added in the ratio of 1 : 1, 0.8 : 1, 0.5 : 1, and 0.4 : 1 in relation to the fat content. Analyzed were changes in the molecular dynamics of water in those emulsions during 8 hours from the moment when the system reached the temperature of measurement. The research was performed by a low-field NMR technique. The research accomplished showed that the emulsions were characterized by two components of the T1 and T2 relaxation times. This means that there are two fractions of protons in the system, which relax at different rates, and that the chemical exchange between those two factions of protons is much slower than the relaxation time. The long components (T12 and T22) reflect the relaxation processes of proton fractions associated, primarily, with a biopolymer gel. The values of T12 and T22 increase with the decrease in the starch content in the system much like in gels without fat. It means that this fraction contains much fat. In addition, definite differences were found in the dynamics of molecular water in the systems with low and high starch content. It is related with the forming stages of lamellar structures of fat and with the starch retrogradation. While observing the time-related dependences between the relaxation parameters, it was found that the greatest changes in water binding occurred about 2 to 5 hours after the gel had been prepared. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Żywność; Badanie żywności; Produkty żywnościowe; Dodatki funkcjonalne do żywności; Przemysł mięsny

EN

Food; Food research; Food products; Functional food additives; Meat industry

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 20 (2013)
• Numer: nr 4 (89)
• Strony: 150--160

Twórcy

autor

Hanna M. Baranowska

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

autor

Ryszard Rezler

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Bibliografia

• [1] Baranowska H.M.: Correlation times of water molecules in potato starch fat gel. In: Starch. Recent progress in biopolymer and enzyme technology. Ed. P. Tomasik, E. Bertoff, A. Blennow. Wyd. PTTŻ. Kraków 2008, pp. 177-182.
• [2] Baranowska H.M., Rezler R., Poliszko S.: Temperature changes of the mechanical and dynamic parameters in the water-fat-starch systems. Acta Agrophys., 2004, 4 (2), 249-255.
• [3] Belton P.S.: NMR and the mobility of water in polysaccharide gels. Int. J. Biol. Macromolec., 1997, 21, 81-88.
• [4] Bertram H.C., Wu Z., van der Berg F., Andersen H.J.: NMR relaxometry and differential scanning calorimetry during meat cooking. Meat Sci., 2006, 74, 684-689.
• [5] Bilska A., Uchman W., Kowalczewska Z.: Skrobia jako dodatek funkcjonalny w przemyśle mięsnym. W: Dodatki funkcjonalne w przetwórstwie mięsnym. Red. W. Uchman, Poznań 1998, ss. 7891.
• [6] Brennan C.S., Suter M., Luethi T., Matia-Merino L., Qvortrup J.: The relationship between wheat flour and starch pasting properties and starch hydrolysis: Effect of non-starch polysaccharides in a starch gel system. Starch/Starke, 2008, 60, 23-33.
• [7] Carr H.Y., Purcell, E.M.: Effects of diffusion on free precession in nuclear magnetic resonance experiments. Phys. Rev., 1954, 94, 630-638.
• [8] Dolata W., Piotrowska E., Krzywdzińska-Bartkowiak M.: Wpływ dodatku skrobi ziemniaczanej na jakość farszów i kiełbas drobno rozdrobnionych. Inżynieria Rolnicza, 2000, 9 (20), 61-66.
• [9] Fukushima E., Roader S.B.W.: Experimental pulse NMR. A nuts and bolts approach. Addison- Wesley Publishing Company, London 1981.
• [10] Gajewska-Szczerbal H., Baranowska H.M.: Water holding properties in pork longissimus dorsi muszle due to two different injection techniques. Fleischwirtschaft Int., 25 (3), 56-59.
• [11] Goetz J., Koehler P. : Study of the thermal denaturation of selected proteins of whey and egg by low resolution NMR. LWT, 2005, 38, 501-512.
• [12] Meiboom S., Gill D.: Modified spin-echo method for measuring nuclear relaxation times. Rev. Scient. Instrum., 1958, 29, 688-691.
• [13] Micklander E., Bertram H.C., Marno H., Bak L.S., Andersen H.J., Engelsen S.B., Norgaard L.: Early post-mortem discrimination of water-holding capacity in pig longissimus muscle using new ultrasound method. LWT, 2005, 38, 437-445.
• [14] Pedersen H.T., Berg H., Lundby F., Engelsen S.B.: The multivariate advantage in fat determination in meat by bench-top NMR. Innov. Food Sci. Emerg. Technol., 2001, 2, 87-94.
• [15] Rezler R., Baranowska H.M.: Utilisation of starch preparations in sausage production - rheological properties and water binding. Fleischwirtschaft Int., 2008 23, 65-69.
• [16] Sorland G.H., Larsen P.M., Lundby F., Rudi A-P., Guiheneuf T.: Determination of total fat and moisture content in meat using low field NMR. Meat Sci., 2004, 66, 543-550.
• [17] Stadnik J., Dolatowski Z.J., Baranowska H.M.: Effect of ultrasound treatment on water holding properties and microstructure of beef (m. semimembranosus) during ageing. LWT, 2008, 41, 2151-2158.
• [18] Stauffer C.E. Emulgatory. WNT, Warszawa 2001.
• [19] Węglarz W.P., Harańczyk H.: Two-dimensional analysis of the nuclear relaxation function in the time domain: The program CracSpin. J. Physics D: Applied Physics, 2000, 33, 1909-1920.