Wpływ katalizatorów na efektywność procesu utleniania skrobi i jej właściwości fizykochemiczne

• Autorzy: Sławomir Pietrzyk , Teresa Fortuna , Magdalena Sowa

Warianty tytułu

Influence of Catalysts on Effectiveness of Starch Oxidation Process and Its Physico-Chemical Properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Skrobie: ziemniaczaną, kukurydzianą i kukurydzianą woskową poddano reakcji utleniania nadtlenkiem wodoru bez i w obecności jonów Cu(II) i Fe(II) jako katalizatorów. Skrobie wyjściowe oraz preparaty modyfikowane przebadano odnośnie zawartości grup karboksylowych, aldehydowych, fosforu całkowitego, amylozy, zdolności wiązania wody i rozpuszczalności w wodzie oraz charakterystyki kleikowania. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że jony Fe(II), użyte jako katalizator w procesie utleniania, spowodowały największy przyrost grup karboksylowych i aldehydowych w użytych skrobiach oraz przyczyniły się do znacznego zmniejszenia (ok. 60%) zawartości amylozy. Najbardziej podatna na zastosowane warunki utleniania, bez względu na zastosowane katalizatory, była skrobia ziemniaczana. Największy ubytek fosforu stwierdzono w skrobi ziemniaczanej utlenionej w obecności katalizatorów (ok. 30%). W temp. 80°C użyte katalizatory całkowicie rozpuściły skrobię ziemniaczaną oraz zwiększyły rozpuszczalność pozostałych skrobi. Zastosowane warunki modyfikacji skrobi z użyciem katalizatorów znacznie obniżyły wyznaczone parametry charakterystyki kleikowania. Utlenianie skrobi nadtlenkiem wodoru w obecności jonów Cu(II), jako katalizatora, przyczyniło się do stabilności termicznej uzyskanych kleików w całym zakresie kleikowania. (abstrakt oryginalny)

EN

Native starches: potato, maize and waxy maize were subjected to oxidation process by means of hydrogen peroxide in the presence (and absence) of Cu (II) and Fe(II) ions used as catalysts. Native and modified starches were analyzed on content of carboxylic and aldehyde groups, amylose and phosphorus. Also water binding capacity as well as solubility in water and pasting characteristics analyses were done. Basing on obtained results, it was concluded, that Fe(II) ions employed as catalyst in starch oxidation process caused the highest increase of carboxylic and aldehyde groups used in the investigated starch and drastically decreased amount of amylose content (about 60%). The most susceptible towards applied oxidation conditions regardless of catalyst presence was potato starch. Highest decrease of phosphorus content was discovered in potato starch oxidized in presence of catalysts (about 30%). Employing catalysts caused total solubility of potato starch at 80°C, and these catalysts increased their solubility of other starches. Applied oxidation conditions significantly diminished parameters of pasting profile. Oxidation of starch by means of hydrogen peroxide in presence of Cu(II) ions as catalyst caused thermal stability of the obtained whole range of the pasting. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Żywność; Technologia produkcji żywności; Właściwości fizykochemiczne; Towaroznawstwo żywności

EN

Food; Food production technology; Physicochemical property; Food commodities

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 13 (2006)
• Numer: nr 2 (47)
• Strony: 69--81

Twórcy

autor

Sławomir Pietrzyk

• Akademia Rolnicza w Krakowie

autor

Teresa Fortuna

• Akademia Rolnicza w Krakowie

autor

Magdalena Sowa

• Akademia Rolnicza w Krakowie

Bibliografia

• [1] Achremowicz B., Gumul D., Bala-Piasek A., Tomasik P., Haberko K.: Air oxidation of potato starch over Cu(II) catalyst. Carbohydrate Polymers, 2000, 42, 45-50.
• [2] Autio K., Suortii T., Hamunen A., Poutanen K.: Heat-induced structural changes of acid-hydrolysed and hypochlorite-oxidized barley starches. Carbohydrate Polymers, 1996, 29, 155-161.
• [3] Bala-Piasek A., Tomasik P.: Air oxidation of potato starch over vanadium (V) catalyst. Carbohydrate Polymers, 1999, 38, 41-45.
• [4] Forsell P., Hamunen A., Autio K., Suorti T., Poutanen K.: Hypochlorite oxidation of barley and potato starch. Starch/Stärke, 1995, 47, 371-377.
• [5] Fortuna T., Pietrzyk S.: Porównanie właściwości fizykochemicznych skrobi utlenionych chloranem(III) sodu i nadtlenkiem wodoru. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 2002, 489, 401-413.
• [6] Fortuna T., Juszczak L., Pietrzyk S., Wróbel M.: Physico-chemical properties of oxidized starches of different origin. Pol. J. Food Nutr. Sci., 2002, 11/52, 21-27.
• [7] Harmon R.E., Gupta S.K., Jahnson J.: Air-oxidation of starch using quinquevalent vanadium as catalyst. Starch/Stärke, 1971, 4, 125-128.
• [8] Hebeish A., El-Sisy F., Abdel-Hafiz S.A. Abdel-Rahman A.A., El-Rafie M.H.: Oxidation of maize and rice starches using sodium chlorite along with formaldehyde. Starch/Stärke, 1992, 44, 388-393.
• [9] Hoover R. Composition, molecular structure, and physicochemical properties of tuber and root starches: review. Carbohydrate Polymers, 2001, 45, 253-267.
• [10] ISO 11214: 1996. Modified Starch - Determination of Carboxyl Group Content of Oxidized Starch.
• [11] ISO 3946: 2000. Skrobia i produkty skrobiowe. Oznaczanie zawartości fosforu.
• [12] Kato Y., Matsuo R., Isogai A.: Oxidation process of water-soluble starch in TEMPO-media system. Carbohydrate Polymers, 2003, 51, 69-75.
• [13] Kuakpetoon D., Wang Y.J.: Characterization of different starches oxidized by hypochlorite. Starch/Stärke, 2001, 53, 211-218.
• [14] Kweon D.K., Choi J.K., Kim E.K., Lim S.T.: Adsorbtion of divalent metal ions by succinylated and oxidized corn starches. Carbohydrate Polymers, 2001, 46, 171-177.
• [15] Leszczyński W.: Zróżnicowanie właściwości skrobi. Przem. Spoż., 2001, 3, 38-41.
• [16] Lewandowicz G., Mączyński M.: Chemiczna modyfikacja skrobi. Cz. II. Reaktywność skrobi różnych gatunków roślin. Chemik, 1990, 3, 69-71.
• [17] Manelius R., Buleon A., Nurmi K., Bertoft E.: The substitution pattern in cationised and oxidised potato starch granules. Carbohydrate Research, 2000, 329, 621-633.
• [18] Morrison W.R., Laignelet B.: An improved colorimetric procedure for determining apparent and total amylose in cereal and other starches. J. Cereal Sci, 1983, 1, 9-20.
• [19] Nadison J.: Skrobia modyfikowana rodzaje, właściwości, zastosowanie produktu. Przem. Spoż., 1995, 6, 209-212.
• [20] Parker S., Ring S.G.: Aspects of the physical chemistry of starch. J. Cereal Sci., 2001, 34, 1-17.
• [21] Parovuori P., Hamunen A., Forsell P., Autio K., Poutanen K.: Oxidation of potato starch by hydrogen peroxide. Starch/Stärke, 1995, 47, 19-23.
• [22] Potze J., Hiemstra P.: Über den einfluss der reaktionsbedngungen auf die oxydation der kartofflestärke mit hypochlorit. Starch/Stärke, 1963, 15, 217-225.
• [23] Pietrzyk S.: The changes in the internal structure of starch granules caused by oxidation. EJPAU, Food Sci. Technol., 2005, 8/2, 23.
• [24] Pietrzyk S., Fortuna T.: Oxidation induced changes in the surface structure of starch granules. Pol. J. Food Nutr. Sci., 2005, 14/55, 159-164.
• [25] Pietrzyk S., Fortuna T.: Wpływ rodzaju skrobi i warunków jej utleniania na retrogradację. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2005, 2(43), 23-33.
• [26] Richter M., Augustat S., Schierbaum F.: Ausgewählte Methoden der Stärkechemie, Leipzig, VEB Fachbuchverlag, 1968, 40.
• [27] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 23 kwietnia 2004 roku w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych i substancji pomagających w przetwarzaniu. Dz. U. 2004 r. Nr 94, poz. 933.
• [28] Swinkels J.J.M.: Composition and properties of commercial native starch. Starch/Stärke, 1985, 37, 1-5.
• [29] Wang Y., Wang L.: Physicochemical properties of common and waxy corn starches oxidized by different levels of sodium hypochlorite. Carbohydrate Polymers, 2003, 52, 207-217.
• [30] Winkler S., Luckowi J., Donic H.: Absolute und Relative Verkleisterungscharakterik von Stärke, Teil.1 Absolute Viskositätsmessung nach dem Cearte-Princip. Starch/Stärke, 1971, 23, 235.
• [31] Zhu Q., Bertoft E.: Enzymatic analysis of structure of oxidized potato starches. Int. J. Biol. Macromol., 1997, 21, 131-135.