Właściwości skrobiowych estrów kwasów tłuszczowych

• Autorzy: Anna Stępień , Teresa Witczak , Mariusz Witczak , Mirosław Grzesik , Łukasz Hamryszak

Warianty tytułu

Properties of Fatty Acid Esters of Starch

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Celem niniejszej pracy było omówienie wpływu podstawienia skrobi resztami kwasów alifatycznych jedno- i dwukarboksylowych na podstawowe właściwości skrobi, istotne w technologii żywności. Poddano dyskusji wpływ stopnia podstawienia oraz długości łańcucha reszty kwasowej na właściwości uzyskiwanych preparatów. Omówiono wpływ modyfikacji skrobi na jej rozpuszczalność w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych, wodochłonność i odporność termiczną w postaci nieprzetworzonej (proszek), jak również na lepkość, aktywność powierzchniową, odporność termiczną, podatność na działanie enzymów i zdolność do tworzenia powłok (zawiesina, kleik lub żel). Przedyskutowano ponadto możliwość zastosowania estrów skrobi w przemyśle spożywczym i pokrewnych. Na podstawie literatury wykazano, że przyłączenie do cząsteczki skrobi reszty kwasu tłuszczowego skutkuje powstaniem związku o charakterze amfifilowym, co pozwala znacząco zwiększyć spektrum wykorzystania polimeru w różnych dziedzinach przemysłu. Z punktu widzenia technologii żywności nowe zastosowanie estrów skrobi i kwasów tłuszczowych jako stabilizatorów i zagęstników związane jest głównie ze zwiększoną lepkością ich roztworów, zmienioną wodochłonnością oraz rozpuszczalnością. Ze względu na amfifilowy charakter estry mogą być również stosowane jako emulgatory oraz nośniki w mikrokapsułkach. Plastyfikujący efekt przyłączonych kwasów zwiększa stabilność termiczną i wpływa na poprawę właściwości mechanicznych skrobi modyfikowanej, co sprawia, że może ona pełnić funkcję biodegradowalnej powłoki opakowaniowej. (abstrakt oryginalny)

EN

The objective of the research study was to discuss the effect of substituting starch with residues of monocarboxylic or dicarboxylic aliphatic acids on the basic starch properties appearing significant in food technology. The effect was discussed of the degree of substitution and of the chain length of acid residue on the properties of the preparations produced as were the effects of starch modification on starch solubility in water and organic solvents, on the water absorption and thermal resistance of unprocessed starch (powder) as well as on the viscosity, surface activity, thermal stability, susceptibility to enzyme action, and the ability to form a coating (suspension, gruel or gel). Moreover, potential uses were presented of starch esters in the food and food-related industries. Based on the reference literature review, it was confirmed that linking a fatty acid residue to a starch particle resulted in the formation of an amphiphilic-like compound and made it possible to significantly increase the range of polymer applications in various industrial branches. From the point of view of food technology, the new use of starch esters and fatty acids as stabilisers and thickeners is associated, mainly, with a higher viscosity of their solutions, the changed water absorption and solubility. Because of their amphiphilic character, the esters can be also used as emulsifiers and coating agents in microcapsules. The plasticization effect of the linked fatty acid increases the thermal stability and improves mechanical properties of modified starch; thus, the modified starch can play a role of a biodegradable packaging film. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Żywność; Towaroznawstwo żywności; Badanie żywności

EN

Food; Food commodities; Food research

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 23 (2016)
• Numer: nr 6 (109)
• Strony: 28--40

Twórcy

autor

Anna Stępień

• Uniwersytet Rolniczy w Krakowie,

autor

Teresa Witczak

• Uniwersytet Rolniczy w Krakowie,

autor

Mariusz Witczak

• Uniwersytet Rolniczy w Krakowie,

autor

Mirosław Grzesik

• Uniwersytet Rolniczy w Krakowie,

autor

Łukasz Hamryszak

• Instytut Inżynierii Chemicznej PAN, Gliwice

Bibliografia

• [1] Aburto J., Alric I., Thiebaud S., Borredon E., Bikiaris D., Prinos J.: Synthesis, characterization, and biodegradability of fatty-acid esters of amylose and starch. J. Appl. Polym. Sci., 1999, 74, 1440- 1451.
• [2] Aburto J., Hamaili H., Mouysset-Baziard G., Senosq F., Alric I., Borredon E.: Free-solvent synthesis and properties of higher fatty esters of starch. Part 2. Starch/Stärke, 1999, 51 (8-9), 302-307.
• [3] Bikiaris D., Aburto J., Alric I., Borredon E., Botev M., Betchev C.: Mechanical properties and biodegradability of LDPE blends with fatty-acid esters of amylose and starch. J. Appl. Polym. Sci., 1999, 71, 1089-1100.
• [4] Biswas M., Shorgen R.L., Willett J.L.: Ionic liquid as a solvent and catalyst for acylation of maltodextrin. Ind. Crop. Prod., 2009, 30 (1), 172-175.
• [5] Boruczkowska H., Boruczkowski T., Leszczyński W., Tomaszewska-Ciosk E., Miedzianka J., Drożdż W., Regiec P.: The obtaining of starch- and oleic acid-based ester and its properties. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2012, 4 (83), 98-107.
• [6] Boruczkowska H., Leszczyński W., Boruczkowski T., Ratajczyk F., Tomaszewska-Ciosk E., Zdybel E., Drożdż W., Stencel P.: Wybrane właściwości estrów frakcjonowanej skrobi ziemniaczanej i kwasu oleinowego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 2010, 557, 383-395.
• [7] Fang J., Fowler P., Tomkinson J., Hill C.: A investigation of the use of recovered vegetable oil for the preparation of starch thermoplastics. Carbohyd. Polym., 2002, 50, 429-434.
• [8] Fang J., Fowler P., Tomkinson J., Hill C.: The preparation and characterization of a series of chemically modified potato starches. Carbohyd. Polym., 2002, 47, 245-252.
• [9] Ferrer M.C., Plou F., Cruces M., Fuentes G., Parra J., Ballesteros J.: Comparative surface activities of di- and trisaccharide fatty acid esters. Langmuir, 2002, 18 (3), 667-673.
• [10] Fortuna T., Rożnowski J.: Skrobie modyfikowane chemicznie, ich właściwości i zastosowanie. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2002, 2 (31), 16-29.
• [11] Fringant C., Rinaudo M., Foray M., Bardet M.: Preparation of mixed esters of starch or use of an external plasticizer: Two different ways to change the properties of starch acetate films. Carbohyd. Polym., 1998, 35, 97-106.
• [12] Gomes M., Ribeiro A., Malafaya P., Resis R., Cunha A.: A new approach based on injection moulding to produce biodegradable starch-based polymeric scaffolds: Morphology, mechanical and degradation behaviour. Biomaterials, 2001, 22 (9), 883-889.
• [13] Horchani H., Chaabouni M., Gargouri Y., Sayari A.: Solvent-free lipase-catalyzed synthesis of longchain starch esters using microwave heating: Optimization by response surface methodology. Carbohyd. Polym., 2010, 79, 466-474.
• [14] Ibanoglu E.: Rheological behaviour of whey protein stabilized emulsions in the presence of gum arabic. J. Food Eng., 2002, 109, 373-377.
• [15] Junistia L., Sugih A.K., Manurung R., Picchioni F., Janssen L., Heeres H.: Experimental and modeling studies on the synthesis and properties of higher fatty esters of corn starch. Starch/Stärke, 2009, 61, 69-80.
• [16] Kapusniak J., Siemion P.: Thermal reactions of starch with long-chain unsaturated fatty acids. Part 2: Linoleic acid. J. Food Eng., 2007, 78, 323-332.
• [17] Kapuśniak J.: Termal reaction of starch with long-chain unsaturated fatty acids. Part 1. Oleic acid. 12th International Starch Convention: "Starch: progress in structural studies, modifications and applications", Cracow-Moscow, 2004, pp. 449-464.
• [18] Kshirsagar A., Singhal R.: Optimization of starch oleate derivatives from native corn and hydrolyzed corn starch by response surface methodology. Carbohyd. Polym., 2007, 69, 455-461.
• [19] Leszczyński W.: Zastosowanie skrobi modyfikowanych w przemyśle spożywczym. Przeg. Piek. Cuk., 2006, 5 (54), 54-56.
• [20] Liebert T., Nagel M.C.V., Jordan T., Heft A., Grunler B., Heinze T.: Pure, transparent-melting starch esters: Synthesis and characterization. Macromol. Rapid Comm., 2011, 32, 1312-1318.
• [21] Muljana H., Knoop S., Keijzer D., Picchioni F.: Synthesis of fatty acid starch esters in supercritical carbon dioxide. Carbohyd. Polym., 2010, 82, 346-354.
• [22] Pałacha Z., Sitkiewicz J.: Temperatura przemiany szklistej - parametr stabilności żywności. Przem. Spoż., 2008, 62 (9), 32-37.
• [23] Qiao L., Qu-Ming G., Cheng H.: Enzyme catalyzed synthesis of hydrophobically modified starch. Carbohyd. Polym., 2006, 66 (1), 135-140.
• [24] Rajan A., Abraham E.: Enzymatic modification of cassava starch by bacterial lipase. Bioproc. Biosyst. Eng., 2006, 29, 65-71.
• [25] Rajan A., Prasad V., Abraham E.: Enzymatic esterification of starch using recovered coconut oil. Int. J. Biol. Macromol., 2006, 39, 265-272.
• [26] Rajan A., Sudha J., Abraham E.: Enzymatic modification of cassava starch by fungal lipase. Ind. Crop. Prod., 2008, 27, 50-59.
• [27] Shorgen R., Biswas A., Willett J.: Preparation and physical properties of maltodextrin stearates of low to high degree of substitution. Starch/Starke, 2010, 62, 333-340.
• [28] Stępień A., Witczak T., Witczak M., Grzesik M.: Metody syntezy estrów skrobi i kwasów tłuszczowych. Przem. Chem., 2015, 11 (94), 2010-2015.
• [29] Thiebaud S., Aburto J., Alric I., Borredon E., Bikiaris D., Prinos J.: Properties of fatty-acid esters of starch and their blends with LDPE. J. App. Polym., 1997, 65 (4), 705-721.
• [30] Udomrati S., Gohtani S.: Enzymatic esterification of tapioca maltodextrin fatty acid ester. Carbohyd. Polym., 2014, 99, 379-384.
• [31] Varavinit S., Chaokasem N., Shobsngob S.: Studies of flavor encapsulation by agents produced from modified sago and tapioca starches. Starch/Stärke, 2001, 53 (6), 281-287.
• [32] Walkowski A., Lewandowicz G.: Skrobie modyfikowane, właściwości technologiczne i zakres stosowania. Przem. Spoż., 2004, 5, 49-51.
• [33] Walkowski A., Olesienkiewicz A.: Kryteria doboru skrobi modyfikowanych w przetwórstwie żywności. Przem. Spoż., 2005, 59 (8), 54-57.
• [34] Winkler H., Vorwerg W., Wetzel H.: Synthesis and properties of fatty acid starch esters. Carbohyd. Polym., 2013, 98, 208-216.
• [35] Xin J., Wang Y., Liu T., Lin K., Chang L., Xia C.: Biosynthesis of corn starch palmitate by lipase Novozym 435. Int. J. Mol. Sci., 2012, 13, 7226-7236.
• [36] Yan Y., Bornscheuer U., Cao L., Schmid R.: Lipase-catalyzed solid-phase synthesis of sugar fatty acid esters. Removal of by products by azeotropic distillation. Enzyme Microb. Tech., 1999, 25, 725-728.
• [37] Zhou M., Robards K., Glennie-Holmes M., Helliwell S.: Structure and pasting properties of oat starch. Cereal Chem., 1998, 75, 273-281.

Identyfikatory

DOI

15193/zntj/2016/109/159