تاثیر ساکارز، ایزومالت و مالتودکسترین بر بافت و ساختار نشاسته تاپیوکا قبل و بعد از فراصوت

چکیده سابقه و هدف: نشاسته‌‌ اصلاح نشده (طبیعی) ممکن است برای برخی کاربردها نامناسب باشند، بنابراین باید به‌طور فیزیکی یا شیمیایی اصلاح شوند. امروزه تولیدکنندگان مواد غذایی تمایل به استفاده از نشاسته‌های اصلاح شده با ویژگی‌‌‌های مطلوب‌‌‌‌تر دارند. اصلاح نشاسته باعث افزایش ظرفیت نگهداری آب، مقاومت به حرارت و قوام‌‌دهندگی نشاسته و کاهش آب‌اندازی آن می‌شود. فراصوت روش اصلاح فیزیکی نشاسته است که به دلیل استفاده کمتر از مواد شیمیایی، کاهش زمان فرایند و انتخاب‌‌‌‌پذیری بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته است. تولید نشاسته پری‌ژل به‌عنوان نوعی نشاسته‌ی اصلاح شده که از ژلاتینه شدن و خشک شدن نشاسته طبیعی بدست می‌آید و ویژگی قوام دهندگی به محصول را دارد، توسط فراصوت منجر به تغییر ساختار، اندازه و شکل، دانسیته، ویژگی‌های جریان‌پذیری، جذب آب و حلالیت نشاسته می‌شود. مواد و روش‌‌‌‌‌ها: در این تحقیق، تاثیر نوع پلی‌ال (ساکارز، ایزومالت و مالتودکسترین) و غلظت (4، 8 و 12 درصد بر ویژگی‌های ریخت‌شناسی (با میکروسکوپ الکترونی روبشی)، بافتی (با دستگاه بافت‌سنج) و مقاومت به ذوب و انجماد (میزان آب‌اندازی) نشاسته‌ی تاپیوکا قبل و بعد از تیمار با فراصوت (400 وات به مدت 10 دقیقه، در دمای 60 درجه سانتی‌گراد) بررسی شد و آنالیز آماری نمونه‌های نشاسته‌ی حاوی 4 و 8 و 12٪ قند قبل و بعد از تیمار با فرا‌صوت با استفاده از آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح 0.05≥ p با استفاده از نرم‌افزار اس پی اس اس 22 در 3 تکرار انجام شد.یافته‌ها: نتایج مربوط به میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) نشان داد، تیمار فراصوت، حفرات و منافذی در سطح گرانول نشاسته ایجاد می‌کند که به پلی‌ال‌ها اجازه‌ی نفوذ بیشتر و در نتیجه برهم کنش‌‌‌ها و اتصالات بیشتر را می‌دهند. در تمام نمونه‌های تیمار شده با فرایند فراصوت، بدلیل تخریب ساختار نشاسته (آمیلوز و آمیلوپکتین)، و باز شدن ساختار آن، گروه‌‌های هیدروکسیل بیشتری در معرض واکنش قرار می‌گیرند، بنابراین پلی‌ال‌های بیشتری می‌توانند با مولکول‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نشاسته وارد واکنش شوند (نشاسته – پلی‌‌‌ال). نتایج مربوط به بافت‌سنجی نشان داد، در تمام نمونه‌ها، با افزایش غلظت پلی‌ال‌ها سفتی، پیوستگی و ارتجاع‌پذیری ژل نشاسته به‌طور معنا‌داری افزایش یافت و این تاثیر در مورد اضافه شدن پلی‌ال ها بعد از فراصوت بیش از اضافه شدن آن قبل از تیمار با فراصوت بود. بعلاوه، اضافه کردن پلی‌ال ها با ایجاد اتصالات با مولکول‌های نشاسته و نقش محافظت کنندگی آن‌ها در شرایط انجماد، به‌طور قابل توجهی میزان خروج آب از نشاسته را کاهش داد و در این میان اضافه شدن پلی‌ال ها پس از فراصوت تاثیر بیشتری در کاهش خروج آب از نشاسته تاپیوکا داشت و تاثیر غلظت 12% ایزومالت نسبت به سایر غلظت‌ها بیشتر بود. نتیجه‌‌‌گیری: افزودن ساکارز، ایزومالت و مالتودکسترین به نشاسته‌ی تاپیوکای پری ژلاتینه‌‌شده با فراصوت، نسبت به نشاسته‌ی طبیعی، ‌در سطح 0.05≥ p به‌طور معناداری اثرات بیشتری بر ویژگی‌های مورفولوژیکی، بافتی و مقاومت به ذوب و انجماد نشاسته دارد. میزان تاثیر پلی‌ال‌ها بر ویژگی‌های مورفولوژیکی، بافتی و مقاومت به ذوب و انجماد نشاسته به‌صورت ایزومالت ساکارز مالتودکسترین است، که می‌تواند به دلیل وجود میزان بیشتری گروه‌‌های هیدروکسیل محوری در ساختار ایزومالت و یا ساختار باز آن نسبت به ساختار حلقه‌ای سایر قند‌ها باشد. همچنین افزایش غلظت قند‌ها از 4 تا 12درصد، بطور معناداری تاثیر بیشتری بر ویژگی‌های بافتی و ساختاری نشاسته داشت.

Effect of sucrose, isomalt and maltodextrin on texture and morphology of tapioca starch before and after ultrasound treatment

AbstractBackground and objectives: native starch might not be able to be used in some food applications, therefore it should be modified, physically or chemically. Food producers tend to use modified starch with desirable properties. Production of pregel starch as a modified starch obtained by gelatinization and drying of native starch and can be used as stabilizer in food products. Modified starch would increase water holding capacity, resistance to heat and viscosity and decrease the synersis of starch. Ultrasound treatment is one of the starch physical modifications, which is more appropriate, due to its low chemical application, low time consuming and high selectivity. Fractures, rupture of the polymer chains and mechanical damage occur in starch following ultrasound treatment, because of the disintegration of bubbles, existing high velocities of liquid layers near the starch granules, and shear forces, lead to rearrangement of intra and intermolecular hydrogen bonding between water and starch molecules, therefore changes in starch structure, size and shape, water absorption and solubility as well. Materials and methods: Present research investigated the effect of different levels (4, 8 and 12%) of sucrose, isomalt and maltodextrin on the microstructural (by scanning electron microscopy (SEM)), textural properties (by texture analyzer (TA)) and freeze –thaw stability (synersis) of tapioca starch prior to and following ultrasonicassisted pregelatinization (400 W, 10 min at 60 ºC). In a completely randomized design, the experimental data were obtained and Duncan’s new multiple range test was applied (p ≤0.05). All statistical computations and analyses were carried out by SAS software Version 22 in triplicate.Results: According to SEM analysis, the spots, deformations and crosslinking created by the polyols were more significant after ultrasound assisted pregelatinizion due to the disruption of starch granules and more permeable structures due to ultrasonic treatment, resulting in open structures and more exposed hydroxyl groups, and facilitating starchsugar crosslinking, interactions and connections. Results from texture analysis revealed that by increasing the amount of sucrose, isomalt and maltodextrin from 4% to 12%, tapioca gel starch hardness and cohesiveness increased significantly and this affection is more obvious after ultrasound assisted pregelatinization. At all sugar levels, synersis decreased, due to the cross linking of polyolstarch, and less amylose reassociation. On the other hand, by using polyols and ultrasonic treatment, stability to freezethaw increased. The rearrangement of intra and intermolecular hydrogen bonding between water and starch molecules resulted in the disruption of molecular orders, hence the more accessibility of hydroxyl groups.Conclusions: the presence of polyols significantly affected the properties of starch granule. Polyol addition to tapioca starch following pregelatinization via ultrasonic process, created more obvious changes in microstructure, textural properties and freezethaw stability of starch gel due to the higher accessibility of hydroxyl groups, and more crosslinking and connections among the examined polyol sugars; isomalt was more efficient than sucrose and maltodextrin in manipulating all the starch properties. Keywords: Starch, Polyol sugar, Ultrasoundassisted pregelatinization