Wstęp. Skrobia należy do najczęściej wykorzystywanych w przemyśle spożywczym biopolimerów, jednak w formie natywnej ma ograniczone zastosowanie. Jej budowa sprawia, że stosunkowo łatwo ulega różnorodnym modyfikacjom, prowadzącym do powstania jej pochodnych o bardzo zróżnicowanych właściwościach. Do podstawowych metod stosowanych w celu zmiany charakterystyki skrobi należą acetylacja i utlenianie. Uzyskiwane dzięki temu surowce są stosowane jako dodatki do żywności. Stabilność tych surowców oraz produktów spożywczych z ich udziałem silnie zależy od ich składu oraz parametrów charakteryzujących miejsce przechowywania – wilgotności względnej i temperatury. Jedna z metod określania właściwych warunków charakteryzujących otoczenie opiera się na pojęciu aktywności wody, a następnie izotermach sorpcji. Sprawia to, że badania prowadzące do powiązania aktywności i zawartości wody są ważne z punktu widzenia optymalizacji warunków przechowywania oraz projektowania niektórych procesów przetwórstwa żywności. Celem niniejszej pracy była zatem ocena wpływu modyfikacji (utlenianie, acetylacja oraz ich połączenia) na właściwości sorpcyjne (opisane z wykorzystaniem izoterm sorpcji) skrobi ziemniaczanej.
Materiał i metody. Badaniom poddano skrobię ziemniaczaną oraz jej pochodne uzyskane w wyniku acetylacji, utleniania oraz podwójnej modyfikacji – acetylacji i utleniania. Utlenianie skrobi prowadzono z zastosowaniem chloranu (I) sodu, a acetylację – z wykorzystaniem bezwodnika kwasu octowego. Izotermy sorpcji wyznaczono metodą statyczno-eksykatorową. Uzyskane wyniki opisano wybranymi modelami matematycznymi, posiadającymi interpretację fizyczną (BET i GAB), oraz empirycznymi (Halseya, Oswina, Hendersona, Pelega, Lewickiego, Blahovca-Yanniotisa). Obliczenia wykonano z wykorzystaniem estymacji nieliniowej.
Wyniki. Największą zdolnością absorpcji wody charakteryzowała się natywna skrobia ziemniaczana. Modyfikacje powodowały spadek ilości adsorbowanej pary wodnej, zależny od rodzaju zastosowanej modyfikacji. Acetylacja powodowała istotnie większe ograniczenie ilości adsorbowanej pary wodnej niż utlenianie. Utlenianie wpływało na właściwości sorpcyjne w nieznaczny sposób. Najmniejszą higroskopijnością charakteryzowała się skrobia podwójnie modyfikowana, co wynikało z nakładania się efektu utleniania i acetylacji, zmniejszającego zdolność adsorpcji pary wodnej. Cztery z zastosowanych modeli matematycznych (Pelega, Lewickiego, GAB oraz Blahovca-Yanniotisa) dobrze odzwierciedlały przebieg izoterm, z podobną dokładnością. Zawartość wody w monowarstwie zmieniała się w zakresie od 0,0738 do 0,0801 (model BET) oraz od 0,0960 do 0,1010 (model GAB). Na podstawie modelu Blahovca i Yanniotisa stwierdzono, że modyfikacje prowadziły do spadku udziału wody adsorbowanej i zwiększenia udziału wody dostępnej dla składników rozpuszczalnych.
Wnioski. Izotermy sorpcji wszystkich badanych skrobi (natywnej i modyfikowanych) charakteryzowały się sigmoidalnym kształtem. Analizowane modyfikacje prowadziły do spadku higroskopijności skrobi, przy czym acetylacja powodowała zdecydowanie większy spadek zdolności adsorbowania pary wodnej niż utlenianie. Z ośmiu modeli matematycznych zastosowanych do opisu właściwości sorpcyjnych za najlepszy uznano model Pelega, chociaż trzy inne (Lewickiego, GAB oraz Blahovca-Yanniotisa) opisywały dane eksperymentalne z podobną dokładnością. W większości przypadków modyfikacja chemiczna skrobi prowadziła do zmniejszenia pojemności monowarstwy. Wyjątek stanowiła wartość wyznaczona z modelu GAB dla skrobi utlenionej. Uzyskane wyniki mogą zostać wykorzystane do optymalizacji warunków przechowywania i projektowania produktów z udziałem skrobi i jej pochodnych.
Pełen tekst dostępny w języku angielskim w formacie Adobe Acrobat: https://www.npt.up-poznan.net/pub/art_10_48.pdf
| MLA | Witczak, Teresa, et al. "Sorption properties of modified potato starch." Nauka Przyr. Technol. 10.4 (2016): #48. https://doi.org/10.17306/J.NPT.2016.4.48 |
| APA | Teresa Witczak1, Anna Stępień1, Mariusz Witczak1, Sławomir Pietrzyk2, Agata Bednarz1, Adam Florkiewicz3 (2016). Sorption properties of modified potato starch. Nauka Przyr. Technol. 10 (4), #48 https://doi.org/10.17306/J.NPT.2016.4.48 |
| ISO 690 | WITCZAK, Teresa, et al. Sorption properties of modified potato starch. Nauka Przyr. Technol., 2016, 10.4: #48. https://doi.org/10.17306/J.NPT.2016.4.48 |
Teresa Witczak
Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego
Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie
ul. Balicka 122
30-149 Kraków
Poland
e-mail: t.witczak@ur.krakow.pl