Статии

  • Пълен член
  • Цифри и данни
  • Препратки
  • Цитати
  • Метрика
  • Лицензиране
  • Препечатки и разрешения
  • Pdf

Резюме

Нишестето е изолирано от таро (Colocasia esculenta) клубени и частично характеризирани, за да бъдат използвани като изходен материал за получаване на малтодекстрини чрез ензимна хидролиза. Нишестето се екстрахира с добив от 858 g/kg и съдържа 269.2 и 554.8 g/kg амилоза и амилопектин, съответно. Малтодекстрини с декстрозен еквивалент (DE) от 15,12 и 17,48% са получени при 95 ° С, съответно за 48,6 и 79,4 минути. Съдържанието на влага в таро малтодекстрините (TM) е подобно на търговските малтодекстрини (CCM) за всеки DE (15 или 17,5%), докато съдържанието на пепел в TM е по-високо от CCM с DE 15%. Съдържанието на мазнини беше по-високо (стр 0,05) в рН между TM и CCM със същия DE. Въпреки това, aw на TM е значително по-ниска от CCM. Средната степен на полимеризация (DP) е по-ниска в TM от CCM с DE 15%. Средното молекулно тегло (MW) на TM е по-ниско от CM. Цветът е значително различен между двата малтодекстрина, с изключение на L стойност от 15% DE малтодекстрини. Анализът на функционалните свойства предполага, че CM може да бъде заменен с TM в хранителни системи, които изискват свойства за абсорбиране на вода и масло и в хранителни емулсии.

пълна

Въведение

Тарото (Colocasia esculenta (L.) Schott) е годна за консумация грудка, принадлежаща към семейството на Araceae роден в Азия, с яйцевидно кръгла форма с нишестена бяла пулпа и тъмнокафява кожа (Onwueme, 1999). Понастоящем таро е един от най-култивираните клубени в тропическите и субтропичните региони на света, включително Западна Африка и Индия, Азия, Карибите, Тихия океан и Полинезийските острови, Южна Америка и наскоро е въведен в Мексико (http:// apps.fao.org; Секретариат на земеделието, животновъдството, развитието на селските райони, рибарството и храните, 2004). Таро грудката е силно нетраен продукт поради високото си съдържание на влага, който е обект на значителни загуби след прибиране на реколтата, така че употребата и консумацията му са ограничени (Agbor-Egbe и Rickard, 1991). Напоследък обаче тази грудка придоби голямо значение, главно в развиващите се страни, където се счита за суровина с голям потенциал поради високото съдържание на въглехидрати, главно нишесте (700–800 g/kg суха основа) (Scott et al., 2000; Sanni et al., 2003).

Нишестето е основният полизахарид за съхранение в зърнени култури, бобови растения, грудки и зелени плодове, който е организиран в малки образувания, наречени гранули. Нишестените гранули се извличат по физически начин за използване в различни индустрии, включително храни, поради функционалните свойства, които придава на продуктите, където е добавен. Споменатите свойства на нативното нишесте могат да бъдат модифицирани за специфични приложения, като по този начин се разширява неговата употреба (BeMiller, 1993). Хидролизата на нишестето е прост начин за получаване на въглехидрати със специфични функционални свойства. Традиционно този процес се провежда чрез катализа с минерална киселина. Поради биотехнологичния напредък обаче има ензими, които позволяват контролирано производство и висок добив на продукти, получени от хидролизата на нишесте, като малтодекстрини, глюкозни сиропи и сиропи с високо съдържание на фруктоза, които допринесоха за разнообразяване на употребата на нишесте (Guzmán и Паредес, 1995).

Малтодекстрините са продукти, получени чрез частична хидролиза на нишесте със степен на хидролиза, изразена като декстрозен еквивалент (DE), по-малка от 20. Като продукти от хидролизата на нишесте, малтодекстрините се образуват от продуктите на хидролизата на амилоза (линеен компонент) и амилопектин (разклонен компонент), за които те се считат за полимери на D-глюкоза, свързани чрез α- (1,4) и α- (1,6) връзки. Малтодекстрините са хранителни въглехидрати, не са сладки, разтворими в студена вода и се използват в хранителната промишленост, за да осигурят консистенция и текстура, да контролират сладостта, да заменят мазнините, да капсулират миризми, да образуват филми, да намалят кристализацията и да контролират точката на замръзване (Chronakis, 1998; ал., 1999).

Царевичното нишесте обикновено се счита за източник на търговско нишесте и се използва при производството на малтодекстрини (Chronakis, 1998). Постепенно обаче се обръща внимание на алтернативни източници на нишесте за получаване на малтодекстрини, като ориз, амарант, пшеница, картофи, банани и маниока (Griffin and Brooks, 1989; Guzmán and Paredes, 1994; McPherson and Seib, 1997; Wang и Wang, 2000; Bello-Pérez et al., 2002; Rocha et al., 2005). В този контекст таро грудката може да се използва като източник на нишесте, което може да бъде модифицирано, за да се получат производни с висока добавена стойност. Целта на настоящата работа е да се извлече нишесте от клубени таро, да се определят някои от неговите характеристики и да се получат малтодекстрини ензимно. Освен това бяха определени някои химични, физикохимични и функционални свойства на получените малтодекстрини и сравнени с търговските малтодекстрини от царевица.

Материали и методи

Използваните грудки таро са събрани в района Пасо Нуево ла Хамака, община Вале Национал, Тукстепек, Оаксака, Мексико. Търговски малтодекстрини с царевица с ED от 15 (Cargill Dry MD 01913) и 17,5% (Cargill Dry MD 01918) са закупени от Productos Makymat S.A. де C.V. (Щат Мексико, Мексико).

Анализ на грудки таро

Таро клубените се претеглят с и без черупката, за да се определи ядливата порция, чиято стойност е получена чрез разделяне на теглото на грудката без черупката на теглото на клубена с черупката, умножено по 1 килограм (Ganga и Corke, 1999). Проксималният химичен състав се определя в три екземпляра съгласно методите AOAC (1997) за влага (925.10), пепел (923.03), протеини (920.87) и мазнини (920.39). Съдържанието на сурови фибри се определя чрез киселинно-алкално смилане (Tejeda, 1992) и това на общите въглехидрати се изчислява чрез разлика.

Екстракция на нишесте Таро

Нишестето се екстрахира по метода, описан от Ganga и Corke (1999) с някои модификации. Таро клубените се измиват, обелват и нарязват на кубчета (3 × 3 см). Впоследствие кубчетата се смесват с дестилирана вода при температура 35 ° C в съотношение 0,6: 1 (w/v) и се смилат в блендер (Osterizer) за 10 минути. Хомогенатът се филтрува през No. 100 (отвор 149 мм). Полученият остатък се подлага на същата процедура два пъти. Получените нишестени суспензии се оставят да престоят при 15 ° С в продължение на 8 часа. След това супернатантата се отстранява и получената утайка се поставя в пластмасови тави и се подлага на процес на сушене при 50 ± 2 ° С в продължение на 12 часа. Изсушеното нишесте се раздробява в блендер и впоследствие се пресява на бр. 100. Добивът от екстракцията на нишесте се изчислява съгласно метода, предложен от Перес и Гонсалес (1997).

Частична характеристика на таро нишестето

Химичните компоненти (влага, пепел, мазнини и протеини) на нишестето се определят съгласно официалните методи, описани от AOAC (1997). Съдържанието на сурови фибри и въглехидрати се определя количествено, както е обяснено по-горе.

Количеството нишесте, присъстващо в екстрахираното нишесте, се определя по метода на Rose et al. 1991 г. Този метод се състои от третиране на 100 mg нишестена проба с 5 ml смес метанол-хлороформ-вода (12: 5: 3 v/v/v) за елиминиране на захари и интерфериращи съединения, последвано от обработка с горещ етанол за желатинизиране на нишесте и впоследствие с 1 ml смес за смилане, която съдържа 400 U/ml α-амилаза от Aspergillus oryzae и 2 U/mL амилоглюкозидаза от Aspergillus niger (Sigma-Aldrich Química, S.A de C.V. de México) при концентрация 2 U/mL в 0,05 М буферен разтвор на натриев ацетат при рН 5,1. Получената глюкоза се определя количествено колориметрично, използвайки σ-толуидин като проявител на цвят при 635 nm. Концентрацията на редуциращи захари се изчислява от уравнението на линията на стандартна крива на глюкозата между 150–900 μg/mL.

Съдържанието на амилоза се определя с помощта на йод-колориметричен метод, докладван от Farhart et al. (1999). Съдържанието на амилопектин се изчислява чрез разлика.

Производство на малтодекстрини от таро нишесте

След като бяха избрани времената за реакция, малтодекстрините бяха получени в течна форма и изсушени с помощта на пулверизатор FT30-MBX, Серия 14086-2 (Armfield LTD, DF, Мексико), при температура на сушене от 150 ° C и поток на продукта скорост 1000 ml/h и скорост на изсушаване на въздуха 70 m 3/h, за да се съхраняват по-късно в стъклени колби в ексикатор при стайна температура до употреба.

Характеризиране на малтодекстрини

Проксималният химичен състав на малтодекстрините се определя по методите AOAC (1997) за влага (925.10), мазнини (920.39) и протеини (920.87). По този начин съдържанието на сулфатирана пепел също се определя съгласно мексиканския стандарт NMX-F-082, който се състои в добавяне на 0,1 ml концентрирана сярна киселина към 5 g прахообразни малтодекстрини към по-късен калцин в муфела при 800 ° C в продължение на 1 час. Средната степен на полимеризация (GP) се изчислява като съотношението на количеството на общите редуциращи захари, определено чрез антронната техника (Southgate, 1976), с концентрацията на директни редуциращи захари по метода 3,5 динитросалицилова киселина (Miller, 1959) . Средното молекулно тегло (MW) се изчислява въз основа на средното GP, умножено по молекулното тегло на глюкозата.

Водната активност (aw) се определя с помощта на електронен хигрометър Aqualab 3TE (Decagon Devices, Pullman, Вашингтон). РН се измерва във водна дисперсия на малтодекстрини при стайна температура. Цветът се измерва с помощта на колориметър Hunter Lab (MiniScan Hunter Lab, модел 45/0L, Hunter Associates Lab., Ind. Reston, Virginia), като се използва бял стандарт с установени стойности на L (97.63), при (0.78) и b (-0,25). Получени са стойностите на L (яснота), a (червено-зелена цветност) и b (жълто/синя цветност), от които стойностите на цветност (C ∗), ъгъл на оттенъка (h °) и общата разлика бяха изчислени цвят (DE). Размерът на частиците се определя по метода на пресяването (Aguilera, 1997).

Функционалните свойства: индекс на разтворимост (IS), капацитет на абсорбция на вода (CAA) и фактор на набъбване (FH) са определени съгласно Anderson et al. (1969). Капацитетът на абсорбция на масло (CAC) се определя съгласно Anderson et al. (1969) и Beuchat (1977). Емулгиращата способност (ЕК) се провежда по методологията, описана от Chau et al. (1997). Капацитетът на разпенване (CFE) се извършва по метода, описан от Bencini (1986). Всички анализи бяха извършени в три екземпляра.

Характеристиките на таро-нишестените малтодекстрини бяха сравнени със съответните им търговски малтодекстрини с царевица с ED от 15 и 17,5% (Cargill Dry MD 01913 и 01918, съответно). Резултатите бяха сравнително анализирани между малтодекстрини със същия DE чрез еднопосочен вариационен анализ (ANDEVA) и разликите между средните стойности бяха определени чрез тест за най-малка значима разлика (DMS) при 95% ниво на доверие, използвайки Статистическа програма на Minitab, версия 13.1 (Minitab Inc., държавен колеж, Пенсилвания, САЩ).

Резултати и дискусия

Характеристики и проксимален химичен състав на клубените таро

Средното тегло на използваните клубени таро е 1 201 ± 0,15 кг, което е по-високо от това на други клубени като хайот (0,480–0,930 кг) и картофи. вар. Алфа (0,050–0,250 kg) (Jiménez-Hernández et al., 2007). Определената годна за консумация порция (920 g/kg) е по-висока от тази, докладвана (Pérez et al., 1997; Jiménez-Hernández et al., 2007) за грудки като див зулу (Maranta sp) от Южна Америка (860 g/kg) и чайот (Sechium edule), който представлява 880 g/kg годна за консумация порция.

Таблица 1 показва проксималния химичен състав на клубените таро и тяхното изолирано нишесте. Забелязва се, че клубените таро показват високо съдържание на влага и въглехидрати, характерно за плодовете и зеленчуците, което го прави нетрайна храна (Aguilera, 1997). Тази стойност на влагата е по-висока от отчетената стойност (633,6 g/kg) за грудки таро, събрани в Гана (Sefa-Dedeh и Agyr-Sackey, 2004). По същия начин съдържанието в g/kg суха основа (b.s) на мазнини (21.8) и въглехидрати (936.3) е по-високо от стойностите, съобщени в споменатото проучване (съответно 7.8 и 827). По-високото съдържание на въглехидрати дава на клубените таро, събрани в Мексико, по-голямо предимство като източник на тези компоненти. Напротив, съдържанието на пепел, протеини и сурови влакна е по-ниско от съобщеното по-рано (Sefa-Dedeh и Agyr-Sackey, 2004). Тези разлики са свързани с различни агрономически фактори, климат и сезон на реколтата (Onwueme, 1999).

Публикувано онлайн:

Таблица 1. Химичен състав (мокра основа) на клубени таро и нишесте (Colocasia esculenta).
Таблица 1. Химичен състав (мокра основа) на таро (Colocasia esculenta) грудки и нишесте.

Екстракция на нишесте Таро и проксимален химичен състав

Полученият добив на екстракция на нишесте е бил 858,1 ± 3,1 g/kg (b.s), което е в рамките на стойностите, съобщени по-рано (665–866 g/kg) от Aboubakar et al. (2007) за грудки Таро от Камерун от различни сортове. От друга страна, този добив е по-висок в сравнение с тези, съобщени за други неконвенционални източници като мъжко бананово нишесте (Muse paradisiaca L., 438 g/kg) и грах (Cicer arietinum L., 352 g/kg) (Bello-Pérez et al., 1999; Singh et al., 2004). По принцип полученият добив може да се счита за висок в сравнение с добива на екстракция (675,8 g/kg) на назъбено жълто царевично нишесте, получено чрез мокро смилане на лабораторно ниво и който е един от търговските източници на нишесте (Aguilar и Eckhoff, 2007).

Суровите фибри са компонентът, който е намерен в най-нисък процент. Описано е, че този компонент се счита за примес и че присъствието му в нишестето е свързано с процеса на екстракция (Swinkels, 1985). От друга страна, компонентите, открити в по-голяма пропорция в таро нишестето, са въглехидрати, от които 824 g/kg съответстват на нишесте, което показва висока чистота на екстрахираното нишесте.

Съдържанието на амилопектин (730,7 g/kg) в таро нишестето е по-високо от това на амилозата (269,2 g/kg). Концентрацията на амилоза и амилопектин е в рамките на стойностите (166,5–308,5 g/kg и 691,5–833,5 g/kg), докладвани от Aboubakar et al. (2007) за грудки таро, събрани в Камерун. По същия начин, сравнявайки намереното съдържание на амилопектин със съобщеното за други източници, стойността е подобна на картофеното нишесте (741 g/kg) и по-висока от царевичното нишесте (707 g/kg), нишестета, които се използват в търговската мрежа (Jiménez -Hernández et al ., 2007). Описано е, че съдържанието на амилоза влияе върху чувствителността към ензимна хидролиза на нишестените гранули, като е по-голямо при гранули с ниско съдържание на амилоза, тъй като след желатинизирането амилозата е отговорна за образуването на гела, който образува структура, която може да действа като физическа бариера за хидролиза с ензима (Rocha et al., 2005). По принцип съдържанието на амилоза и амилопектин зависи от източника на нишесте и са важни фактори, определящи дължината на веригите на получените малтодекстрини, което от своя страна влияе върху техните свойства (Chronakis, 1998, Rocha et al., 2005).

Характеризиране на получените малтодекстрини

Малтодекстрини с декстрозни еквиваленти от 15,12 ± 0,45 и 17,48 ± 0,21% са получени при времена на хидролиза съответно от 48,60 и 79,41 минути при умерени условия на ензимна концентрация (0, 2 g/kg нишесте) и висока концентрация на субстрат (350 g нишесте/L) и температура (95 ° C), които са подобни на тези, използвани на индустриално ниво (Novozymes, 2007b). Получените добиви са 374,8 g/kg (bs.s.) за малтодекстрини с DE 15% и 324.6 g/kg (b.s.) за тези с DE 17%.

Таблица 2 показва стойностите на химичните характеристики на малтодекстрините. Както се вижда, данните за влажността между малтодекстрини със същия DE показват, че не е имало статистически значима разлика (стр > 0,05) между таро нишесте и царевично нишесте малтодекстрини. По същия начин присъствието на протеини не е открито както в таро малтодекстрините, така и в търговските малтодекстрини от царевица. По принцип съдържанието на протеини в малтодекстрините трябва да бъде по-малко от 10 g/kg, за да се предотврати реакцията на аминокиселини и малки пептиди със захари от сложни цветни съединения, продукти от реакцията на Maillard (Pancoast and Junk, 1980). От друга страна, сравнявайки резултатите от концентрацията на мазнини между малтодекстрини със същия DE (15 или 17,5%), се наблюдава, че таро малтодекстрините са показали значително по-високи стойности (стр 1993; Александър, 1992).