Cikkek

  • Teljes cikk
  • Ábrák és adatok
  • Hivatkozások
  • Idézetek
  • Metrikák
  • Engedélyezés
  • Újranyomtatások és engedélyek
  • Pdf

Absztrakt

Keményítőt izoláltak a taro-ból (Colocasia esculenta) gumókat, és részben azzal jellemezve, hogy kiindulási anyagként felhasználják a maltodextrinek enzimes hidrolízissel történő előállításához. A keményítőt 858 g/kg hozammal extrahálták, aminek 269,2, illetve 554,8 g/kg amilóz- és amilopektintartalma volt. 15,12 és 17,48% dextrózegyenértékű (DE) maltodextrineket kaptunk 95 ° C-on 48,6, illetve 79,4 perc alatt. A taro-maltodextrinek (TM) nedvességtartalma minden DE esetében hasonló volt a kereskedelmi kukorica (CCM) maltodextrinekhez (15 vagy 17,5%), míg a TM hamutartalma magasabb volt, mint a CCM, 15% -kal. A zsírtartalom magasabb volt (o 0,05) pH-értékben TM és CCM között azonos DE mellett. Azonban a TM TM szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a CCM. Az átlagos polimerizációs fok (DP) alacsonyabb volt a TM-ben, mint a CCM, 15% -os DE-vel. A TM átlagos molekulatömege (MW) alacsonyabb volt, mint a CM. A szín szignifikánsan különbözött mindkét maltodextrin között, kivéve a 15% -os DE maltodextrinek L-értékét. A funkcionális tulajdonságok elemzése azt sugallja, hogy a CM-et helyettesíteni lehetne TM-rel az élelmiszer-rendszerekben, amelyek víz- és olajabszorpciós tulajdonságokat igényelnek, valamint az élelmiszer-emulziókban.

cikk

Bevezetés

A taro (Colocasia esculenta (L.) Schott) egy ehető gumó, amely a Araceae Ázsiában őshonos, kerek tojás alakú, keményítőtartalmú fehér pép és sötétbarna bőr (Onwueme, 1999). Jelenleg a taro a világ egyik legtermesztettebb gumója a trópusi és szubtrópusi régiókban, beleértve Nyugat-Afrikát és Indiát, Ázsiát, a Karib-tengeret, a Csendes-óceáni és a Polinéz-szigeteket, Dél-Amerikát, és nemrégiben Mexikóban mutatták be (http:// apps.fao.org; Mezőgazdasági Titkárság, Állattenyésztés, Vidékfejlesztés, Halászat és Élelmiszer, 2004). A taro gumó magas nedvességtartalma miatt nagyon romlandó termék, jelentős betakarítás utáni veszteségeknek van kitéve, ezért használata és fogyasztása korlátozott volt (Agbor-Egbe és Rickard, 1991). Ez a gumó azonban nemrégiben nagy jelentőségre tett szert, főként a fejlődő országokban, ahol magas potenciállal rendelkező nyersanyagnak tekintik magas szénhidráttartalma, főleg keményítő (700–800 g/kg szárazanyag-tartalom) miatt (Scott és mtsai., 2000; Sanni és mtsai, 2003).

A keményítő a gabonafélék, hüvelyesek, gumók és zöld gyümölcsök fő tároló poliszacharidja, amelyet apró granulátumoknak neveznek. A keményítőgranulátumokat fizikai eszközökkel extrahálják különböző iparágakban történő felhasználásra, ideértve az élelmiszereket is, azoknak a funkcionális tulajdonságoknak köszönhetően, amelyeket a termékeknek adnak, ahol hozzá vannak adva. A natív keményítő említett tulajdonságai specifikus alkalmazásokhoz módosíthatók, ezáltal bővítve annak felhasználását (BeMiller, 1993). A keményítő hidrolízise egyszerű módszer a specifikus funkcionális tulajdonságokkal rendelkező szénhidrátok előállítására. Hagyományosan ezt az eljárást ásványi savval végzett katalízissel hajtják végre. A biotechnológiai fejlődésnek köszönhetően azonban vannak olyan enzimek, amelyek lehetővé teszik a keményítő hidrolíziséből származó termékek - például maltodextrinek, glükózszirupok és magas fruktóztartalmú szirupok - kontrollált előállítását és magas hozamát, amelyek a keményítő felhasználásának diverzifikálására irányultak (Guzmán és Paredes, 1995).

A maltodextrinek olyan termékek, amelyeket keményítő részleges hidrolízisével nyernek, hidrolízis mértéke dextróz-egyenértékben (DE) kifejezve, kevesebb, mint 20. Keményítő hidrolízisének termékeiként a maltodextrinek az amilóz (lineáris komponens) hidrolízisének termékei. és amilopektin (elágazó komponens), amelyeknél a D-glükóz polimerének tekinthetők, amelyek α- (1,4) és α- (1,6) kötésekkel kapcsolódnak. A maltodextrinek tápláló szénhidrátok, nem édesek, oldódnak hideg vízben, és az élelmiszeriparban konzisztencia és textúra biztosítására, az édesség szabályozására, a zsírok helyettesítésére, a szagok befogadására, filmek kialakítására, a kristályosodás csökkentésére és a fagyáspont ellenőrzésére szolgálnak (Chronakis, 1998; Marchal et al., 1999).

A kukoricakeményítőt általában a kereskedelmi keményítő forrásának tekintik, és a maltodextrinek előállításához használják (Chronakis, 1998). Azonban fokozatosan figyelmet fordítottak a maltodextrinek előállítására szolgáló alternatív keményítőforrásokra, mint például rizs, amarant, búza, burgonya, banán és manióka (Griffin és Brooks, 1989; Guzmán és Paredes, 1994; McPherson és Seib, 1997; Wang és Wang, 2000; Bello-Pérez és mtsai, 2002; Rocha és mtsai, 2005). Ebben az összefüggésben a taro gumót lehet használni keményítőforrásként, amely módosítható magas hozzáadott értékű származékok előállítására. Jelen munka célja a keményítő kivonása taro gumókból, annak néhány jellemzőjének meghatározása és enzimatikus maltodextrinek előállítása volt. Ezenkívül meghatároztuk a kapott maltodextrinek néhány kémiai, fizikai-kémiai és funkcionális tulajdonságát, és összehasonlítottuk azokat a kereskedelmi kukorica maltodextrinekkel.

Anyagok és metódusok

A felhasznált taro gumókat a mexikói Oaxaca, Tuxtepec, Valle Nacional község Paso Nuevo la Hamaca régiójában szüretelték. A 15-ös ED (Cargill Dry MD 01913) és 17,5% (Cargill Dry MD 01918) ED kukorica-maltodextrineket a Productos Makymat S.A. de C.V. (Mexikó állam, Mexikó).

A taro gumók elemzése

A taro gumókat héjjal és anélkül lemértük, hogy meghatározzuk az ehető részt, amelynek értékét úgy kaptuk meg, hogy a héj nélküli gumó súlyát elosztottuk a gumó tömegével és a héj szorzatával 1 kilogrammal (Ganga és Corke, 1999). A proximális kémiai összetételt három párhuzamosan határoztuk meg az AOAC (1997) nedvesség (925,10), hamu (923,03), fehérjék (920,87) és zsírok (920,39) módszerével. A nyers rosttartalmat sav-lúgos emésztéssel határoztuk meg (Tejeda, 1992), és az összes szénhidrát tartalmát különbséggel számoltuk.

Taro keményítő extrakció

A keményítőt Ganga és Corke (1999) által leírt módszerrel extrahálták, némi módosítással. A taro gumókat megmosták, meghámozták és kockákra (3 × 3 cm) vágták. Ezt követően a kockákat 35 ° C hőmérsékletű desztillált vízzel 0,6: 1 (w/v) arányban összekevertük, és egy keverőben (Osterizer) 10 percig őröltük. A homogenizátumot egy sz. 100 (149 mm-es rekesz). A kapott maradékot kétszer ugyanazon eljárásnak vetettük alá. A kapott keményítőszuszpenziókat 8 órán át 15 ° C-on állni hagytuk. Ezután a felülúszót eltávolítottuk, és a kapott üledéket műanyag tálcákba helyeztük, és 50 ± 2 ° C-on 12 órán át szárítottuk. A szárított keményítőt egy turmixgépben összezúztuk, majd szitán szitáltuk. 100. A keményítő extrakciós hozamát Pérez és González (1997) által javasolt módszer szerint számítottuk ki.

A taro keményítő részleges jellemzése

A keményítő kémiai összetevőit (nedvesség, hamu, zsír és fehérjék) az AOAC (1997) által leírt hivatalos módszerekkel határoztuk meg. A nyersrost- és szénhidráttartalmat a fentiek szerint számszerűsítettük.

Az extrahált keményítőben jelen lévő keményítő mennyiségét Rose és munkatársai módszerével határoztuk meg. 1991. Ez a módszer abból állt, hogy 100 mg keményítőmintát 5 ml metanol-kloroform-víz keverékkel (12: 5: 3 v/v/v) kezeltünk a cukrok és a zavaró vegyületek eltávolítására, majd ezt követően forró etanollal kezeltük a keményítő zselatinizálására. ezt követően 1 ml emésztési keverékkel, amely 400 E/ml a-amilázt tartalmaz Aspergillus oryzae és 2 U/ml amiloglükozidáz Aspergillus niger (Sigma-Aldrich Química, S.A. de C.V. de México) 2 U/ml koncentrációban 0,05 M nátrium-acetát-pufferoldatban, pH 5,1 mellett. A kapott glükózt kolorimetriásan meghatároztuk σ-toluidin alkalmazásával színfejlesztőként 635 nm-en. A redukáló cukrok koncentrációját egy 150–900 μg/ml közötti normál glükózgörbe vonalának egyenletéből számítottuk.

Az amilóztartalmat Farhart és munkatársai által közölt jód-kolorimetriás módszerrel határoztuk meg. (1999). Az amilopektin-tartalmat különbség alapján számoltuk.

Taro keményítőből maltodextrinek előállítása

Miután kiválasztottuk a reakcióidőket, a maltodextrineket folyékony formában kaptuk, és szárítottuk FT30-MBX típusú permetszárítóval, 14086-2 sorozat (Armfield LTD, DF, Mexikó), 150 ° C szárítási hőmérsékleten és a termék áramlási sebességén. 1000 ml/h, szárító levegő sebessége 70 m 3/h, később felhasználásig üvegszárítóban, exszikkátorban, szobahőmérsékleten tárolandó.

A maltodextrinek jellemzése

A maltodextrinek proximális kémiai összetételét AOAC (1997) módszerrel határoztuk meg nedvességre (925,10), zsírra (920,39) és fehérjékre (920,87). Így a szulfátos hamutartalmat a mexikói NMX-F-082 szabvány szerint is meghatároztuk, amely abban állt, hogy 0,1 ml tömény kénsavat adtunk 5 g porított maltodextrinhez, majd később kalcináljuk egy muffinban, 800 ° C-on, 1 óra alatt. Az átlagos polimerizációs fokot (GP) az összes redukáló cukor mennyiségének az antron technikával (Southgate, 1976) és a közvetlen redukáló cukrok koncentrációjának a 3,5 dinitroszalicilsav módszerrel (Miller, 1959) meghatározott arányának becslésével becsültük meg. . Az átlagos molekulatömeget (MW) az átlagos GP szorzata alapján megszoroztuk a glükóz molekulatömegével.

A víztevékenységet (aw) Aqualab 3TE elektronikus higrométerrel (Decagon Devices, Pullman, Washington) határoztuk meg. A pH-értéket maltodextrinek vizes diszperzióján mértük szobahőmérsékleten. A színt Hunter Lab koloriméterrel (MiniScan Hunter Lab, 45/0L modell, Hunter Associates Lab., Ind. Reston, Virginia) mértük, fehér standardot alkalmazva, megállapított L (97,63) értékkel, (0,78) és b (−0,25). Az L (Clarity), a (piros-zöld színezettség) és b (sárga/kék színesség) értékeket kaptuk, amelyekből a Chromaticity (C ∗), Hue szög (h °) és a teljes különbség kiszámítottuk a színt (DE). A részecskeméretet szitálási módszerrel határoztuk meg (Aguilera, 1997).

A funkcionális tulajdonságokat: oldhatósági indexet (IS), vízfelvételi képességet (CAA) és duzzadási tényezőt (FH) Anderson és mtsai. (1969). Az olajfelszívó képességet (CAC) Anderson és mtsai. (1969) és Beuchat (1977). Az emulgeáló képességet (EC) Chau és munkatársai által leírt módszertan szerint hajtottuk végre. (1997). A habképző képességet (CFE) Bencini (1986) által leírt módszer szerint hajtottuk végre. Az összes elemzést három példányban hajtottuk végre.

A taro-keményítő-maltodextrinek jellemzőit összehasonlítottuk a megfelelő kereskedelmi kukorica-maltodextrinekkel, 15 és 17,5% ED-del (Cargill Dry MD 01913, illetve 01918). Az eredményeket egyirányú varianciaanalízissel (ANDEVA) hasonlatosan elemeztük az azonos DE-vel rendelkező maltodextrinek között, és az átlagok közötti különbségeket a legkevésbé szignifikáns különbség (DMS) tesztjével határoztuk meg 95-ös konfidenciaszint mellett. % a Minitab statisztikai program 13.1 verziójával (Minitab Inc. State College, PA, USA).

Eredmények és vita

A taro gumók jellemzői és proximális kémiai összetétele

A felhasznált taro gumók átlagos tömege 1201 ± 0,15 kg volt, ami magasabb, mint más gumóké, mint például a chayote (0,480–0,930 kg) és a burgonyaé. var. Alfa (0,050–0,250 kg) (Jiménez-Hernández et al., 2007). A meghatározott ehető adag (920 g/kg) magasabb volt, mint amit a gumók, például a vad zulu (Maranta sp) Dél-Amerikából (860 g/kg) és a chayote-ból (Sechium edule), amely 880 g/kg ehető adagot tartalmaz.

Az 1. táblázat a taro gumók és izolált keményítőjük proximális kémiai összetételét mutatja. Megfigyelték, hogy a taro gumók magas nedvesség- és szénhidráttartalmat mutattak, ami jellemző a gyümölcsökre és zöldségekre, ami miatt romlandó élelmiszer (Aguilera, 1997). Ez a nedvességérték magasabb volt, mint a Ghánában betakarított taro gumóknál jelentett érték (633,6 g/kg) (Sefa-Dedeh és Agyr-Sackey, 2004). Hasonlóképpen, a zsírok (21,8) és a szénhidrátok (936,3) g/kg szárazanyag-tartalom (b.s) magasabbak voltak, mint az említett vizsgálatban közölt értékek (7,8, illetve 827). A magasabb szénhidráttartalom nagyobb előnyt jelent a Mexikóban betakarított taro gumóknak, mint ezen összetevők forrása. Éppen ellenkezőleg, a hamu-, fehérje- és nyersrost-tartalom alacsonyabb volt, mint azt korábban beszámoltuk (Sefa-Dedeh és Agyr-Sackey, 2004). Ezek a különbségek a különböző agrotechnikai tényezőkhöz, az éghajlathoz és a betakarítási évszakhoz kapcsolódnak (Onwueme, 1999).

Online közzététel:

1. táblázat: A taro gumók és keményítő kémiai összetétele (nedves alapon) (Colocasia esculenta).
1. táblázat: A taro kémiai összetétele (nedves alapon)Colocasia esculenta) gumók és keményítő.

Taro keményítő kivonása és proximális kémiai összetétele

A kapott keményítő extrakciós hozama 858,1 ± 3,1 g/kg (b.s) volt, ami Aboubakar és munkatársai által korábban közölt értékeken belül (665–866 g/kg) volt. (2007) különböző fajtájú kameruni taro gumókra. Másrészt ez a hozam magasabb, mint más nem hagyományos források, például a hím banánkeményítő (Paradicsomi múzsa L., 438 g/kg) és borsó (Cicer arietinum L., 352 g/kg) (Bello-Pérez és mtsai, 1999; Singh és mtsai, 2004). Általában a kapott hozam magasnak tekinthető, ha összehasonlítjuk a laboratóriumi nedves őrléssel nyert fogazott sárga kukoricakeményítő extrakciós hozamával (675,8 g/kg), amely a keményítő egyik kereskedelmi forrása, 2007).

A legkisebb arányban a nyersrost volt az összetevő. Leírják, hogy ezt a komponenst szennyeződésnek tekintik, és hogy a keményítőben való jelenléte összefügg az extrakciós folyamattal (Swinkels, 1985). Másrészt a taro-keményítőben nagyobb arányban találhatók összetevők szénhidrátok voltak, amelyek közül 824 g/kg keményítőnek felelt meg, ami a kivont keményítő nagy tisztaságát jelzi.

A taro keményítő amilopektintartalma (730,7 g/kg) magasabb volt, mint az amilózé (269,2 g/kg). Az amilóz és az amilopektin koncentrációja Aboubakar és munkatársai által közölt értékeken (166,5–308,5 g/kg és 691,5–833,5 g/kg) belül van. (2007) a Kamerunban betakarított taro gumókról. Hasonlóképpen, összehasonlítva a talált amilopektin-tartalmat más forrásokkal kapcsolatban, az érték hasonló a burgonyakeményítőhöz (741 g/kg) és magasabb, mint a kukoricakeményítő (707 g/kg), a kereskedelemben használt keményítőké (Jiménez -Hernández et al. ., 2007). Leírták, hogy az amilóztartalom befolyásolja a keményítőszemcsék enzimatikus hidrolízisre való hajlamát, mivel magasabb az alacsony amilóztartalmú granulátumokban, mert a zselatinizálás után az amilóz felelős a gél képződéséért, amely olyan struktúrát képez, amely képes hatni fizikai gátként az enzimmel történő hidrolízishez (Rocha et al., 2005). Az amilóz- és amilopektintartalom általában a keményítő forrásától függ, és fontos tényezők, amelyek meghatározzák a kapott maltodextrinek láncolatának hosszát, ami viszont befolyásolja azok tulajdonságait (Chronakis, 1998, Rocha et al., 2005).

A kapott maltodextrinek jellemzése

15,12 ± 0,45 és 17,48 ± 0,21% dextróz ekvivalenssel rendelkező maltodextrineket 48,60, illetve 79,41 perc hidrolízisidőknél kaptunk mérsékelt enzimkoncentrációjú körülmények között (0, 2 g/kg keményítő) és magas szubsztrátkoncentrációban (350 g). keményítő/L) és hőmérséklet (95 ° C), amelyek hasonlóak az ipari szinten használtakhoz (Novozymes, 2007b). A kapott hozamok 374,8 g/kg (b.s.) voltak a 15% -os DE-vel rendelkező maltodextrineknél, és 324,6 g/kg (b.s.) azoknál, akiknek a DE-értéke 17% volt.

A 2. táblázat a maltodextrinek kémiai jellemzőinek értékeit mutatja. Mint látható, az azonos DE-vel rendelkező maltodextrinek nedvességi adatai azt mutatják, hogy nem volt statisztikailag szignifikáns különbség (o > 0,05) a taro keményítő és a kukoricakeményítő maltodextrinek között. Hasonlóképpen, a taro maltodextrinekben és a kereskedelmi kukorica maltodextrinekben sem mutattak ki fehérjék jelenlétét. Általában a maltodextrinek fehérjetartalmának kevesebbnek kell lennie, mint 10 g/kg, hogy megakadályozza az aminosavak és a kis peptidek reakcióját komplex színű vegyületek cukrokkal, a Maillard-reakció termékeivel (Pancoast és Junk, 1980). Másrészt, összehasonlítva az azonos DE-vel rendelkező maltodextrinek (15 vagy 17,5%) zsírkoncentrációjának eredményeit, megfigyelhető, hogy a taro-maltodextrinek szignifikánsan magasabb értékeket mutatnak (o 1993; Alexander, 1992).