Χαρακτηρισμός αμύλων διαφορετικών πηγών με σκοπό το σχηματισμό υδρογελών και πιθανή εφαρμογή τους σε μοντέλα τροφίμων

Abstract

Το άμυλο αποτελεί τον κυριότερο αποθησαυριστικό πολυσακχαρίτη των φυτών με μερικές από τις σημαντικότερες καλλιέργειες να είναι η πατάτα, ο αραβόσιτος και η κασσάβα. Οι ιδιότητες των αμύλων μεταβάλλονται ανάλογα με τη βοτανική τους προέλευση. Στην παρούσα ερευνητική εργασία, μελετήθηκαν 6 διαφορετικής βοτανικής προέλευσης άμυλα ως προς την δυνατότητα τους να σχηματίζουν υδρογέλες. Επιπλέον πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση της υφής των υδρογελών με αντικειμενικές και οργανοληπτικές μεθόδους.

Τα άμυλα που μελετήθηκαν προέρχονταν από πατάτα, αραβόσιτο, κασσάβα, kuzu, αραρούτι και κάστανο. Το άμυλο από κάστανο απομονώθηκε με αλκαλική μέθοδο από εμπορικά διαθέσιμο άλευρο κάστανου. Ενώ τα υπόλοιπα άμυλα αποτέλεσαν έτοιμα προϊόντα εμπορίου. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε χαρακτηρισμός των αμυλόκοκκων με οπτικό μικροσκόπιο, και υπό πολωμένο φως και μετρήθηκε η μέση διάμετρος των κόκκων. Στη συνέχεια προσδιορίστηκε η υγρασία των αμύλων.

Για την μελέτη της υφής δημιουργήθηκαν υδρογέλες συγκέντρωσης 10%. Η υφή αξιολογήθηκε με τη χρήση του Instron όπου πραγματοποιήθηκε Texture Profile Analysis (TPA) και οι ιδιότητες που μετρήθηκαν ήταν Σκληρότητα, Συνεκτικότητα, Ελαστικότητα, Συνάφεια και Κομμιώδες. Ακολούθησε οργανοληπτική αξιολόγηση με 2 μεθόδους περιγραφικής ανάλυσης. Η πρώτη είναι γενική περιγραφική δοκιμή με ψηλάφηση όπου μετρήθηκαν οι ιδιότητες Σκληρότητα, Συνεκτικότητα, Ελαστικότητα και Συνάφεια. Ενώ η δεύτερη είναι δοκιμασία κατάταξης και αφορά τη διαφάνεια των υδρογελών. Τέλος, αξιολογήθηκε ο δείκτης συνοχής υδρογελών και κρεμών περιεκτικότητας 5% από άμυλο αραβοσίτου, κασσάβας και kuzu με 2 μεθόδους (Bostwick consistometer και Line spread test).

Από το TPA προέκυψε ότι οι υδρογέλες με τη μεγαλύτερη ομοιότητα είναι τα ζεύγη αραβόσιτος-kuzu και κασσάβα–αραρούτι. Τη μεγαλύτερη σκληρότητα παρουσίασε η υδρογέλη του αραβοσίτου ενώ περισσότερο μαλακές ήταν οι κασσάβα και αραρούτι. Η μέτρηση της συνάφειας δεν έδωσε αξιόπιστα αποτελέσματα λόγω των πολύ μικρών τιμών που έλαβε. Σε σύγκριση με την οργανοληπτική αξιολόγηση παρατηρήθηκαν υψηλές συσχετίσεις ανάμεσα στην οργανοληπτική σκληρότητα και τη σκληρότητάς του TPA (r=0.85 ενώ με λογαριθμικό μετασχηματισμό r’= 0.92). Επιπρόσθετα, η οργανοληπτική ελαστικότητα και η ελαστικότητα του TPA είχαν επίσης υψηλή συσχέτιση (r=0,90). Οι δείκτες συνοχής είναι σε συμφωνία και στις 2 μεθόδους και η σειρά κατάταξης των υδρογελών με βάση το ιξώδες είναι η ακόλουθη: Αραβόσιτος > Kuzu > Κασσάβα. Σε αντίθεση οι κρέμες αμύλου αραβοσίτου και kuzu δεν εμφάνισαν διάφορες.

Starch is the main polysaccharide that plants use to store energy. Some of the most important plants that are cultivated foe their starch are potato, maize and cassava. The properties of starches vary depending on their botanical origin. In the present study, 6 starches of different botanical origin were assessed in terms of their ability to form hydrogels. In addition, an evaluation of the texture of these hydrogels was carried out with objective and sensory methods.

The starches derived from potato, maize, cassava, kuzu, arrowroot and chestnut were used. Chestnut starch was isolated by an alkaline method from commercially available chestnut flour. While the rest of the starches were commercial products. First, the starch granules were characterized by optical microscopy, and under polarized light, and the average diameter of the granules was measured. The moisture content of the starches was then determined.

To study the texture, 10% concentration hydrogels were created. Texture was evaluated using Instron where Texture Profile Analysis (TPA) was performed, and the properties measured were Hardness, Cohesiveness, Elasticity, Adhesiveness and Gumminess. Sensory evaluation was conducted with 2 methods of descriptive analysis. The first is a general descriptive test by palpation where the properties Hardness, Cohesiveness, Elasticity and Adhesiveness were measured. While the second is a ranking test and concerns the transparency of the hydrogels. Finally, the consistency of hydrogels and creams containing 5% of maize, cassava and kuzu starch was determined with 2 methods (Bostwick consistometer and Line spread test).

TPA revealed that the hydrogels with the highest similarity are the pairs maize-kuzu and cassava-arrowroot. Maize hydrogel showed the greatest hardness, while cassava and arrowroot were softer. The Adhesiveness measurement did not give reliable results due to the very small values obtained. In comparison to the sensory evaluation, high correlations were observed between the sensory hardness and the hardness of the TPA (r=0.85 while with a logarithmic transformation r'= 0.92). Ffurthermore the sensory elasticity and the elasticity of the TPA had also a high correlation (r=0.90). Consistency of the 2 tests are in agreement and the ranking order of the hydrogels based on it is as follows: Maize > Kuzu > Cassava. In contrast, cornstarch and kuzu creams did not show any differences.