تاثیر آنزیم آلفا آمیلاز بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و ساختاری نشاسته‌ی ذرت قبل و بعد از پیش تیمار فشار بالا

نویسندگان
کیانا پورمحمدی 1
الهه عابدی 2
1 دانشیار بخش مهندسی علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فسا
2 دانشیار گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده ی کشاورزی، دانشگاه فسا.
10.22034/FSCT.19.128.293
چکیده
فرایند فشار بالا فناوری غیر حرارتی جدیدی است که توسط آن، ماده‌ی غذایی در معرض فشاری برابر با 600-100 مگاپاسکال قرار می‌گیرد. در این پژوهش، تاثیر آنزیم آلفا آمیلاز باکتریایی بر درجه‌ی هیدرولیز، میزان بلورینگی، ویژگی‌های مورفولوژی و حرارتی نشاسته‌ی ذرت قبل و بعد از تیمار با فرایند فشار بالا (300 و 600 مگاپاسکال) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، با افزایش میزان فشار، تاثیر فرایند بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و حرارتی نشاسته بیشتر شد. همچنین نشاسته‌های تیمار شده با فرایند فشار بالا نسبت به هیدرولیز آنزیمی حساس‌تر بودند. نتایج آنالیزSEM نشان داد نشاسته‌های تیمار شده با فشار معادل 600 مگاپاسکال، دارای بیشترین تخلخل، فرورفتگی و نا‌همواری بر روی سطح گرانول‌های نشاسته بودند و بیشترین حساسیت را در برابر هیدرولیز آنزیمی از خود نشان دادند. میزان بلورینگی در نشاسته‌های تیمار شده با فشار بالا و آنزیم، بدلیل از بین رفتن ساختار کریستالی نشاسته، نسبت به نمونه‌ی نشاسته‌ی طبیعی کمتر بود. نتایج حاصل از ویژگی‌های حرارتی نشاسته‌ها نشان داد با افزایش میزان فشار اعمال شده، پارامتر‌های TO، TP و TC و آنتالپی بطور معناداری کاهش یافت و نمونه های تیمار شده با فشار بالا و هیدرولیز شده توسط آنزیم آلفا آمیلاز دارای کمترین دمای ژلاتینه شدن و آنتالپی بودند. فرایند فشار بالا می‌تواند باعث ایجاد اصلاحات فیزیکی مطلوبی بر روی نشاسته شود که به واسطه ی این اصلاحات، می‌توان جهت هیدرولیز نشاسته‌ها‌ از میزان کمتری آنزیم آلفا آمیلاز استفاده نمود.
کلیدواژه‌ها
نشاسته‌ی ذرت
آلفا آمیلاز
فرایند فشار بالا
ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی
ساختار مورفولوژیکی

موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of alpha-amylase on the physicochemical and structural characteristics of corn starch before and after high pressure pretreatment

نویسندگان English

kiana pourmohammadi 1
Elahe Abedi 2
1 Associate professor of Food Science and Technology, School of Agriculture, Fasa University, Fasa, Iran.
2 Associate professor of Food Science and Technology, School of Agriculture, Fasa University, Fasa, Iran.
چکیده English

The high-pressure process is a novel non-thermal technology by which food is subjected to a pressure of 100-600 MPa. In this research, the effect of bacterial alpha-amylase on the degree of hydrolysis, crystallinity, morphological and thermal characteristics of natural corn starch before and after high pressure processing (300 and 600 Mpa) was investigated. The results showed that with increasing pressure, the effects of processing on the physicochemical and thermal properties of starch were increased. Also, starches treated with high pressure process were more sensitive to enzymatic hydrolysis. The results of SEM analysis showed that the starches treated with a pressure equal to 600 MPa had the highest porosity, indentation and roughness on the surface of the starch granules and showed the highest sensitivity to enzymatic hydrolysis. The amount of crystallinity in the starches treated with high pressure and enzyme was lower than the natural starch sample due to the destruction of the starch crystal structure. The results of the thermal characteristics of starches showed that with the increase of the applied pressure, the parameters of TO, TP, TC and enthalpy decreased significantly. The high- pressure processing can create favorable physical modifications on the starch, and because of these modifications, a lower amount of alpha-amylase can be used for starch hydrolysis.

کلیدواژه‌ها English

Corn starch
Alpha-amylase
High-pressure processing
Physicochemical properties
Morphological properties
[1] Z. Song, Y. Zhong, W. Tian, C. Zhang, A.R. Hansen, A. Blennow, W. Liang, D. Guo, Structural and functional characterizations of α-amylase-treated porous popcorn starch, Food Hydrocoll. 108 (2020) 105606.
[2] S.K. Sudan, N. Kumar, I. Kaur, G. Sahni, Production, purification and characterization of raw starch hydrolyzing thermostable acidic α-amylase from hot springs, India, Int. J. Biol. Macromol. 117 (2018) 831–839.
[3] W. Yang, X. Kong, Y. Zheng, W. Sun, S. Chen, D. Liu, H. Zhang, H. Fang, J. Tian, X. Ye, Controlled ultrasound treatments modify the morphology and physical properties of rice starch rather than the fine structure, Ultrason. Sonochem. 59 (2019) 104709.
[4] S. Shabana, R. Prasansha, I. Kalinina, I. Potoroko, U. Bagale, S.H. Shirish, Ultrasound assisted acid hydrolyzed structure modification and loading of antioxidants on potato starch nanoparticles, Ultrason. Sonochem. 51 (2019) 444–450.
[5] G.L. Peres, D.C. Leite, N.P. da Silveira, Ultrasound effect on molecular weight reduction of amylopectin, Starch‐Stärke. 67 (2015) 407–414.
[6] Y. Iida, T. Tuziuti, K. Yasui, A. Towata, T. Kozuka, Control of viscosity in starch and polysaccharide solutions with ultrasound after gelatinization, Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 9 (2008) 140–146.
[7] J. Kim, D. Park, S. Lim, Fragmentation of waxy rice starch granules by enzymatic hydrolysis, Cereal Chem. 85 (2008) 182–187.
[8] T. Keeratiburana, A.R. Hansen, S. Soontaranon, A. Blennow, S. Tongta, Porous high amylose rice starch modified by amyloglucosidase and maltogenic α-amylase, Carbohydr. Polym. 230 (2020) 115611.
[9] Guo, Z., Zeng, S., Zhang, Y., Lu, X., Tian, Y., & Zheng, B. (2015). The effects of ultra-high pressure on the structural, rheological and retrogradation properties of lotus seed starch. Food Hydrocolloids, 44, 285-291.
[10] Błaszczak, W., Valverde, S., & Fornal, J. (2005). Effect of high pressure on the structure of potato starch. Carbohydrate Polymers, 59(3), 377-383.
[11] Ahmed, J., Thomas, L., Taher, A., & Joseph, A. (2016). Impact of high pressure treatment on functional, rheological, pasting, and structural properties of lentil starch dispersions. Carbohydrate polymers, 152, 639-647.
[12] Pourmohammadi, K., & Abedi, E. (2020). The effect of pre and post-ultrasonication on the aggregation structure and physicochemical characteristics of tapioca starch containing sucrose, isomalt and maltodextrin. International Journal of Biological Macromolecules, 163, 485–496.
[13] Li, G., & Zhu, F. (2018). Effect of high pressure on rheological and thermal properties of quinoa and maize starches. Food Chemistry, 241, 380-386.
[14] F. Villas-Boas, C.M.L. Franco, Effect of bacterial β-amylase and fungal α-amylase on the digestibility and structural characteristics of potato and arrowroot starches, Food Hydrocoll. 52 (2016) 795–803.
[15] Abedi, E., & Pourmohammadi, K. (2020). Aggregation behaviors of sonicated tapioca starch with various strengths of Hofmeister salts under pre-and post-ultrasonic treatment. Food Hydrocolloids, 105, Article 105826.
[16] Balakrishna, A. K., Wazed, M. A., & Farid, M. (2020). A review on the effect of high pressure processing (HPP) on gelatinization and infusion of nutrients. Molecules, 25(10), 2369.
[17] Katopo, H., Song, Y., & Jane, J. L. (2002). Effect and mechanism of ultra high hydrostatic pressure on the structure and properties of starches. Carbohydrate Polymers, 47(3), 233-244.
[18] Szwengiel, A., Lewandowicz, G., Górecki, A. R., & Błaszczak, W. (2018). The effect of high hydrostatic pressure treatment on the molecular structure of starches with different amylose content. Food chemistry, 240, 51-58.