Effects of heat-moisture treatment on physicochemical properties of wheat starch

Document Type: Full Article

Authors

1 Department of Food Science and Technology, College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, I. R. Iran

2 Department of Food Science and Technology, Isfahan University of Technology, Isfahan, I. R. Iran.

Abstract

Abstract
Heat-moisture treatment is a physical method for starch modification to improve its functional properties depending on the application. The functional characteristics of the heat-moisture treated starch depend upon the source of starch and treatment conditions including time and temperature. The main objective of this study was to determine the functional properties of heat-moisture treated wheat starch under different conditions. Therefore, wheat starch was heat-moisture treated at 105 °C for 14 and 16 h and the physicochemical properties of the starch were studied. The results showed that the heat-moisture treatment caused the formation of some cracks and spots on the surface of the starch granules, while preserving the whole integrity of the granules. The water solubility of the samples increased after modification while increasing the treatment time had negative effects on it. The x-ray diffraction pattern of the samples remained unaffected but the degree of crystallinity increased significantly. The gelatinization temperature increased while the enthalpy of gelatinization decreased as a result of modification. Gel texture became harder, less adhesive and elastic after modification. Increasing the treatment time dramatically enhanced all these properties.

Keywords

Main Subjects


Article Title [Persian]

تاثیر فرایند حرارتی -رطوبتی بر ویژگیهای فیزیکو شیمیایی نشاسته گندم

Authors [Persian]

  • مهسا مجذوبی 1
  • فریده روشن 1
  • مهدی کدیور 2
  • عسگر فرحناکی 1
  • نگین سیف زاده 1
1 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ج .ا. ایران
2 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان. ج. ا. ایران.
Abstract [Persian]

چکیده
نشاسته اصلاح شده کاربردهای بیشتری نسبت به نشاسته های طبیعی در محصولات غذایی مختلف دارد. بنابراین روش های متنوعی برای تولید نشاسته اصلاح شده وجود دارند که شامل روش های شیمیایی، فیزیکی و آنزیمی می باشد. در بین آنها اصلاحات فیزیکی به عنوان روش های فاقد مواد شیمیایی شناخته شده اند و قابل قبول تر می باشند. فرایند حرارتی-رطوبتی یک روش فیزیکی برای اصلاح نشاسته بشمار می رود. ویژگی های نشاسته فرایند شده به روش حرارتی-رطوبتی به منشاء نشاسته و شرایط فرایند شامل زمان و دما بستگی دارد. هدف اصلی از انجام این تحقیق ویژگی های نشاسته گندم حرارتی-رطوبتی شده در شرایط مختلف فرایند بود. لذا نشاسته گندم در دمای  C° 105 در مدت 14 و 16 ساعت فرایند شد و ویژگی های فیزیکی شیمیایی آن بررسی گردید. نتایج نشان داد که فرایند حرارتی-رطوبتی باعث ایجاد شکاف ها و لکه هایی بر سطح گرانول ها شد در حالی که ساختار اصلی گرانول ها حفظ شد. حلالیت در آب نشاسته افزایش یافت  ولی افزایش زمان فرایند اثر منفی بر حلالیت در آب نمونه ها داشت. الگوی پراش اشعه ایکس نمونه ها بدون تغییر باقی ماند اما درصد کریستاله بودن  به طور معنی داری افزایش داشت. در اثر اصلاح نشاسته دمای ژلاتینه شدن افزایش ولی آنتالپی ژلاتینه شدن کاهش یافت. بافت ژل سفت تر، پیوستگی و برگشت پذیری آن بعد از اصلاح نشاسته کمتر شد. افزایش زمان فرایند کلیه این ویژگی ها را تشدید کرد.

Keywords [Persian]

  • کلمات کلیدی: فرایند حرارتی-رطوبتی
  • ویژگی های فیزیکوشیمیایی
  • زمان فرایند
  • نشاسته گندم
AACC. 2000. Approved Methods of the AACC (10th ed). American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN.

Adebowale, K.O., Afolabi, T.A., & OluOwolabi, B.I. (2005). Hydrothermal treatments of finger millet Eleusine coracana starch. Food Hydrocolloids, 19, 974-983.

Chen, X., He, X., Fu, X., & Huang, Q. (2015). In vitro digestion and physicochemical properties of wheat starch/flour modified by heat-moisture treatment. Journal of Cereal Science, 63, 109-115.

Chung, H., Liu, Q., & Hoover, R. (2009). Impact of annealing and heat-moisture treatment on rapidly digestible, slowly digestible and resistant starch levels in native and gelatinized corn, pea and lentil starches. Carbohydrate Polymers,75, 436-447.

Franco, C.M., Ciacco, C.F., & Tavares, D.Q. (1995). Effect of heat-moisture traement on the enzymatic susceptibility of corn starch garnules. Starch/Stärke,47, 223-228.

Gunaratne, A., & Hoover, R. (2002). Effect of heat-moisture treatment on the structure and physichcoemical properties of tuber and root starches. Carbohydrate Polymers, 49, 425-437.

Hermansson, A.M., & Svegmark, K. (1996). Developemnt in the understanding of starch functionality. Trends in Food Science and Technology,7, 345-353.

Hoover, R., & Vasanthan, T. (1994). Effect of heat-moisture treatment on the strcuture and physiccheomical properties of cereal, tuber and legume starches. Carbohydrate Research,252, 33-53.

Hoover, R., & Manuel, H. (1996). Effect of heat-moisture treatment on the structure and physicochemical properties of normal maize, waxy maize, dull waxy maize and amylomaize V starches. Journal of Cereals Science, 23, 153-162.

Hoover, R. (2001). Composition, molecular structure and physicochemical properties of tuber and root starches: A review. Carbohydrate Polymers, 45, 253-267.

Hormadok, R., & Noomhorn, A. (2007). Hydrothermal treatment of rice starch for imporvment of rice noodle quality. LWT-Food Science and Technology, 40, 1723-1731.

Kawabata, A., Takase, N., Miyoshi, E., Sawayama, W., Kimura, T., & Kudo, K. (1994). Microscopic observation and X-ray diffractometer of heat/moisture-treated starch granules. Starch/Stärke, 46, 463-469.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Khunae, P., Tran, T., & Sirivongpaisal, P. (2007). Effect of heat-moisture treatment on structural and thermal properties of rice starches differing in amylose content. Starch/Stärke, 59, 593-599.

Kulp, K., & Lorenz, K. (1981). Heat-moisture treatment of starches. I. Physichichemical properties. Cereal Chemistry, 58, 46-48.

Lawal, O.S., & Adebowale, K.O. (2005). An assessment of changes in thermal and physichoemmical para,eters of jack bean Canavalia ensiformis starch following hydrothermal modifications. European Food Research Technology, 221, 631-638.

Liu, H., Corke, H., & Ramsden, L. (2000). The efefct of autoclaving on the acetylation of ae, wx and normal maize starches. Starch/Stärke, 52: 353-360.

MaacheRezzoug, Z., Zarguili, I., Loisel, C., Queveau, D., & Buleon, A. (2008). Structural modifications and thermal transitions of standard maize starch after DIC hydrotermal treatment. Carbohydrate Polymers, 74, 802-812.

Majzoobi, M., Saberi, B., Farahnaky, A., & Tongdang, T. (2012). Physicochemical properties of cross-linked-annealed wheat starch. Iranian Polymer Journal, 218, 513-22.

Olayinka, O.O., Adebowale, K.O., & OluOwolabi, B.I. (2008). Effect of heat-moisture tretament on physichochemical properties of white sourghum starch. Food Hydrocolloids, 22, 225-230.

Rutenberg, M.W., &  Solarek, D. (1984). Starch derivatives: production and uses. In: Whistler, R.L., BeMiller, J.N. & Paschall, E.F. (eds). Starch: Chemistry and Technology. Academic Press, London.

Steffe, J.F. (1996). Rheological methods in food process engineering. New York: Freeman Press.

Vermeylen, R., Goderis, B., & Delcour, J.A. (2006). An X-ray study of hydrothemally treated potato starch. Carbohydrate Polymers, 64, 364-375.

Vieira, F.C., & Sarmento, S.B.S. (2008). Heat-moisture tretament and enzymatic digestibity of Peruvian carrot, sweet potato and ginger starches. Starch/Stärke, 60, 223-232.

Williams, P.C., Kuzina, F.D., & Hlynka, I. (1970). A rapid colorimetric procedure for estimating the amylose content of starches and flours. Cereal Chemistry 47, 411–20.

Zavareze, E., & Guerra Dias, A.R. (2011). Impact of heat-moisture treatment and annealing in starches: A review. Carbohydrate Polymers 83, 317-328.