© Borgis - Postępy Fitoterapii 2/2015, s. 72-77
*Izabela Przetaczek-Rożnowska, Teresa Fortuna, Małgorzata Serafin
Wpływ ekstraktów wybranych roślin zielnych na charakterystykę kleikowania skrobi ziemniaczanej
Effect of selected herbal extracts on pasting of potato starch
Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
Kierownik Katedry: prof. dr hab. Teresa Fortuna
Summary
The paper was discussed structure, properties and use of the starch in the food production. The aim of the study was to check the influence of herbal extracts on pasting characterization of potato starch. The material was potato starch and extracts obtained from oregano, basil, marjoram and Provencal herbs (ingredients: basil, thyme, marjoram, rosemary, savory, sage, oregano, mint) as mixture of herbs. The extract was brewing during 3, 5, or 10 minutes. The obtained extracts were used for prepared 5% starch suspensions. The prepared starch suspension with extracts were analyzed by fast rotational viscometer (RVA) and there were measured pasting temperature, through, and final temperature. This parameters were used for calculated backdown and setback parameters.
It was found that the presence of herbs extract in starch suspension influenced on rheological properties. The samples with herbal extracts were characterized by higher value of final viscosity and that samples had differ pasting temperature than suspension prepared without herbal extracts. The time of brewing was not significant but the kind of herbs were significant. The strongest effect on pasting of potato starch was observed for samples prepared with Provencal herbs and oregano.
Wprowadzenie
Skrobia wytwarzana jest w procesie fotosyntezy i magazynowana w komórkach nasion, korzeni, owoców lub bulw. W zależności od swojego botanicznego pochodzenia charakteryzuje się odmiennymi właściwościami fizycznymi, takimi jak wielkość czy kształt, a także wykazuje różne właściwości funkcjonalne. Ze względu na rolę, jaką pełni w przemianie materii roślin, zaliczana jest do węglowodanów zapasowych. Natomiast z powodu łatwej dostępności oraz możliwości modyfikowania jej właściwości, polimer ten powszechnie wykorzystywany jest niemal w każdej gałęzi przemysłu spożywczego, jak również w przemyśle farmaceutycznym. Skrobia ceniona jest głównie ze względu na swoje właściwości stabilizujące strukturę wyrobu gotowego, zagęszczające, poprawiające wygląd, konsystencję, a także ze względu na zdolność żelowania czy możliwość przedłużenia trwałości produktów oraz wpływania na walory sensoryczne otrzymanego produktu (1-4).
Na świecie skrobię pozyskuje się przede wszystkim z kukurydzy, co stanowi ponad 80% światowego rynku skrobi, z czego największym producentem są Stany Zjednoczone. W Europie głównymi surowcami do pozyskania skrobi są pszenica i ziemniaki, a w Azji największą popularnością podczas pozyskiwania skrobi cieszą się maniok i tapioka. Inne skrobie, takie jak ryżowa czy ze słodkich ziemniaków, stanowią jedynie niewielką część światowej produkcji skrobi (5).
Skrobia jest polimerem, którego monomerami są pierścienie glukozy połączone w łańcuchy. Pomimo tego, że polimer ten jest homoglukanem, czyli polisacharydem zbudowanym wyłącznie z pierścieni glukozy, w skrobi wyróżniamy dwie frakcje: amylozę i amylopektynę. Są to łańcuchy, które różnią się stopniem rozgałęzienia. Amyloza tworzona jest z łańcuchów prostych, w których cząsteczki α-D-glukozy połączone są wiązaniami α-1,4-glikozydowymi. Z kolei na skutek występowania dodatkowych wiązań α-1,6-glikozydowych w amylopektynie, frakcja ta charakteryzuje się rozgałęzieniami bocznymi w łańcuchu głównym, i dlatego zalicza się ją do jednego z największych naturalnie występujących polimerów, gdyż może zawierać do 4 000 000 jednostek glukozy (6, 7). Stosunek amylozy i amylopektyny jest charakterystyczny dla gatunku rośliny, z której skrobia została wyizolowana i wpływa na właściwości fizykochemiczne i funkcjonalne polimeru (4, 7-10). Skrobie woskowe (np. kukurydza woskowa) są szczególnymi odmianami, gdyż zawierają niewielkie ilości amylozy albo nie zawierają jej wcale (6, 7).
Początek syntezy skrobi następuje kilka dni po zapłodnieniu kwiatu, a ponad 90% tego polimeru powstaje w tzw. fazie dojrzałości mlecznej. W fazie tej następuje ciągła rozbudowa łańcucha skrobiowego poprzez przenoszenie reszt cukru prostego (9). Przy tworzeniu liniowych łańcuchów amylopektyny udział biorą enzymy z grupy transferaz: fosforylaza α-glukanowa i glukotransferazy, a przy powstaniu rozgałęzionej amylopektyny ponadto bierze udział glukozylotransferaza rozgałęzień α-glukanu (9).
Poza wodą, amylozą i amylopektyną w ziarnach skrobi znajdują się również inne substancje, a w szczególności azotowe, lipidowe i mineralne, które w zależności od pochodzenia botanicznego skrobi różnią się udziałem procentowym w suchej masie polimeru. Uznaje się że skrobia ziemniaczana zawiera śladowe ilości związków białkowych i lipidowych, natomiast skrobie zbożowe mogą zawierać ponad 0,5% białek i przeszło 1,5% substancji lipidowych. Istotnym składnikiem skrobi, niezależnie od pochodzenia botanicznego, są składniki mineralne, które mogą stanowić 0,2-0,6% suchej masy. Polimer ten zawiera przede wszystkim wapń, sód, potas, magnez, siarkę, krzem oraz żelazo (9, 11). Jednak najistotniejszym składnikiem mineralnym zawartym w skrobi jest fosfor, który wpływa na jej właściwości funkcjonalne. Pierwiastek ten występuje w różnej ilości i formie, w zależności od pochodzenia botanicznego skrobi. W skrobi ziemniaczanej występuje w postaci kwasu amylofosforowego i warunkuje on właściwości jonowymienne oraz reologiczne tego produktu. Z kolei w skrobiach zbożowych występuje w formie fosfolipidów (12).
Skrobia nie rozpuszcza się w zimnej wodzie, natomiast już w temperaturze 20°C ziarenka pęcznieją i powiększają się o ok. 30%, zwiększając lepkość roztworu. Po podwyższeniu temperatury, ziarenka pochłaniają większe ilości wody i po osiągnięciu tzw. temperatury kleikowania, ziarenka pękają i ulegają rozlaniu (4, 6). Przy dostatecznej ilości wody dochodzi do kleikowania, w wyniku czego powstaje roztwór koloidalny, tzw. kleik skrobiowy. Proces ten jest nieodwracalny (11, 13).
Kontrolowanie przebiegu procesu kleikowania jest kluczowym elementem funkcjonalności skrobi. Przebieg pęcznienia w trakcie ogrzewania można bezpośrednio obserwować za pomocą mikroskopu, ale powszechniejszym sposobem są pomiary reologiczne powstającego kleiku skrobiowego (4).
Temperatura kleikowania zależy zarówno od pochodzenia botanicznego skrobi, jak również od stężenia oraz wielkości ziarenek i mieści się w zakresie 55-85°C (skrobia ziemniaczana – 56-66°C, skrobia kukurydziana – 75-80°C, skrobia pszenna – 80-85°C) (4, 6, 7). Dalsze ogrzewanie prowadzi do zmniejszenia ilości amylozy, w wyniku czego wzrasta lepkość kleiku. Po zakończeniu ogrzewania i obniżeniu temperatury analizy następuje wzrost lepkości i żelowanie kleiku. Proces ten przebiega w dwóch etapach: rozdzielenie faz oraz powstawanie w fazie polimerowej podwójnych helis amylozy (11).
Ze względu na relatywnie niski koszt, łatwą dostępność i możliwość modyfikowania właściwości funkcjonalnych skrobia jest stosowana w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Skrobie naturalne, jak i modyfikowane stanowią ponad 85% wszystkich hydrokoloidów stosowanych w produkcji żywności (7). Na świecie corocznie ponad 30 mln ton skrobi naturalnych i modyfikowanych używanych jest do produkcji dekstryn, artykułów spożywczych, powłok, opakowań jadalnych i in. Przemysł spożywczy wykorzystuje ok. 60% skrobi, przemysł papierniczy 28%, zaś przemysł chemiczny i farmaceutyczny zagospodarowują 14% wyprodukowanej skrobi (7). Nieprzetworzone chemicznie skrobie krajowe stanowią składniki żywności i nie podlegają dyrektywom odnoszącym się do dozwolonych substancji dodatkowych. Z kolei zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Zdrowia większość skrobi modyfikowanych uznanych jest za dozwolone substancje dodatkowe (14, 15).
Skrobia może być również wykorzystywana do zastępowania cukru i częściowo tłuszczu zwierzęcego w produktach spożywczych, co producenci chętnie wykorzystują przy opracowywaniu receptur żywności o zmniejszonej wartości energetycznej. Polimer ten, poprzez wiązanie wody i substancji aromatycznych, nadaje pełne odczucia smakowe oraz połysk produktom o obniżonej zawartości tłuszczu (14, 16).
W celu uzyskania pożądanych właściwości organoleptycznych lub fizykochemicznych oraz dostosowania do parametrów procesów technologicznych, skrobia jest poddawana licznym procesom modyfikującym. Również ze względu na swoje właściwości, coraz częściej wykorzystuje się skrobię jako nośnik składników mineralnych (17). Jednak brak jest w piśmiennictwie analizy wpływu dodatku ekstraktów ziół na właściwości funkcjonalne kleików skrobiowych.
Zioła i przyprawy cenione były już od najdawniejszych lat. Badania archeologiczne dowodzą wykorzystania dobroczynnych właściwości roślin leczniczych już ponad 50 000 lat przed naszą erą i rozwijania wiedzy o ziołolecznictwie przez kolejne wieki niemal w każdej szerokości geograficznej: od Azji (Japonia, Chiny, Persja), przez Afrykę (Egipt), po Europę (Grecja, Rzym). Jednak we współczesnym świecie, szczególnie w krajach europejskich, spożywanie ziół jest nieznaczne. Dziwi to szczególnie w aspekcie szeroko poznanych i udokumentowanych ich właściwości prozdrowotnych. Dlatego podjęcie próby opracowania deserów skrobiowych, wspomagających walkę z chorobami cywilizacyjnymi, wydaje się wysoce uzasadnione. Modelowe kleiki skrobiowe, wzbogacone wodnymi ekstraktami roślinnymi, mogą odznaczać się cennymi właściwościami funkcjonalnymi. Ponadto preparaty, będące tematem niniejszej pracy, mogą stanowić łatwo dostępne źródło przeciwutleniaczy w codziennej diecie, a także innych substancji (m.in. składników mineralnych i olejków eterycznych), co zwiększyłoby redukcję wolnych rodników dostarczanych do organizmu wraz z pożywieniem. Również opracowanie receptury deserów na bazie skrobi z wykorzystaniem powszechnie znanych i cenionych ziół o właściwościach prozdrowotnych może przyczynić się do obniżenia skutków chorób cywilizacyjnych (depresje, nerwice, zaburzenia trawienia i in.) przez spożywanie ich w codziennej diecie. Dlatego celem niniejszej pracy była analiza wpływu ekstraktów wybranych roślin zielarskich na charakterystykę kleikowania 5% zawiesin skrobi ziemniaczanej.
Materiał i metody
Sporządzanie ekstraktów ziołowych
Materiał do badań stanowiła skrobia ziemniaczana firmy Pepees z Łomży, z której sporządzono 5% kleiki skrobiowe na wodzie lub na wodnych ekstraktach roślinnych. Do pozyskania ekstraktów posłużyło suszone ziele bazylii, oregano, majeranku oraz zioła prowansalskie, będące handlową mieszanką sporządzoną z bazylii, tymianku, majeranku, rozmarynu, cząbru, szałwii, oregano i mięty. Wszystkie zioła stanowiły ofertę handlową dostępną na polskim rynku detalicznym. Producentem użytych do analiz wyrobów była firma Kamis.
W celu przygotowania wodnego ekstraktu ziołowego do zlewki odważono po 0,5 g suszonego ziela, a następnie dodano 50 ml wrzącej wody destylowanej i zaparzano pod przykryciem przez 3, 5 lub 10 min. Po upływie odpowiedniego czasu napar przecedzano przez sitko i po ostudzeniu do temperatury ok. 30°C używano do sporządzenia zawiesin skrobiowych, które następnie wykorzystano do wyznaczenia charakterystyki kleikowania. Przed każdym pomiarem sporządzano świeży napar.
Wyznaczanie charakterystyki kleikowania w wiskozymetrze RVA
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Eliasson AC. Starch in food: Structure, function and applications. Woodhead Publ, Cambrigde 2004. 2. Bemiller JN, Whistler RL. Starch: Chemistry and technology. 3rd ed. Academic Press, Elsevier, USA 2009. 3. Abbas KA, Sahar KK, Anis SMH. Modified starches and their usages in selected food products: A review study. J Agr Sci 2010; 2,2:90-100. 4. Tegge G. Skrobia i jej pochodne. Pol Tow Technol Żywn, Kraków 2010. 5. Jobling S. Improving starch for food and industrial applications. Curr Opinion Plant Biol 2004; 7:210-18. 6. Thorn I, Au CO. Applications of wet-end paper chemistry. 2nd ed. Springer, London 2009. 7. Bertolini AC. Starches: Characterization, properties, and applications. Taylor and Francis Group, Boca Raton 2010. 8. Leszczyński W. Zastosowanie skrobi modyfikowanych w przemyśle spożywczym (cz. I). Przegl Piek Cukier 2006; 54(5):54, 56. 9. Gąsiorowski H. Węglowodany w ziarnie pszenicy (cz. 2). Cukry złożone – skrobia. Przegl Zboż-Młyn 2004; 48(2):2-6. 10. Saunders J, Izydorczyk M, Levin DB. Limitations and challenges for wheat-based bioethanol production. Econom Effects of Biofuel Product 2011; 20:429-52. 11. Leszczyński W. Skrobia – surowiec przemysłowy, budowa i właściwości. Zesz Problem Post Nauk Roln 2004; 500:69-98. 12. Fortuna T, Juszczak L. Wybrane właściwości skrobi różnego pochodzenia. Technol Żywn 2000; 367(12):39-50. 13. Le Thanh-Blicharz J, Lubiewski Z, Voelkel E i wsp. Ocena właściwości reologicznych handlowych skrobi naturalnych. Żywn-Nauk Technol J 2011; 3(76):53-65. 14. Cegiełka A. Sacharydy i polisacharydy w przetwórstwie mięsa. Przem Spoż 2008; 62(3):22-25. 15. Dz. U. 2010 nr 232 poz. 1525. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 22 listopada 2010 r. w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych. 16. Borowski J, Borowska EJ. Hydrokoloidy roślinne i mikrobiologiczne – technologiczne i żywieniowe aspekty ich stosowania (2). Przem Ferm Owoc-Warz 2005; 49(3):38-40. 17. Rożnowski J, Fortuna T, Przetaczek-Rożnowska I i wsp. Effect of enriching potato and corn starch with iron ions on selected functional properties. Starch-Starke 2014; 66:11-2, 1049-59. 18. PN EN ISO 1666:2000. Skrobia – Oznaczanie wilgotności – Metoda suszarkowa 19. PN-A74710:1993. 20. Nelles EM, Dewar J, Bason ML i wsp. Maize starch biphasic pasting curves. J Cereal Sci 2000; 31:287-94. 21. Nowotny F. Ogólne właściwości skrobi. Skrobia. Wyd. Nauk-Techn, Warszawa 1969. 22. Nadison J. Skrobia modyfikowana, rodzaje, właściwości, zastosowanie produktu. Przem Spoż 1995; 49:209-12.
