Preview

Health, Food & Biotechnology

Расширенный поиск

X-ray дифракция для выявления фальсификатов крахмала и определения степени кристалличности полиморфных модификаций

https://doi.org/10.36107/hfb.2022.i1.s131

Полный текст:

Аннотация

Введение: Крахмал широко применяется в пищевой промышленности и биотехнологии, в том числе для изготовления упаковочных материалов для пищевых продуктов. Нативный крахмал из различных источников существует в виде трёх полиморфные модификаций (A-, B- и С-тип) с различной организацией кристаллической структуры, что непосредственно влияет на их физико-химические и технологические свойства.

Цель: Для корректного и эффективного использования крахмала как сырья для биотехнологии требуется предварительное определение полиморфной модификации и степени кристалличности, выявление и отбраковка фальсификатов или некондиционного сырья. Предполагается, что метод рентгеновской дифракции является экспрессным и точным для решения обозначенных задач.

Методы: В данной работе свойства коммерчески доступного крахмала из различных растительных источников (кукуруза, рис, пшеница, картофель, горох, тапиока) были исследованы с помощью X-ray дифракции и сканирующей электронной микроскопии.

Результаты и их применение: Показано, что некоторые торговые марки являются фальсификатом, подменяющим более дорогой картофельный крахмал дешевым кукурузным. Для всех отобранных образцов были определены степени кристалличности, наибольшей упорядоченностью кристаллической структуры обладает кукурузный крахмал. Напротив, наименьшей упорядоченностью кристаллической структуры обладает гороховый, относящиеся к С-типу. Результаты исследования указывают на необходимость проведения предварительной идентификации источника крахмала для установления полиморфной модификации и физико-химических свойств методом X-ray дифракции. Полученная информация будет необходима для разработки новых типов функциональных пищевых продуктов и воспроизводстве уже реализуемых биотехнологий.

Об авторах

Екатерина Михайловна Подгорбунских
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск
Россия

с.н.с. ИХТТМ СО РАН. 

https://orcid.org/0000-0002-0029-2168



Карина Викторовна Доме
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск
Россия


Владимир Александрович Бухтояров
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск
Россия


Алексей Леонидович Бычков
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск
Россия


Список литературы

1. Agarwal, S., Singhal, S., Godiya, C. B., Kumar, S. (2021). International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 1963717. https://doi.org/10.1080/03067319.2021.1963717

2. Alay, S. C. A., & Meireles, M. A. A. (2015). Food Science and Technology (Campinas), 35, 215-236. https://doi.org/10.1590/1678-457X.6749

3. Bajer, D., Kaczmarek, H., & Bajer, K. (2013). Carbohydrate Polymers, 98, 477-482. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.05.090

4. Ballesteros-Martinez, L., Perez-Cervera, C., & Andrade-Pizzaro, R. (2020). NFS Journal, 20, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.nfs.2020.06.002

5. Chavez-Salazar, A., Bello-Perez, L. A., Agama, E., Castellanos-Galeano, F. J., & Alvarez-Barreto, C. I. (2017). International Journal of Biological Macromolecules, 98, 240-246. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.01.024

6. Chevigny, C., Foucat, L., Rolland-Sabate, A., Buleon, A., & Lourdin D. (2016). Carbohydrate Polymers, 146, 411-419. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.03.065

7. Dome, K., Podgorbunskikh, E., Bychkov, A., & Lomovsky, O. (2020). Polymers, 12, 641. https://doi.org/10.3390/polym12030641

8. Dome, K., Podgorbunskikh, E., Bychkov, A., & Lomovsky, O. (2022). AIP Conference Proceedings, 2390(1), # 030013. https://doi.org/10.1063/5.0069197

9. Espino-Pérez, E., Gilbert, R.G., Domenek, S., Brochier-Salon, M.C., Belgacem, M.N., & Bras, J. (2016). Carbohydrate Polymers, 135, 256-266. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.09.005

10. Ferreira, A. R. V., Alves, V. D., & Colehoso, I. M. (2016). Membranes, 6, 1-17. https://doi.org/10.3390/membranes6020022

11. Firdaus, J., Sulistyani, E., & Subagio, A. (2018). Asian Journal of Clinical Nutrition, 10, 32-36. https://doi.org/10.3923/ajcn.2018.32.36

12. Frost, K., Kaminski, D., Kirwan, G., Lascaris, E., & Shanks, R. (2009). Carbohydrate Polymers, 78, 543-548. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.05.018

13. Garcia, N. L., Ribba, L., Dufresne, A., Aranguren, M. I., & Goyanes, S. (2009). Macromolecular Materials and Engineering, 294, 169-177. https://doi.org/10.1002/mame.200800271

14. Ghosal, G., & Kaushal, K. (2019). Legume Science, 2, 17. https://doi.org/10.1002/leg3.17

15. Jadhav, H., Jadhav, A., Takkalkar, P., Hossain, N., Nizammudin, S., Zahoor, M., Jamal, M., Mubarak, N. M., Griffin, G., & Kao, N. (2020). Journal of Polymer Research, 27, 330. https://doi.org/10.1007/s10965-020-02287-y

16. Jiang, F., Du, C., Jiang, W., Wang, L., & Du, S. (2020). International Journal of Biological Macromolecules, 150, 1155-1161. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.10.124

17. Katsumi, N., Okazaki, M., Yonebayashi, K., Kawashima, F., Nishiyama, S., & Nishi, T. (2015). Sago Palm, 22, 25–30. https://doi.org/10.12691/jfnr-8-11-4

18. Kim, H. R., Choi, S. J., Choi, H., Park, C., & Moon, T. W. (2020). Food chemistry, 318, 126490. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126490

19. Lemos, P. V. F., Barbosa, L. S., Ramos, I. G., Coelho, R. E., & Druzian J. I. (2018). Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 131, 2555–2567. https://doi.org/10.1007/s10973-017-6834-y

20. Li, C., Sheng, L., Sun, G., & Wang, L. (2020). Lwt - Food Science and Technology, 131, 109791. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109791

21. Litvyak, V., Sysa, A., Batyan, A., & Kravchenko, V. (2019). Ukrainian Food Journal, 8, 597-619. https://doi.org/10.24263/2304-974X-2019-8-3-15

22. Lorente-Ayza, S. M. M. M., Orts, M. J., & Pérez-Herranz, V. (2015). Journal of the European Ceramic Society, 35, 2333–2341. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.02.026

23. Luchese, C. I., Spada, J. C., & Tessaro, I. C. (2017). Industrial Crops and Products, 109, 619-626. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.09.020

24. Munoz, L. A., Pedreschi, F., Leiva, A., & Aguilera, J. M. (2015). Journal of Food Engineering, 152, 65-71. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2014.11.017

25. Nara, S., Mori, A., & Komiya, T. (1978). Starch, 4, 111-114. https://doi.org/10.1002/star.19780300403

26. Pogorelov, A. G., Kuznetsov, A. L., Pogorelova, V. N., Suvorov, O. A., Panait, A. I., & Pogorelova M. A. (2019). Biophysics, 64, 583-587. https://doi.org/10.1134/S000635091904016X

27. Pozo, C., Rodriguez-Llamazares, S., Bouza, R., Barral, L., Castano, J., Muller, N., & Restrepo, I. (2018). Journal of Polymer Research, 25, 266. https://doi.org/10.1007/s10965-018-1651-y

28. Purohit, S., Jayachandran, L. E., Raj, A. S., Nayak, D., & Rao, P. S. (2019). X-ray-diffraction for food quality evaluation, In J. Zhong, X. Wang (Eds.), Evaluation Technologies for Food Quality, 1st ed. (914 p.); Publisher: Woodhead Publishing, China, 2019.

29. Sarko, A., & Wu, C. H. (1978). Starch, 30, 73-78. https://doi.org/10.1002/star.19780300302

30. Rastogi, H., & Bhatia, S. (2019). Future prospectives for enzyme technologies in the food industry. In M. Kuddus (Ed.), Enzymes in food biotechnology. Academic Press.

31. Rodrigues, S. C. S., da Silva, A. S., de Carvalho, L. H., Alves, T. S., & Barbosa, R. (2020). Journal of Materials Research and Technology, 9, 15670-15678. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.11.030

32. Shi, M., Jing, Y., Yang, L., Huang, X., Wang, H., Yan, Y., & Liu, Y. (2019). Polymers, 11, 1523. https://doi.org/10.3390/polym11091523

33. Shusaku, N., Horiuchi, S., Ikehata, A., & Ogawa, Y. (2021). Carbohydrate Polymers, 262, 117928. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.117928

34. Singh, V., Ali, S. Z., Somashekar, R. & Mukherjee, P. S. (2006). International Journal of Food Properties, 9, 845-854. https://doi.org/10.1080/10942910600698922

35. Thakur, R., Pristijono, P., Scarlett, C. J., Bowyer, M., Singh, S. P., & Vuong, Q. V. (2019). International Journal of Biological Macromolecules, 132, 1079-1089. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.03.190

36. Vamadevan, V., & Bertfort, E. (2020). Food Hydrocolloids, 103, 105663. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.105663

37. Zhang, D., Chen, L., Dong, Q., Din, Z., Hu, Z., Wang, G., Ding, W., He, J., & Cheng, S. (2021). Food Chemistry, 360, 129922. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129922.

38. Zhu, X., He, Q., Hu, Y., Huang, R., Shao, N., & Gao, Y. (2018). Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 132, 927-935. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7030-4

39. Zobel, H. F. (1988). Starch, 40. 1-7. https://doi.org/10.1002/star.19880400102

40. Żołek-Tryznowska, Z., & Holica, J. (2020). Journal of Cleaner Production, 276, 124265. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124265


Дополнительные файлы

Рецензия

Для цитирования:


Подгорбунских Е.М., Доме К.В., Бухтояров В.А., Бычков А.Л. X-ray дифракция для выявления фальсификатов крахмала и определения степени кристалличности полиморфных модификаций. Health, Food & Biotechnology. 2022;4(1). https://doi.org/10.36107/hfb.2022.i1.s131

For citation:


Podgorbunskikh E.M., Dome K.V., Bukhtoyarov V., Bychkov A.L. X-ray Diffraction for Detecting Starch Adulteration and Measuring the Crystallinity Indices of the Polymorphic Modifications of Starch. Health, Food & Biotechnology. 2022;4(1). https://doi.org/10.36107/hfb.2022.i1.s131

Просмотров: 160


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2712-7648 (Online)