X-ray дифракция для выявления фальсификатов крахмала и определения степени кристалличности полиморфных модификаций
https://doi.org/10.36107/hfb.2022.i1.s131
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 ПодгорбунскихРоссия
с.н.с. ИХТТМ СО РАН.
https://orcid.org/0000-0002-0029-2168
Карина Викторовна Доме
Россия
Владимир Александрович Бухтояров
Россия
Алексей Леонидович Бычков
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