Gelatinization of starch in mixed sugar systems

Sugars affect the gelatinization of starch, with the effect varying significantly between sugars. Since many food products contain a mixture of sugar sources, it is important to understand how their mixtures affect starch gelatinization. In a Rapid Visco Analyser study of maize starch gelatinization, changing proportions in binary mixtures of refined sugars saw a largely proportionate change in starch gelatinization properties. However, binary mixture of pure sugars and honey, or a model honey system (the main sugars in honey) and honey responded differently. Generally, replacing 25% or 50% of the refined sugar or model honey system with honey gave a large change in starch gelatinization properties, while further increases in honey level had little further effect. Differences between honey and buffered model honey system (either gluconic acid, or a mixture of citric acid and di-sodium phosphate) showed the sensitivity of starch gelatinization to the composition of the nonsaccharide component. (c) 2004 Swiss Society of Food Science and Technology. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Three classes of starch granule swelling: Influence of surface proteins and lipids

The role of non-carbohydrate surface components of granular starch in determining gelatinisation behaviour has been tested by treatment of native starches with a range of extractants. Resulting washed starches were analysed for (bio)chemical, calorimetric and theological properties. Sodium dodecyl sulphate (SDS) was the most efficient extractant tested, and resulted in major changes to the subsequent theological properties of wheat and maize starches but not other starches. Three classes of starch granule swelling behaviour are identified: (i) rapid swelling (e.g. waxy maize, potato), (ii) slow swelling that can be converted to rapid swelling by extraction of surface proteins and lipids (e.g. wheat, maize), and (iii) limited swelling not affected by protein/lipid extraction (e.g. high amylose maize/potato). Comparison of a range of extractants suggests that all of protein, lipid and amylose are involved in restriction of swelling for wheat or maize starches. Treatment of starches with SDS leads to a residue at comparable (low) levels of SDS for all starches. C-13 NMR analysis shows that this SDS is present as a glucan inclusion complex, even for waxy maize starch. We infer that under the conditions used, glucan inclusion complexation of SDS is equally likely with amylopectin as with amylose. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Development of food ingredients for modulation of glycemia

Starches are a source of digestible carbohydrate and are frequently used in formulated food products in the presence of other carbohydrates, proteins and fat. This thesis explored the effect of addition of neutral (Konjac glucomannan) or charged (milk proteins) polymers on the physical characteristics and digestion kinetics of waxy maize starch. The aim was to identify mechanisms to modulate the pasting properties and subsequent susceptibility to amylolytic digestion. Addition of αs- or β-caseinate protein fractions to waxy maize starch restricted granular swelling during gelatinisation, increasing granule integrity. It was shown that, while β-caseinate can adsorb to starch granules during pasting, αscaseinate can be absorbed into maize starch granules. The resultant effect was a reduction in granule size after heating, more intact granules and a subsequent decrease in starch digestion in vitro as determined by analysis of reducing sugars. The ability of αs-caseinate to reduce the level of amylolytic digestion was confirmed through in vivo pig (Teagasc, Moorepark) and human (University of Surrey, UK) trials. The scope of the thesis extended to the development of a new automated cell for attachment to a rheometer to measure digestion kinetics of starch-protein mixtures. In conclusion, the thesis offers new approaches to modulation of the physical characteristics of unmodified starch during gelatinisation and suggests that the type of protein and/or polysaccharide used in starch-based food systems may influence the ability of the food to modulate glycemia. This is an important consideration in the design of foods with positive health benefits.

Evaluation of microbial adjuncts and their effect on the ripening of cheddar cheese

A bacteriocin-producing strain of Lactobacillus paracasei DPC 4715 was used as an adjunct culture in Cheddar cheese in order to control the growth of “wild” nonstarter lactic acid bacteria. No suppression of growth of the indicator strain was observed in the experimental cheese. The bacteriocin produced by Lactobacillus paracasei DPC 4715 was sensitive to chymosin and cathepsin D and it may have been cleaved by the rennet used for the cheese manufactured or by indigenous milk proteases. A series of studies were performed using various microbial adjuncts to influence cheese ripening. Microbacterium casei DPC 5281, Corynebacterium casei DPC 5293 and Corynebacterium variabile DPC 5305 were added to the cheesemilk at level of 109 cfu/ml resulting in a final concentration of 108 cfu/g in Cheddar cheese. The strains significantly increased the level of pH 4.6-soluble nitrogen, total free amino acids after 60 and 180 d of ripening and some individual free amino acids after 180 d. Yarrowia lipolytica DPC 6266, Yarrowia lipolytica DPC 6268 and Candida intermedia DPC 6271 were used to accelerate the ripening of Cheddar cheese. Strains were grown in YG broth to a final concentration of 107 cfu/ml, microfluidized, freeze-dried and added to the curd during salting at level of 2% w/w. The yeasts positively affected the primary, secondary proteolysis and lipolysis of cheeses and had aminopeptidase, dipeptidase, esterase and 5’ phosphodiestere activities that contributed to accelerate the ripening and improve the flavor of cheese. Hafia alvei was added to Cheddar cheesemilk at levels of 107 cfu/ml and 108 cfu/ml and its contribution during ripening was evaluated. The strain significantly increased the level of pH 4.6-soluble nitrogen, total free amino-acids, and some individual free amino-acids of Cheddar cheese, whereas no differences in the urea-polyacrylamide gel electrophoresis (urea-PAGE) electrophoretograms of the cheeses were detected. Hafia alvei also significantly increased the level of some biogenic amines. A low-fat Cheddar cheese was made with Bifidobacterium animalis subsp. lactis, strain BB-12® at level of 108 cfu/ml, as a probiotic adjunct culture and Hi-Maize® 260 (resistant high amylose maize starch) at level of 2% and 4% w/v, as a prebiotic fiber which also played the role of fat replacer. Bifidobacterium BB-12 decreased by 1 log cycle after 60 d of ripening and remained steady at level of ~107 cfu/g during ripening. The Young’s modulus also increased proportionally with increasing levels of Hi-maize. Hencky strain at fracture decreased over ripening and increased with increasing in fat replacer. A cheese based medium (CBM) was developed with the purpose of mimicking the cheese environment at an early ripening stage. The strains grown in CBM showed aminopeptidase activity against Gly-, Arg-, Pro- and Phe-p-nitroanalide, whereas, when grown in MRS they were active against all the substrates tested. Both Lb. danicus strains grown in MRS and in CBM had aminotransferase activity towards aromatic amino acids (Phe and Trp) and also branched-chain amino acids (Leu and Val). Esterase activity was expressed against p-nitrophenyl-acetate (C2), pnitrophenyl- butyrate (C4) and p-nitrophenyl-palmitate (C16) and was significantly higher in CBM than in MRS.

Moisture and temperature dependence of the dielectric properties of pharmaceutical powders

The dielectric properties of pharmaceutical powder-(paracetamol, aspirin, lactose, maize starch, adipic acid) solvent (water) mixtures were measured at 2,450 MHz at a range of moisture contents (0-1.0 kg kg(-1), dry basis) and temperatures (20-70 A degrees C). The dielectric constant (epsilon'), loss factor (epsilon aEuro(3)) and penetration depth (d (p)) were found to be dependent on frequency, moisture content, temperature and powder type. For powder-water mixtures, a linear increase in the dielectric properties with moisture content was observed, whilst the temperature dependence was of quadratic form. The penetration depth was also significantly affected by temperature and moisture content. Although, epsilon aEuro(3) also increased with increasing temperature, variation with moisture content was temperature dependent. This information on dielectric properties is essential for mathematical description of the pharmaceutical product temperature history during microwave heating and for the design of microwave drying equipment.

Efeito da pressão e temperatura em suspensões de amido

O objetivo do presente trabalho consistiu no estudo das propriedades viscoelásticas de suspensões de amido nativo e processado a alta pressão. Foi utilizado um sensor acústico de forma a analisar as propriedades das suspensões, sendo depois recolhidas informações complementares através de outras técnicas: calorimetria diferencial de varrimento, microscopia de luz polarizada e microscopia eletrónica de varrimento. Neste trabalho foram realizados estudos com amido de milho nativo e processado a alta pressão (500 MPa, 5 minutos, temperatura ambiente), tendo-se verificado que a suspensão do amido processado apresentava propriedades viscoelásticas muito diferentes do amido nativo. A temperatura a que se iniciou o aumento da viscosidade foi mais elevada para o amido processado a alta pressão, e as variações observadas para temperaturas superiores a 70 °C foram menores. Durante o arrefecimento foi detetada uma diminuição da viscosidade, correspondente a um aumento da organização molecular, com maior expressão no amido nativo mas que se dá no mesmo intervalo de temperatura, quer para este quer o processado a alta pressão. Foi também possível concluir que a velocidade de aquecimento da amostra de amido influencia as propriedades viscoelásticas da suspensão e as temperaturas a que ocorrem as variações de viscosidade relacionadas com o processo de gelatinização do amido. De assinalar também que no amido de milho se pode detetar pela variação da frequência do cristal piezoelétrico o rompimento dos grânulos e que apesar do estabelecimento de novas ligações e da reposição de alguma ordem molecular que se pode verificar durante o arrefecimento, a frequência da suspensão depois de arrefecida era muito diferente da suspensão de amido inicial. No amido de arroz, a temperatura a que se inicia o aumento de viscosidade foi superior à que se observou para o amido de milho, indicio da maior resistência do amido de arroz, para o qual não se detetou sinal de rutura dos grânulos. A frequência final da suspensão do mesmo, depois de arrefecido, era igual à inicial. Com o amido de arroz foi feito o estudo da influência da temperatura no processamento de alta pressão, tendo sido processadas suspensões a 400 MPa, durante 15 minutos, a 5, 10, 23 e 34 °C. As propriedades viscoelásticas foram analisadas com recurso a um sensor acústico, tendo-se verificado que quanto maior a temperatura de processamento a alta pressão, mais elevada a temperatura necessária para que se inicie o aumento de viscosidade e menores as temperaturas a que se inicia diminuição da mesma durante o arrefecimento.

Commercial thickeners used by patients with dysphagia: rheological and structural behaviour in different food matrices

In order to achieve a safe swallowing in patients with dysphagia, liquids must be thickened. In this work, two commercial starch based thickeners dissolved in water, whole milk, apple juice and tomato juice were studied. The thickeners were Resource®, composed of modified maize starch and Nutilis®, composed of modified maize starch and gums. They were formulated at two different concentrations corresponding to nectar- and pudding-like consistencies. Influence of composition, concentration and food matrix on rheological properties and structure of the resulting pastes were analysed. Viscoelastic measurements and microscopic observations of the thickeners dissolved in water revealed structural differences due to the presence of gums. When the thickeners were dissolved in the other food matrices significant statistical interactions were found between the matrix and the thickener-type in both the viscoelastic and flow parameters. The most relevant differences were observed for the nectar-like consistency with Nutilis® thickener in milk and apple juice. These samples had lower zero viscosity values and higher loss tangent values, that corresponded to weaker structured systems. Light microscopy images showed that the matrix formed by swollen starch granules was interrupted by the presence of gums. The structure of the matrices in pudding-like formulations became more continuous irrespectively of the matrix employed, and also differences in viscoelasticity among samples diminished. Although differences were observed in zero shear viscosity values among samples, the viscosity of the beverages at 50 s−1 – commonly used as a reference for swallowing – was similar for all samples regardless of the matrix used.

Efeito da concentração do amido de milho na liberação de paracetamol de comprimidos

Este trabalho avaliou a influência da concentração de amido de milho nas características físicas e na liberação in vitro de paracetamol a partir de comprimidos. Os granulados foram analisados quanto à granulometria e densidades aparentes bruta e compactada e os comprimidos quanto ao peso médio, espessura, dureza, friabilidade, tempo de desintegração. Os comprimidos foram preparados a partir de granulados obtidos por granulação a úmido, utilizando cozimento de amido a 10% como agente granulante, segundo três formulações. Embora os comprimidos obtidos tenham apresentado características dentro dos limites farmacopéicos, os resultados indicam que variações da concentração de amido provocam diferenças nos diversos parâmetros físicos estudados. Concentração mais alta de amido em pó dá origem, provavelmente, à interação entre os componentes da fórmula, interferindo na liberação in vitro do fármaco. Isto demonstra a importância de se otimizar a concentração dos adjuvantes numa formulação de comprimidos, pois, embora uma pequena variação nesta concentração não exerça efeito significativo no tempo de desintegração, a quantidade de fármaco liberado pode ser substancialmente alterada.

HIDROLISADO DE FÉCULA DE MANDIOCA COMO ADJUNTO DE MALTE NA FABRICAÇÃO DE CERVEJA: AVALIAÇÃO QUÍMICA E SENSORIAL

Em virtude da progressiva substituição dos adjuntos amiláceos pelos xaropes com alta concentração de maltose nas cervejarias brasileiras, o presente trabalho teve por objetivo comparar hidrolisados de milho e de mandioca, como adjunto de malte, na fabricação de cerveja tipo Pilsen, em escala de laboratório. Os hidrolisados foram produzidos a partir de amido de milho e fécula de mandioca, sendo que na liqüefação e sacarificação da fração amilácea destes produtos foram utilizadas, respectivamente, as enzimas comerciais Termamil (alfa amilase bacteriana) e Fungamil (alfa amilase fúngica). Na fabricação das cervejas, a proporção de malte e hidrolisado foi de 2 para 1, na base do extrato. O mosto foi produzido pelo processo de infusão e após resfriamento e clarificação foi inoculado com levedura cervejeira de baixa fermentação. A fermentação transcorreu a 10 °C até 90% de atenuação do extrato aparente fermentável. As cervejas foram engarrafadas e, em seguida, maturadas a 0 °C, por 14 dias. Terminado o processo de fabricação, as cervejas foram analisadas química e sensorialmente. A semelhança na composição química dos hidrolisados de milho e de mandioca refletiu na composição química dos mostos e das cervejas. Não houve diferença estatística entre os mostos e entre as cervejas testadas para todos os parâmetros químicos analisados. Também, não existiu diferença sensorial entre as cervejas produzidas com hidrolisado de milho e hidrolisado de mandioca. Concluiu-se que a fécula de mandioca apresenta potencial de uso como matéria prima para a fabricação de xarope de maltose de uso cervejeiro e que há elevada probabilidade de sucesso no uso desse xarope para a fabricação de cervejas.

Edible coatings from native and modified starches retain carotenoids in pumpkin during drying

The goal of this study was to evaluate the effect of edible coating pre-treatments on the retention of provitamin A during pumpkin drying. The coatings used were based on native and modified maize and cassava starch. To evaluate the effects of these coatings, slices of 'Dry Rajada' pumpkin were dried at 70 °C both with and without starch coatings applied at 30 and 80-90 °C. Carotenoid content was determined through HPLC using a C 30 column. Significant losses (12-15%) of trans-α-carotene and trans-β-carotene were observed when slices were dried without the coating. Significant improvement of carotenoid content was observed for dehydrated slices that were previously coated with a native maize starch solution at 90 °C, as well as with a modified maize starch solution at 30 °C and also with a modified cassava starch solution at 90 °C. The application of these starch solutions probably produced a more uniform film that adhered to the slices, minimizing carotenoid degradation during pumpkin drying and, as a consequence, resulting in a product that can be considered a good source of provitamin A. © 2012 Elsevier Ltd.

Efeito da adição de amido de milho ceroso em queijo Minas frescal com teor reduzido de gordura

Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos - IBILCE

Obtenção de massa de mandioca com adição de maltodextrina de amido de milho waxy

This study aimed to the development of cassava mashed with added maltodextrin of waxy maize starch as an alternative to the semi-ready product. The experimental design was completely randomized using blocks in 4x7 factorial, with three replications. The treatments were the combination of maltodextrin concentrations added in the cassava mass (0, 5, 10 and 15% on dry weight) with storage time (0, 2, 4, 6, 8, 10 and 12 days after preparation) and two condition (environment and refrigerated temperature). The variety chosen to the processing was the IAC 576-70. The data were subjected to variance analysis. The means were compared by Tukey test at 5%. The content of maltodextrin from waxy maize starch to 15% was effective in controlling the increase of texture. The mass of cassava with the addition of maltodextrin showed to be product of easy preparation, showin IAC 576-70g viability to be produced in industrial scale.

Influência do zinco suplementar na maturação biológica e no crescimento de jovens atletas de futebol do sexo masculino

Introdução O zinco é um importante elemento traço que auxilia na capacidade antioxidante, além de participar da maturação biológica. Em atletas, a suplementação de zinco tem efeito positivo nos parâmetros hematológicos e pode melhorar o rendimento esportivo. Sua deficiência é comumente observada nesses grupo e pode estar associada à diminuição da força física assim como da massa corporal, além de ter efeito significativo no crescimento. Assim os objetivos do presente estudo foram: comparar os métodos de avaliação da maturidade biológica e suas relações com variáveis antropométricas e de rendimento físico de acordo com o estado de zinco em jovens jogadores de futebol; comparar diferentes métodos de avaliação da composição corporal em jovens jogadores de futebol esratificados de acordo com os níveis plasmáticos de zinco e investigar o efeito do zinco suplementar na maturação biológica, no crescimento, na composição corporal e na força muscular de jogadores de futebol púberes do sexo masculino. Materiais e métodos Foram avaliados em dois momentos 48 jovens do sexo masculino (13±1 anos, massa corporal de 48±10kg, estatura de 160±10cm e zinco plasmático de 12,1±2,2 μmol/L). Todos eram jogadores de futebol de um tradicional clube do Rio de Janeiro e foram divididos aleatoriamente em dois grupos. Durante 12 semanas o grupo placebo (n=28) recebeu cápsulas de amido de milho e o grupo suplementado (n=20) recebeu cápsulas de gluconato de Zn (22mg/dia). O valor de 11,0 μmol/L foi considerado como ponto de corte para classificação dos jovens em normozincêmicos ou hipozincêmicos. No início da manhã, após jejum noturno, foram coletados sangue e urina para determinação da concentração de zinco. A massa corporal, alturas (do vértex, acromial, dactiloidal, iliocristal, trocantérica e sentado), composição corporal, força e maturidade esquelética (TW3) também foram determinadas por metodologias validadas. Resultados As comparações entre as categorias maturacionais definidas por cada método de avaliação mostraram que a idade óssea foi o único método que permitiu a identificação de diferenças entre as três categorias, em ao menos duas variáeis relacionadas ao rendimento (massa livre de gordura (MLG) e força na mão dominante (FMD) – p<0,0001). O método da pilosidade axilar foi capaz de discriminar apenas para a FMD (p<0,0001). Embora tenha fornecido quatro categorias maturacionais, o método por dosagem da testosterona não possibilitou a identificação de diferenças entre as categorias relativas a MLG, a FMD e as dobras cutâneas(DC). Quando observamos os métodos de avaliação da composição corporal não foram identificadas diferenças sigificativas entre os grupos hipozincêmico e normozincêmico no percentagem de gordura(PG) nem na MLG obtidas através dos métodos da absortometria de dupla energia (DXA) (p=0,06076 e p=0,5638 respectivamente), das DC (p=0,6840 and 0,5087) e através da bioimpedância elétrica (BIA) (p=0,3475 and p=0,3475). Entre os diferentes métodos também não foi encontrada diferenças significativas (PG: p=0,1272 e p=0,3231 - MLG: p=0,9229 and p=0,8933 para os grupos hipozincêmico e normozincêmico, respectivamente). As correlações entre os métodos foram significativas (PG: r= 0,3414 a 0,9765 e p<0,0001 a 0,0133 - MLG: r=0,9533 a 0,9998 e p<0,0001). Fortes coeficientes de determinação foram obtidos nas regressões múltiplas dos valores do DXA com a equação de Slaughter na estimativa da PG (r=0,86; r2=0,928 e SEE=2,37%) e ainda maiores para MLG (r=0,98; r2=0,990 e SEE=1,18kg). Valores menores foram encontrados para as outras equações com DC e para BIA. Ao analisar os efeitos da suplementação de zinco sobre o crescimento, a maturação, a composição corporal e a força, observou-se que somente as alterações ocorridas nos indicadores de crescimento foram significativas (p=0,0312), sendo que todas as demais não foram significativas - idade óssea (p=0,1391), massa livre de gordura (p=0,0593), percentual de massa gorda (p=0,2212) e força na mão dominante (p=0,6569). Conclusões Observando diferentes métodos de avaliação da maturidade biológica e as categorias por eles definidas, o método da idade óssea (IO) mostrou ser melhor, visto que ele permitiu identificar diferenças entre as três categorias possíveis, nas variáveis MLG e FMD, ao contrário dos outros métodos. Para a avaliação da composição corporal, os métodos baseados nas DC foram melhores que BIA, quando DXA não estiver disponível. A comparação entre os métodos baseados nas DC mostrou que a melhor associação foi obtida com a equação de Slaughter, seguida pela equação de Lohman com a utilização da IO ao invés da idade cronológica. Os níveis de zinco plasmático parecem não serem influenciados pela composição corporal, o que certamente justifica mais estudos. Os resultados da análise dos efeitos da suplementação de zinco no crescimento, na maturação, na composição corporal e na força, nos levam a concluir que o crescimento teve alteração positiva significativa e que os valores das demais variáveis estudadas (maturação, composição corporal e força muscular) não sofreram alterações significativas relacionadas à suplementação de zinco nos jovens jogadores de futebol do sexo masculino, na faixa etária dos 12 aos 14 anos.