Preparation and characterization of potato starch films plasticized with polyols

The present study investigated the potato starches and polyols which were used to prepare edible films. The amylose content and the gelatinization properties of various potato starches extracted from different potato cultivars were determined. The amylose content of potato starches varied between 11.9 and 20.1%. Onset temperatures of gelatinization of potato starches in excess water varied independently of the amylose content from 58 to 61°C determined using differential scanning calorimetry (DSC). The crystallinity of selected native starches with low, medium and high amylose content was determined by X-ray diffraction. The relative crystallinity was found to be around 10 13% in selected native potato starches containing 13 17% water. The glass transition temperature, crystallization melting behavior and relaxations of polyols, erythritol, sorbitol and xylitol, were determined using (DSC), dielectric analysis (DEA) and dynamic mechanical analysis (DMA). The glass transition temperatures of xylitol and sorbitol decreased as a result of water plasticization. Anhydrous amorphous erythritol crystallized rapidly. Edible films were obtained from solutions containing gelatinized starch, plasticizer (polyol or binary polyol mixture) and water by casting and evaporating water at 35°C. The present study investigated effects of plasticizer type and content on physical and mechanical properties of edible films stored at various relative water vapor pressures (RVP). The crystallinity of edible films with low, medium and high amylose content was determined by X-ray diffraction and they were found to be practically amorphous. Water sorption and water vapor permeability (WVP) of films was affected by the type and content of plasticizer. Water vapor permeability of films increased with increasing plasticizer content and storage RVP. Generally, Young's modulus and tensile strength decreased with increasing plasticizer and water content with a concurrent increase in elongation at break of films. High contents of xylitol and sorbitol resulted in changes in physical and mechanical properties of films probably due to phase separation and crystallization of xylitol and sorbitol which was not observed when binary polyol mixtures were used as plasticizers. The mechanical properties and the water vapor permeability (WVP) of the films were found to be independent of the amylose content.

Kosteikkosedimentin fosforivarat ja niiden käyttökelpoisuus kasveille

Maatalouden ympäristötukiohjelmalla pyritään vähentämään maatalouden ravinnekuormitusta, sillä valtaosa fosforin hajakuormituksesta on peräisin maataloudesta. Maataloudesta peräisin olevan fosforin rehevöittävää vaikutusta vesistöissä voidaan pyrkiä vähentämään kosteikoilla, joiden päätarkoituksena on saada valumaveden mukana erodoitunut maa-aines sedimentoitumaan kosteikon pohjalle. Kosteikkojen toimivuudesta ja vesiensuojelun merkityksestä on kuitenkin Suomessa tehdyissä tutkimuksissa saatu ristiriitaisia tuloksia. Tämän työn tavoitteena on selvittää maa-analyysien avulla, mitä valuma-alueelta erodoitunut fosforille tapahtuu kosteikon sedimentissä ja kuinka hyvin sedimentoitunut aines soveltuu kasvualustaksi kasvintuotannossa. Valuma-alueen maanäytteitä ja kosteikon sedimenttinäytteitä vertailemalla havaittiin kosteikossa tapahtuvan erodoituneen maa-aineksen lajittumista. Kosteikosta otetussa sedimenttinäytteessä oli 48 % enemmän savesta kuin valumapellon muokkauskerroksen maanäytteissä. Lisäksi havaittiin, että savespitoisuuden lisääntyminen lisäsi sedimentin reaktiivista pinta-alaa, koska sedimentissä oli 45 % enemmän alumiini- ja rautahydroksideja kuin valuma-alueelta otetuissa maanäytteissä. Hydroksidien runsauden takia fosforin sorptiokapasiteetti oli sedimentissä 52 % suurepi kuin valuma-alueelta otetuissa näytteissä. Sedimenttinäytteiden fosforin sorptiokyllästysaste oli kuitenkin samansuuruinen verrattuna valuma-alueelta otettuihin näytteisiin, sillä hapettuneessa sedimentissä oli 50 % enemmän alumiini- ja rautahydroksidien sitomaa fosforia. Näytteenottohetkellä sedimentti oli pelkistyneessä tilassa, jolloin sen vesiuuttoisen fosforin määrä oli huomattavasti suurempi kuin hapettuneessa sedimentissä. Vastaavasti sedimentin hapettuessa fosforin sorptiokyky kasvoi huomattavasti, sillä pelkistyneestä sedimentistä desorboitui fosforia kosteikon veteen. Tämä havaittiin myös astiakokeessa, sillä sedimentissä kasvanut raiheinä kärsi voimakkaasta fosforin puutoksesta niillä lannoitustasoilla, joilla valuma-alueen maanäytteessä kasvaneella raiheinällä ei silmämääräisesti havaittu esiintyvän puutosoireita. Sedimentin toiselle sadolle annetulla kolminkertaisella fosforin lisälannoituksella saavutettiin samansuuruiset sadon kuiva-ainemäärät, fosforipitoisuudet ja fosforin otot kuin valuma-alueen maanäytteissä kasvaneella ensimmäisellä sadolla oli. Astiakokeen tulosten perusteella pelkistyneessä tilassa ollut sedimentti soveltuu heikosti kasvintuotannon kasvualustaksi suuren fosforisorptiokykynsä ansiosta. Parhaiten sedimentti soveltuisi runsaasti helppoliukoista fosforia sisältäville alueille, kuten karjan jalottelutarhan pohjamateriaaliksi, vähentämään ympäristöön kohdistuvaa fosforikuormitusta.