Temperature changes of the mechanical and dynamic parameters in the water-fat-starch systems
 
More details
Hide details
1
Departament of Physics, Agricultural University of Poznań, ul. Wojska Polskiego 38/42, 60-637 Poznań
 
Acta Agroph. 2004, 4(2), 249–258
KEYWORDS
ABSTRACT
Rheological properties and water-binding ability in the water-fat-starch systems have been studied by the DMTA and NMR methods. The addition of fat into the starch-water system results in a decrease in the density of the intermolecular bonds in the gel network, determining the components of the complex elasticity modulus, and a decrease in the energy of the interactions, leading to the shift of the relaxation transitions towards lower temperatures. The shift amounts to about 10oC. The formation of fat complexes with amylose blocks the accessibility of water to the sorption centres, which imposes restrictions on the network nodes development. Consequently, the mean density of the network segments, and hence also the elasticity modulus, are much lower in the systems with fat than in the pure starch gel. Analysis of the molecular dynamics of water leads to a conclusion that the presence of fat in starch gel partly blocks the accessibility of water to the starch systems. For reorientation, the water molecules displaced from the nodes of the polymer network need to go over an energy barrier much lower than in the pure gel. The differences in the spin-spin relaxation processes in systems containing different type fats reflect the differences in the mechanisms of spin exchange. When bovine fat is added, the interactions between the water protons and protons of the acid residues dominate. In the presence of pork fat in the system, an additional mechanism of internal spin interactions within the methyl groups plays a role.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Temperaturowe zależności parametrów mechanicznych i dynamicznych w układach woda-tłuszcz-skrobia
żel skrobiowy, tłuszcz, NMR, DMTA
Właściwości reologiczne i zdolność wiązania wody w układach skrobia-woda-tłuszcz zbadano metodami DMTA i NMR. Dodanie tłuszczu do układu skrobia-woda prowadzi zarówno do obniżenia gęstości wiązań międzymolekularnych w sieci żelu, określających wartości składowych zespolonego modułu sztywności, jak i do obniżenia energii oddziaływań, co przejawia się przesunięciem przejść relaksacyjnych w kierunku niższych temperatur. Przesunięcie to wynosi około 10oC. Kompleksy tłuszczu z amylozą powodują blokowanie dostępu wody do centrów sorpcji. Ogranicza to rozbudowę węzłów. W rezultacie średnia gęstość segmentów sieci jest znacznie niższa w układach z dodanym tłuszczem w porównaniu do czystego żelu. Znajduje to swoje odbicie w niższym poziomie wartości modułu sztywności w układach z dodanym tłuszczem. Analiza dynamiki molekularnej wody pozwala stwierdzić, że obecność tłuszczu w żelu skrobi ziemniaczanej częściowo blokuje dostęp wody do łańcuchów skrobi. Molekuły wody usunięte z węzłów sieci polimerowej pokonują mniejszą, w po-równaniu do czystego żelu, barierę e02nergetyczną reorientacji. Ujawnione różnice w procesach relaksacji spinowo-spinowej dla układów zawierających różne tłuszcze wskazują, że mechanizmy wymiany spinów są różne dla tych układów. W przypadku tłuszczu wołowego przeważają oddziaływania protonów wody i protonów reszt kwasowych między sobą. W tłuszczu wieprzowym ujawnia się dodatkowo mechanizm wewnętrznych oddziaływań spinowych w obrębie grup metylowych.
eISSN:2300-6730
ISSN:1234-4125