Thermo-kinetic analysis of corn grain fat using differential scanning calorimetry

DSC, czyli różnicowa kalorymetria skaningowa jest jedną z metod termoanalitycznych, pozwalającą na oznaczenie parametrów utleniania bez udziału środków chemicznych. Celem pracy było określenie parametrów termokinetycznych tłuszczu wyekstrahowanego z ziaren kukurydzy, a także zbadanie stabilności oksydatywnej z wykorzystaniem testu różnicowej kalorymetrii skaningowej. Badania przeprowadzono, wykorzystując dynamiczną opcję pracy aparatu, stosując następujące szybkości ogrzewania próbek: 4 K/min, 5 K/min, 7,5 K/min, 10 K/min, 12,5 K/min, 15 K/min. Wartości energii aktywacji i współczynnika przedpotęgowego Z wyznaczono, wykorzystując metodę Ozawy-Flynn-Walla. Tłuszcz kukurydziany charakteryzuje się wysoką stabilnością oksydatywną i wysokimi wartościami temperatur rozpoczęcia procesu utleniania. Wartość energii aktywacji temperatury maksymalnej jest niższa niż temperatury onset. Podobną prawidłowość zaobserwowano w przypadku wartości współczynnika przedpotęgowego Z.DSC (Differential Scanning Calorimetry) is one of the thermo-analytical methods, which allow to measure parameters of oxidation with no chemical substances used. The objective of this study was to measure thermo-kinetic parameters of fat extracted from corn grains, as well as to research into oxidative stability by a differential scanning calorimetry test. Whilst carrying out the research, a dynamic option of the apparatus was used, and the following rates of heating the samples were applied: 4 K/ min, 5 K/min, 7,5 K/min, 10 K/min, 12,5 K/min, and 15 K/min. The values of activation energy and of pre-exponential factor were calculated by the Ozawa-Flynn-Wall method. Fat from corn grains is characterized by a high oxidative stability and high starting (onset) temperatures of oxidation process. The value of activation energy at the maximum temperature is lower than at the onset temperature. The same regularity was found in the case of pre-exponential factor

Właściwości użytkowe modyfikowanego mleka w proszku

The aim of the study was investigation of the influence of raw material composition and agglomeration on functional properties of infant milk powder. Technological methods included three processes: mixing, agglomeration and drying. 15% aqueous solution of lactose and 20% aqueous solution of maltodextrin were used as wetting liquids for the agglomeration. Analysis of functional properties included: particle size, bulk density, Hausner ratio, Carr index, flowability as the pouring time, angle of repose, wettability and solubility. Wet agglomeration of powdered mixtures caused an increase of particle size and it made possible to obtain agglomerates with good flowability and wettability, and reduced bulk density. Wet agglomeration with 15% aqueous solution of lactose, compared with the agglomeration by using 20% aqueous solution of maltodextrin as the wetting liquid, improved the wettability of the obtained agglomerates. The agglomeration of modified milk powder, without milk fat (whole milk powder), resulted in obtaining agglomerates with instant properties.W pracy przedstawiono wpływ składu surowcowego i aglomeracji na właściwości funkcjonalne otrzymywanych aglomeratów na przykładzie modyfikowanego mleka w proszku. Metody technologiczne obejmowały trzy procesy: mieszanie, aglomerację i suszenie. W procesie aglomeracji zastosowano 15% wodny roztwór laktozy i 20% wodny roztwór maltodekstryny jako ciecze zwilżające. Analiza właściwości użytkowych modelowych mieszanin i utworzonych na ich podstawie aglomeratów obejmowała: rozmiar cząstek, gęstość nasypową, współczynnik Hausnera i Carra, sypkość jako czas wysypu, kąt nasypu, zwilżalność i indeks rozpuszczalności. Aglomeracja nawilżeniowa badanych mieszanin wpłynęła na wzrost rozmiaru cząstek oraz otrzymanie aglomeratów o dobrej sypkości i zwilżalności, jak też o obniżonej gęstości nasypowej. Aglomeracja nawilżeniowa 15% wodnym roztworem laktozy, w porównaniu z aglomeracją przy zastosowaniu 20% wodnego roztworu maltodekstryny jako cieczy nawilżającej, wpłynęła na poprawę zwilżalności otrzymanych aglomeratów. Aglomeracja modyfikowanego mleka w proszku, w którym nie występowało mleko tłuste, spowodowała uzyskanie właściwości instant przez utworzone aglomeraty

Thermal stability of linoleic acid - beta-cyclodextrin inclusion complexes

Kwas linolowy, jako kwas wielonienasycony, jest szczególnie narażony na niekorzystne przemiany związane z utlenianiem. W wyniku procesów oksydacyjnych powstaje wiele szkodliwych dla zdrowia substancji, tj. pierwotne i wtórne produkty reakcji utleniania. Niektóre z nich są odpowiedzialne za powstawanie zjełczałego, niepożądanego zapachu i smaku żywności. Istnieje zatem potrzeba poszukiwania skutecznych metod poprawiających stabilność oksydatywną polienowych kwasów tłuszczowych i jednocześnie korzystnie wpływających na jakość spożywanych tłuszczów. W pracy wykorzystano zdolność -cyklodekstryny do tworzenia kompleksów typu „gospodarz-gość” z innymi związkami. Badania potwierdziły możliwość utworzenia trwałych kompleksów inkluzyjnych pomiędzy kwasem linolowym a -cyklodekstryną. Uzyskane wyniki dot. próbek przetrzymywanych w wysokiej temperaturze wykazały znaczną poprawę stabilności kwasu linolowego w postaci kompleksu z -cyklodekstryną w porównaniu z kwasem linolowym niezwiązanym w kompleks, w przypadku którego zaobserwowano znaczne ilości produktów degradacji badanego kwasu polienowego.Linoleic acid (LA) being an unsaturated fatty acid is particularly exposed to disadvantageous, oxidation-linked changes. As a result of oxidative processes, many detrimental substances, i.e. primary and secondary products of oxidation, are produced that have a harmful impact on health. Some of them are responsible for the rancid, undesirable smell and taste of food products. Therefore, it is necessary to search effective methods that improve the oxidative stability of polyunsaturated fatty acids, and, concurrently, positively impact the quality of eaten fats. In this paper, the ability was utilized of β-cyclodextrin to form host-guest complexes with other compounds. The results of the research confirmed the possibility to form stable inclusion complexes between the linoleic acid and β-cyclodextrin. Regarding the samples kept at a high temperature, the results obtained showed a significant improvement of the stability of linoleic acid in the form of a complex with β-cyclodextrin compared to the non-encapsulated linoleic acid; in the case of the latter, considerable amounts of products were found that were formed during the degradation of polyene acid under analysis

Properties and in vitro digestibility of buckwheat starch compared to wheat starch

Produkty z udziałem mąki gryczanej charakteryzują się dobrą wartością odżywczą i obecnością składników o działaniu prozdrowotnym, w tym niskim indeksem glikemicznym. Cechy te mogą być przydatne w projektowaniu nowych produktów z udziałem ziarniaków gryki. Celem pracy było porównanie wybranych właściwości wyizolowanej skrobi z gryki z właściwościami mąki gryczanej oraz skrobi pszennej. Wykazano, że ze względu na ponad 10-krotnie mniejszą wielkość ziarenek skrobi gryczanej w stosunku do skrobi pszennej ich właściwości znacznie się różnią, pomimo że obie mają ten sam typ struktury polimorficznej i podobną zawartość amylozy. Skrobia gryczana charakteryzowała się większą temperaturą i entalpią przemiany kleikowania niż skrobia pszenna. W przypadku mąki gryczanej obserwowano jeszcze większe wartości temperatury przemiany kleikowania oraz niskie wartości siły pęcznienia i zdolności rozpuszczania amylozy, co wynika prawdopodobnie z obecności białek na powierzchni ziarenek skrobi. Te właściwości wpłynęły na podatność skrobi na trawienie. Skrobia w mące gryczanej (surowej) charakteryzowała się dużym udziałem frakcji opornej (RS), ale po wyizolowaniu skrobi z mąki udział RS był znikomy – mniejszy niż w skrobi pszennej. Po gotowaniu udział skrobi szybko trawionej w mące i w wyizolowanej skrobi był na zbliżonym poziomie. Po skleikowaniu udział RS był większy w skrobi gryczanej niż w pszennej, co wskazuje na większą podatność tej skrobi na retrogradację.Products containing buckwheat flour are characterized by a good nutritional value and pro-health substances contained therein as well as by a low glycemic index. Those features can be useful when designing new products containing buckwheat grains. The objective of the research study was to compare some selected properties of starch isolated from buckwheat with the features of buckwheat flour and wheat starch. It has been proved that, because the size of buckwheat starch granules is more than 10 times smaller than that of wheat starch, their properties vary widely, although the two starches have the same type of polymorphic structure and a similar content of amylose. The buckwheat starch had a higher gelatinization temperature and its enthalpy of gelatinization transition was higher than that of the wheat starch. In the case of the buckwheat flour, even higher values of gelatinization transition temperatures were recorded as were low values of swelling power and amylose leaching ability, which, likely, resulted from the presence of proteins on the surface of starch granules. Those properties affected the digestibility of starch. The starch in the buckwheat (raw) flour was characterized by a high content of resistant starch (RS); however, after it was isolated from the flour, the content of RS was insignificant and lower than that in the wheat starch. After cooking, the percentage contents of rapidly digested starch in the flour and in the isolated starch were at a similar level. After gelatinization, the content of RS was higher in the buckwheat than in the wheat starch; this fact indicated that the susceptibility of buckwheat starch to retrogradation was higher than that of the wheat starch

The assessment of selected properties of starch isolated from quinoa seeds

Celem pracy była ocena wybranych właściwości skrobi z komosy ryżowej uprawianej w Polsce w porównaniu do skrobi wyizolowanej z nasion komosy pochodzącej z Peru oraz z pszenicy. W skrobiach oznaczano podstawowy skład chemiczny, zbadano ich pęcznienie (SP) i rozpuszczanie amylozy (AML), synerezę, zdolność emulgowania (EC), właściwości termiczne i strawność skrobi in vitro. Różnice między skrobią z różnych komos były głównie wynikiem różnej zawartości amylozy – skrobia z komosy czerwonej o najmniejszej zawartości amylozy (3,3%) cechowała się najniższą temperaturą przemiany, najmniejszą synerezą oraz najlepszą zdolnością emulgowania. Skrobia z komosy uprawianej w Polsce miała bardzo słabą zdolność emulgowania, ale dużą stabilność żeli podczas przechowywania. Wyznaczone wartości przewidywanego indeksu glikemicznego wskazują, że zastępowanie skrobi pszennej skrobią z komosy w produktach poddawanych obróbce termicznej nie będzie powodowało obniżenia ich indeksu glikemicznego.The use of quinoa seeds for consumption can be hindered by the significant saponin content. These seeds could be used to obtain starch, but its properties depend on the seed variety, amylose content, and growth conditions. Therefore, the aim of this study was to evaluate selected properties of starch from quinoa cultivated in Poland as compared to starch isolated from seed originating from Peru and wheat starch. The starch was isolated from seeds of white (QW), black (QB) and red (QR) quinoa originating from Peru, and from seeds of the white quinoa grown in Poland (QWPL). Comparative material was commercial wheat starch (PS). Starch samples were subject to determinations of moisture, protein, ash, and amylose contents, as well as microscopic examinations. Swelling power (SP) and amylose leaching (AML) during heating of starch solutions, syneresis, emulsifying capacity (EC), thermal properties of starch using differential scanning calorimetry (DSC), and starch digestibility in vitro were also tested. The quinoa starches were characterized by very small granule size and large differences in amylose content (3.3–15.6% d.m.). These two factors determined the properties of quinoa starch. The small size quinoa starch grains have caused that it was rapidly digested in the native state and its predicted glycemic index (pGI) ranged from 86.6 (QWPL) to 93.1 (QW), while that for wheat starch 65.3. Due to the small size granules, quinoa starch also has emulsifying properties in contrast to wheat starch, but this property was dependent on other factors, among others, amylose content. The largest value of EC characterized QR starch (41.2) with the lowest amylose content (3.3%). The QR starch was characterized by the lowest transition temperature, low syneresis, but the greatest swelling power and leaching amylose indicating weak interactions (within the granule interior) between amylose–amylopectin chains. The QWPL starch was characterized by weakest emulsifying capacity, relatively high gel stability during storage, and lowest digestibility in the native state as compared to the other quinoa starches. The studies of digestibility of gelatinized starch showed that relative to native starches, the pGI value of starch from QB and from QR slightly decreased, but it was greater or at the same level as in wheat starch. Recorded pGI value indicates that replacing the wheat starch with quinoa starch in products subjected to heat treatment will not cause a reduction in their glycemic index

Using binding feature of beta-lactoglobulin to bind cholecalcyferol

Wzbogacanie żywności w witaminę D₃ (cholekalcyferol), ze względu na jej rozpuszczalność w tłuszczach, odbywa się zazwyczaj z zastosowaniem nośników będących pochodnymi tłuszczów. Sekwencja aminokwasów w łańcuchu β-laktoglobuliny oraz wyniki badań struktury przestrzennej pozwalają na zakwalifikowanie jej do rodziny lipokalin. Stwarza to możliwości wykorzystania β-laktoglobuliny jako nośnika witaminy D₃ w produktach o zmniejszonej zawartości tłuszczu. Zakres pracy obejmował uzyskanie połączeń kompleksowych β-laktoglobulina - witamina D₃ i otrzymanie preparatu w postaci proszku. Zastosowano suszenie rozpyłowe oraz suszenie sublimacyjne, jako metody najczęściej zalecane w przemyśle spożywczym do suszenia substancji termolabilnych. Następnie określono poziom witaminy D₃ w uzyskanych kompleksach metodą HPLC i oceniono wpływ zastosowanego procesu technologicznego na zawartość witaminy w produktach. Badania potwierdziły możliwość utworzenia kompleksów β-laktoglobuliny z witaminą D₃. Poziom cholekalcyferolu w próbkach suszonych rozpyłowo był zbliżony do zawartości witaminy D₃ w próbce liofilizowanej. Stwierdzono istotny wpływ strumienia podawania surowca oraz brak wpływu temperatury procesu suszenia rozpyłowego na zawartość witaminy D₃ w otrzymanych kompleksach.Fortifying food with a fat-soluble vitamin D₃ (cholekalcyferol) is usually carried out using some carriers that are fat derivatives. Based on the amino-acid sequence in β-lactoglobulin (β-LG) chain and on the results of research into its 3-dimensional structure, the β-lactoglobulin can be classified into a family of lipocalins. Consequently, it is possible to use β-lactoglobulin as a carrier of vitamin D₃ in food products with a reduced fat content. Under the scope of study, complex compounds of β-lactoglobulin with vitamin D₃ were developed and a preparation in the form of powder was produced. Spray drying and freeze drying processes were applied since those two methods are most frequently recommended in food industry to dry thermo-changeable substances. Next, using an HPLC analysis, the content of vitamin D₃ was determined in the complex compounds developed, and the assessment was performed of the effect of the technological process applied on the content of vitamin D₃ in the products. The research results confirmed the potential of producing complexes of β-lactoglobulin with cholecalciferol. The level of cholecalciferol in the spray- dried samples was comparable to the level of D₃ in the freeze-dried sample. It was found that the material feed flux impacted the content of vitamin D₃ in the complex compounds developed, whereas the process temperature during spray-drying was found to have no impact on the content of vitamin D₃ therein

Assessment of linoleic acid oxidation parameters using differential scanning calorimetry

Szczególną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu organizmu człowieka odgrywają niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe - kwas linolowy i -linolenowy. Jako kwasy wielonienasycone są narażone na utlenianie, na skutek czego tracą aktywność biologiczną. W wyniku ich rozpadu powstaje wiele szkodliwych dla zdrowia substancji, tj. pierwotnych i wtórnych produktów reakcji utleniania. Związki te odpowiedzialne są za powstawanie zjełczałego zapachu i smaku produktów spożywczych. Dlatego tak istotne jest badanie odporności na utlenianie, jako podstawowego wyznacznika przydatności żywieniowej i technologicznej tłuszczów. Zakres pracy obejmował określenie parametrów termokinetycznych kwasu linolowego z wykorzystaniem testu różnicowej kalorymetrii skaningowej oraz ocenę stabilności oksydatywnej badanego kwasu. W badaniach wykorzystano dynamiczną opcję pracy aparatu DSC, stosując następujące szybkości ogrzewania próbek: 4 K/min; 5 K/min; 7,5 K/min; 10 K/min; 12,5 K/min; 15 K/min. Pomiary nieizotermicznego utleniania kwasu linolowego prowadzone z użyciem skaningowego kalorymetru różnicowego pozwoliEssential unsaturated fatty acids: linoleic and α-linolenic play a specific role in the proper functioning of human body. As polyunsaturated acids, they are exposed to oxidation, and, as a result, they loose their biological activity. As a consequence of their degradation, many health-destructive substances are formed, i.e. the primary and secondary oxidation products. Those compounds are responsible for the rancid smell and taste of food products. Therefore, it is so important to assess the oxidative stability since it is the main indicator of the wholesomeness and technological usefulness of fats. The scope of the paper included the determination of thermo-kinetic parameters of linoleic acid using a differential scanning calorimetry test, as well as the assessment of oxidative stability of the acid analyzed. A dynamic option of DSC apparatus was used in the analysis and the following rates of heating samples were applied: 4 K/min; 5 K/min; 7.5 K/min; 12.5 K/min; 15 K/min. The non-isothermal process of linoleic acid oxidation was measured using a differential scanning calorimeter; owing to this, it was possible to efficiently determine the activation energy, pre-exponential factor, and the reaction-rate constant

Effect of enzymatic interesterification on nutritional value of fat used to bake cookies for children

Celem pracy było określenie wpływu przeestryfikowania enzymatycznego na jakość tłuszczu, na bazie którego wypieczono ciastka przeznaczone dla małych dzieci. Mieszaninę tłuszczu mlecznego, oleju rzepakowego i koncentratu oleju rybnego (4 : 5 : 1) poddano enzymatycznemu przeestryfikowaniu, wykorzystując preparat Lipozyme RM IM. Na bazie otrzymanego przeestryfikowanego tłuszczu wypieczono ciastka. W przeestryfikowanej mieszaninie oraz w tłuszczu wyekstrahowanym z ciastek stwierdzono obecność kwasów pochodzących z tłuszczu mlecznego oraz długołańcuchowych niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych: eikozapentaenowego (EPA) i dokozaheksaenowego (DHA). Ich zawartość w mieszaninie przeestryfikowanej wynosiła: EPA – 1,48 %, a DHA – 1,66 %, natomiast w tłuszczu z ciastek było 1,29 % EPA i 1,42 % – DHA. Otrzymane produkty przeestryfikowania oraz tłuszcz wyekstrahowany z ciastek charakteryzowały się składem kwasów tłuszczowych oraz strukturą triacylogliceroli zbliżoną do tłuszczu mleka matki. Kwas palmitynowy w ponad 60 % zestryfikowany był w pozycji wewnętrznej triacylogliceroli, natomiast kwasy nienasycone – w pozycjach zewnętrznych.The objective of the research study was to determine the effect of enzymatic interesterification on the quality of fat used to bake cookies for young children. A mixture of milkfat, rapeseed oil, and fish oil concentrate (4 : 5 : 1) was enzymatically interesterified with the use of a Lipozyme RM IM preparation. The cookies were baked on the basis of the interesterified fat. In the interesterified mixture and in the fat extracted from the cookies, fatty acids were found, which originated from milkfat and from the long-chain polyunsaturated fatty acids: eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). Their amounts in the interesterified mixture were, respectively: EPA - 1.48 % and DHA - 1.66 % DHA; their amounts in the fat from cookies were, respectively: EPA - 1.29 % and DHA - 1.42 %. The interesterification products produced and the fat extracted from the cookies were characterized by the fatty acid composition and structure of triacyglycerols similar to that in human milkfat. More than 60% of palmitic acid was esterified in the internal position of triacyglicerols, whereas the unsaturated fatty acids - in the external positions

Influence of agglomeration and coating on oxidation stability of essential unsaturated fatty acids of powered baby formulas

Odżywki w proszku dla niemowląt są to mieszaniny wieloskładnikowe. Celem pracy było zbadanie wpływu aglomeracji i powlekania na stabilność niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych w odżywkach w proszku dla niemowląt. Badany materiał stanowiły następujące produkty: mleko w proszku odtłuszczone, preparaty niezbędnych nienasyconych kwa-sów tłuszczowych: Ropufa’’10’’ n-3, Food Powder S/SD i Ropufa’’10’’ n-6, Food Powder. Przed-miotem badań były: mieszaniny, ich aglomeraty przed i po powleczeniu. Dla każdej z nich określono skład kwasów tłuszczowych metodą chromatografii gazowej. Analiza proszków została wykona-na przy użyciu skaningowego kalorymetru różnicowego – DSC. Sporządzono termogramy trzech odżywek i odtłuszczonego mleka w proszku. Na podstawie przebiegu krzywych można zaobserwować odpowiednie piki przemian fazowych w termogramach analizowanych odżywek. Procesy aglomeracji i powlekania nie wpływają znacząco na obniżenie zawartości niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych.Powdered baby formulas are multicomponent systems. The aim of the work was the analysis of the influence of agglomeration and coating on the stability of essential unsaturated fatty acids in powdered baby formulas. The following products were the experimental samples: skimmed milk powder, preparations of essential unsaturated fatty acids: Ropufa’’10’’ n-3, Food Powder S/SD and Ropufa’’10’’ n-6, Food Powder. Initial baby formula, agglomerated formula and coated one were subjected to the study. Fatty acids composition was determined by Gas Chromatography. Powdered baby formulas were also tested by differential scanning calorimeter (DSC). Thermograms of baby formulas and skimmed milk powder were determined. Peaks of phase transitions were observed in baby formulas thermograms. Agglomeration and coating processes had insignificant influence on essential unsaturated fatty acids composition

Attempt to enhance milk fat with EPA and DHA acids

Przeestryfikowanie to jedna z metod modyfikacji tłuszczów. Pozwala ona uzyskać produkty o z góry założonej strukturze lipidów. Celem pracy było wzbogacanie tłuszczu mlecznego kwasami EPA i DHA. Przedmiotem badań był tłuszcz mleczny (MF) oraz koncentrat kwasów n-3 (ROPUFA). Mieszaninę tych tłuszczów o składzie masowym 2 : 1 (MF : ROPUFA) poddano przeestryfikowaniu w obecności preparatu Lipozyme RM IM w temp. 50 i 80 ℃, przez 2 i 8 h. W przeestryfikowanych mieszaninach stwierdzono obecność kwasów pochodzących zarówno z tłuszczu mlecznego, jak i koncentratów n-3, w tym kwasów EPA i DHA. Uzyskane mieszaniny tłuszczowe mogą być surowcem do produkcji odżywek dla niemowląt i małych dzieci.Interestrification is one of the fat modification methods. This method makes it possible to produce products having a predetermined structure of lipids. The objective of the papers was to enrich milk fat with EPA and DHA acids. The research comprised a milk fat and a concentrate of n-3 fatty acids (ROPUFA). A blend of those fats, MF to ROPUFA rate being 2:1, was interesterified for 2 and 8 hours, at a temperature of 50 and 70 ℃, in the presence of an enzymatic preparation Lipozyme RM IM. It was found that fatty acids were present in the interesterified blends derived from both the milk fat and the concentrates of n-3 fatty acids, including EPA and DHA acids. The blends of fats obtained can be used to produce baby foods for infants and small children