Comparison of Thermal and Viscoelastic Properties of Four Waxy Starches and the Effect of Added Surfactant

The waxy starches used in this investigation (maize (WM), barley (WB) and two rice starches RD4 and IR29) showed different gelatinization temperatures (GT) and enthalpies (ΔHG) measured with differential scanning calorimetry (DSC). The differences in GT and ΔHG could only partially be related to X-ray crystallinity. The high GT waxy starches WM and RD4 retrograded to a greater extent measured with DSC and the order of increased retrogradation agreed well with the order of X-ray crystallinity of the retrograded waxy starches. The melting temperature (TC) of the retrograded waxy starches in contrast to GT was very similar for all starches. This indicates that the temperature of the glass transition (Tg) of the amorphous regions in the starch granules controlled the onset GT and perhaps also the extent of retrogradation. Addition of cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) decreased the extent of retrogradation more than 45% compared to the melting enthalpy (ΔHC) of the waxy starches without CTAB addition. The rice starch RD4 was most affected by the CTAB addition, and the WM starch the least. The viscoelastic behaviour in the temperature interval 25–90°C of 12%(w/w) gels differed between the waxy starches. The WB starch gels showed the highest storage modulus (G′) value and the lowest phase angle (δ), i. e. strongest and least viscous gels. The WM starch gels showed the lowest G′ value and the highest δ. The rice starches were in between with the RC4 starch (high GT) showing higher G′ value and lower δ than the IR29 (low GT). The viscoelastic parameters changed only slightly with increased temperature. The addition of CTAB to the waxy starch gels changed the viscoelastic behaviour of the stronger and less viscous starch gels of the WB and RD4 as their G′ value decreased and δ increased with increased temperature. The effect on WM and IR29 was only small. Vergleich der thermischen und viskoelastischen Eigenschaften von vier wachsigen Starken und die Wirkung zugesetzter oberflachenaktiver Stoffe. Die in dieser Untersuchung verwendeten wachsigen Starken (Mais-(WM), Gersten-(WB) und zwei Reisstarken RD4 und IR29) zeigten verschiedene Verkleisterungstemperaturen (GT) und Enthalpien (ΔHG) bei der Messung mittels Differential-Raster-Calorimetrie (DSC). Die Unterschiede in den GT und ΔHG konnten nur teilweise auf die Rontgen-Kristallinitat bezogen werden. Die wachsigen Starken mit hohem GT, WM und RD4, retrogradierten nach der DSC-Messung in starkerem Mase, und die Reihenfolge der zunehmenden Retrogradation stimmte gut mit der Reihenfolge der Rontgen-Kristallinitat der retrogradierten wachsigen Starken uberein. Die Schmelztemperatur (TC) der retrogradierten wachsigen Starken war im Gegensatz zur GT bei allen Starken sehr ahnlich. Das bedeutet, das die Temperatur des Glasuberganges (Tg) der amorphen Bereiche in den Starkekornern die Anfangs-GT und vielleicht auch das Ausmas der Retrogradation kontrolliert. Der Zusatz von Cetyl-Trimethylammoniumbromid (CTAB) verringerte die Retrogradation um mehr als 45% im Vergleich zur Schmelzenthalpie (ΔHC) der wachsigen Starken ohne CTAB-Zusatz. Die Reisstarke RD4 wurde am meisten durch den CTAB-Zusatz beeinflust und die WM-Starke am wenigsten. Das viskoelastische Verhalten im Temperaturintervall 25–90°C von 12%igen (w/w) Gelen unterschied sich bei den wachsigen Starken. Die WB-Starkegele zeigten den hochsten Lagerungsmodulwert (G′) und den geringsten Phasenwinkel (δ), d. h. die starksten und am wenigsten viskosen Gele. Die WM-Starkegele zeigten den niedrigsten G′-Wert und den hochsten δ. Die Reisstarken lagen in der Mitte zwischen der RD4-Starke (hohe GT) und zeigten hohere G′-Werte und niedrigere δ als die IR29 (niedrige GT). Die viskoelastischen Parameter veranderten sich mit steigender Temperatur nur wenig. Der Zusatz von CTAB zu den wachsigen Starkegelen veranderte das viskoelastische Verhalten der starker oder weniger stark viskosen Starkegele der WB und RD4, wenn deren G′-Wert sich verringerte und ihr δ mit steigender Temperatur zunahm. Die Wirkung auf WM und IR29 war nur gering.