Doğal mısır nişastasının jelatinizasyonu ve retrogradasyonu ile stearik asidin retrogradasyona etkisinin araştırılması
Research on gelatinization and retrogradation of native corn starch and effect of stearic acid on retrogradation
Yazar: EMİNE AYTUNGA ARIK
Danışman: PROF.DR. FERHUNDE ŞAHBAZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
DOĞAL MISIR NİŞASTASININ JELATİNİZASYONU VE RETROGRADASYONU İLE RETROGRADASYONA STEARİK ASİDİN ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI E. Aytunga Arık ÖZ Bu çalışma kapsamında doğal mısır nişastasının jelatinizasyon ve retrogradasyonu araştırılmıştır. Nişastanın jelatinizasyon özellikleri hem şişme ve çözünürlük davranışları incelenerek, hem de 'Diferansiyel Taramalı Kalorimetri' (DTK) yöntemi kullanılarak çalışılmıştır. Ayrıca jelatinizasyon derecesi sıcaklığın fonksiyonu olarak (50-95°C) spektrofotometrik yöntem kullanılarak belirlenmiştir. Şişme ve çözünürlük eğrileri 50-95°C aralığında belirlenmiş ve sıcaklıkla iki basamaklı değişim gösterdiği saptanmıştır. Nişastanın jelatinizasyon derecesinin de sıcaklıkla benzer bir profil vererek değişmesi nedeniyle, şişme ve çözünürlük jelatinizasyonu denetleyen olaylar olarak yorumlanmıştır. DTK, farklı nem içeriğindeki örneklerde (nişasta:nem= 1:1, 1:2 ve 1:3) jelatinizasyonun araştırılmasında kullanılmıştır. Ayrıca nişastanın tamamen jelatinize olabilmesi için gereken nem içeriği nişasta:nem= 1:3 ve jelatinizasyon entalpisi de 12.45 J/g k.n. olarak saptanmıştır. Mısır nişastasının stearik asit varlığında jelatinizasyonu da araştırılmıştır. Nişasta- stearik asit kompleksinin varlığı, farklı seviyelerde stearik asit içeren (%1.0, 2.0 ve 3.0) nişasta jellerinin çözünür fraksiyonlarının iyot spektrumları kullanılarak belirlenmiştir. Deneysel sonuçlara göre retrogradasyon analizlerinde kullanılacak stearik asit seviyesi %3.0 olarak belirlenmiştir. DTK yöntemi ile stearik asit varlığında jelatinizasyon entalpisi 17.77 J/g k.n. olarak ölçülmüştür. Mısır nişastası jellerinin retrogradasyonu, DTK yöntemi ile farklı depolama sıcaklıklarında (-10, 5, 21 °C) ve hem kontrol hem de stearik asit içeren örneklerde araştırılmıştır. Retrogradasyon endoterminin entalpi değerlerindeki artışın depolama sıcaklığına bağlı olduğu belirlenmişitr. Kontrol jelleri için en yüksek entalpi değerleri 5°C da, en düşük entalpi değerleri ise 21 °C da gözlenmiştir. Ayrıca depolama sıcaklığındaki artışın retrogradasyon endoterminin başlangıç, pik ve sonlanma sıcaklıklarının yükselmesine ve DTK endoterminin keskinleşmesine neden olduğu belirlenmiştir. Stearik asit içeren jellerin DTK termogramlarında 3 farklı endoterm ayırt edilmiştir; retrogradasyon endotermi, kompleksleşmeden kalan stearik asidin erime endotermi ve amiloz-stearik asit kompleksinin endotermi. Deneysel veriler ayrıcaAvrami Eşitliği kullanılarak incelenmiş ve hız sabiti ile sınırlayıcı entalpi değeri olmak üzere kinetik parametreler hesaplanmıştır. Kontrol jellerinde hız sabitleri ve sınırlayıcı entalpi değerleri (2-18)*102 gün"1 ve 7.8-13.2 J/g.k.n. olarak bulunmuştur. Stearik asit içeren jellerde ise hız sabitleri (9-10)*10"2 gün"1 ve sınırlayıcı entalpi değerleri 8.4-9.4. J/g k.n. olarak hesaplanmıştır. Avrami eşitliği ile ulaşılan sonuçlara göre mısır nişastasına stearik asit eklemenin retrogradasyon hızını yaklaşık 1.80 kat azalttığı saptanmıştır. Anahtar Kelimeler: mısır nişastası, stearik asit, amiloz-lipit kompleksi, retrogradasyon kinetiği. Danışman: Prof. Dr. Ferhunde Şahbaz, Hacettepe Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü

Abstract:
RESEARCH ON GELATINIZATION AND RETROGRADATION OF NATIVE CORN STARCH AND EFFECT OF STEARIC ACID ON RETROGRADATION E. Aytunga Arık ABSTRACT In this research, gelatinization and retrogradation of native corn starch were studied. The gelatinization properties of native corn starch were investigated by its swelling and solubility patterns, as well as by Differential Scanning Calorimetry (DSC). In addition the degree of gelatinization as a function of temperature was determined by a spectrophotometric method. The modes of swelling and solubility have been evaluated as a function of temperature (50-95°C) and were characterized by a double stage pattern. Swelling and solubility behaviours of corn starch displayed smilar patterns with the degree of gelatinization profile, indicating that swelling and solubility are the main processes that control gelatinization. DSC was used to study the gelatinization of starch samples with different moisture contents (starch:water =1:1, 1:2 and 1:3). The amount of water for complete gelatinization was found to be as starch:water = 1:3. The gelatinization enthalpy was determined as 12.45 J/g dry starch. The gelatinization of corn starch in the presence of stearic acid was also studied. The formation of starch-stearic acid complex was determined using iodine spectra of soluble fractions of starch gels containing different quantities of stearic acid (1.0, 2.0, 3.0%). According to the experimental results, stearic acid content of 3.0% was selected for sample preparation for retrogradation analyse. The gelatinization enthalpy of starch in the presence of stearic acid was determined as 17.77 J/g dry starch. The retrogradation of corn starch gels with or without stearic acid (control) at different storage temperatures (-10, 5, 21 °C) were investigated by DSC. It was found that the increase in enthalpy values of retrogradation endotherm during storage depended on temperature. For control gels, the highest enthalpy values were observed at 5°C and smallest at 21 °C storage temperature. Another effect of increased storage temperature was an increase in the onset, peak and conclusion temperature of retrogradation endotherm. The DSC thermograms of corn starch gels with stearic acid were also studied. With the thermograms of gels containing stearic acid, 3different endotherms were identified; retrogradation endotherm, uncomplexed stearic acid melting endotherm and amylose-stearic acid complex endotherm. The experimental data were also analysed by fitting Avrami Equation and kinetic parameters were calculated. Rate constants and limiting enthalpy values were found to be (2-18)*10"2 day'1 and 7.8-13.2 J/g dry starch for control gels and (9-10)*10"2 day"1 and 8.4-9.4. J/g dry starch for gels containing stearic acid. According to the results obtained by Avrami Equation, the addition of stearic acid slowed the retrogradation rates by a factor of approximately 1.80 with respect to the control gels. Keywords : corn starch, stearic acid, amylose-lipid complex, retrogradation kinetic. Advisor : Prof. Dr. Ferhunde Şahbaz, Hacettepe University, Department of Food Engineering IV