Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/3377
Title: The assessment of the relationship between structure and functional property of rice starch
Other Titles: การประเมินเชิงปริมาณของความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างกับสมบัติเชิงหน้าที่ของสตาร์ชข้าว
Authors: Piyarat Noosuk
Advisors: Pasawadee Pradipasena
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Subjects: Starch
Rice
Issue Date: 2003
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: In order to establish the relationships between structure and properties, the chemical composition, structural properties and functional properties of five Thai rice starches were determined. These starches were classified into 3 groups according to the true amylose content: low amylose content (1-3%, RD6 and a commercial waxy rice starch), medium amylose content (14-15%, Jasmine rice starch) and high amylose content (21-23%, Supanburi 1 and a commercial rice starch). The rice starches with low amylose and medium amylose content had an amylopectin chain ratio (ACR) of 0.25 (S-type amylopectin), while the rice starches with high amylose content had an ACR of 0.19 (L-type amylopectin). There were no significant differences in granule size (average size of 4-6 micrometre) and shape among these rice starches. For the medium and high amylose starch, the weight average molecular weights of amylose were in the range of 1.8 to 2.9 x 10[superscript 5]. The crystallinity (measured by x-ray diffraction) and ratio of short-range molecular order to amorphous (measured by infrared spectroscopy) decreased from 34.62% to 23.00% and from 0.91 to 0.72, respectively, with increasing amylose content from 1.70% to 22.70%. The functional properties, namely swelling power, water solubility index, pasting characteristics, intrinsic viscosity ([eta]), consistency index (k), and storage modulus (G') were related to the true amylose content. An increase in amylose content (from 1.70% to 22.70%) increased water solubility index (linearly from 6.01% to 26.60%), setback viscosity (exponentially from 300 to 2526 mPa.s), and G'(exponentially from 47 to 478 Pa, for 12%, w/w, measured at 1 Hz and 60 ํC). Furthermore, an increase in amylose content decreased the swelling power (linearly from 34.92 to 14.17 g swollen/g dry starch), [eta] (from 192 to 156 ml/g), and k (from 6.32 to 0.29 Pa.s[superscript n], for 5%, w/w, measured at 60 ํC and 50-1000 sec[superscript -1]). However, the breakdown viscosity, onset of pasting temperature and gelatinization temperature related to the ACR values. L-type amylopectin resulted in a lower breakdown viscosity but higher onset of pasting temperature and gelatinization temperature than S-type amylopectin. The onset concentrations (c[subscript 0]), when the granule-granule interactions occur, were 2.5%, 1.5% and 1.10% for the rice starch with high amylose, medium amylose and low amylose content, respectively. For the same amylose content, a higher loss in the short-range molecular order on gelatinisation decreased this onset concentration. In the concentration range from 6% to 15% (w/w), G' was higher than loss modulus (G") at 0.1-10 Hz, 25 ํC and 60 ํC for all rice starches, which indicates strong interactions between the components or phases. The rice starches with high amylose and medium amylose content had rubber-like gel property, while rice starch with a low amylose content was a weak gel. For the rice starches with high amylose content, G{7f2019}of the starch gel increased upon cooling, except for the RD6 starch at the lowest concentration measured (6%), which exhibited only the flow component, all others exhibited the combination of ideal elastic, retard elastic and flow components, which could be represented by the 4-element Burger model. Retrogradation was followed during storage for 100 hours at 25 ํC on gels (30%, w/w) and was found to occur for the high amylose starch only. For the initial stage of retrogradation, G' and the ratio of short-range molecular order to amorphous increased rapidly at a rate of 0.44-0.57 kPa/h and 0.001-0.002 h[superscript 1], respectively. It was suggested that the high propotion of amylopectin chains with DP is less than or equal 10 prevented retrogradation in the low and medium amylose starches.
Other Abstract: งานวิจัยนี้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและสมบัติของสตาร์ชข้าวไทย โดยการตรวจวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง และสมบัติเชิงหน้าที่ สตาร์ชข้าวที่ศึกษาสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่ม ตามปริมาณอะมิโลส ดังนี้ กลุ่มที่ 1 คือ สตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสต่ำ (1-3 %) ได้แก่สตาร์ชจากข้าวพันธุ์กข6 และสตาร์ชข้าวเหนียวทางการค้า กลุ่มที่ 2 คือ สตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสปานกลาง (14-15 %) ได้แก่สตาร์ชจากข้าวพันธุ์ดอกมะลิ 105 และ กลุ่มที่ 3 คือ สตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสสูง (21-23%) ได้แก่สตาร์ชจากข้าวพันธุ์สุพรรณบุรี 1 และสตาร์ชข้าวเจ้าทางการค้า สตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสต่ำและปานกลางมีสัดส่วนของสาย อะมิโลเพคติน (amylopectin chain ratio, ACR) เท่ากับ 0.25 (อะมิโลเพคตินเป็นชนิด "S") ส่วนสตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสสูงมี ACR เท่ากับ 0.19 (อะมิโลเพคตินเป็นชนิด "L") เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย (4-6 micrometre) และรูปร่างของเม็ดสตาร์ชจากข้าวต่างสายพันธุ์ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยโดยน้ำหนักของอะมิโลสของสตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสปานกลางและปริมาณอะมิโลสสูงมีค่าอยู่ในช่วง 1.8 ถึง 2.9 x 10[superscript 5] ปริมาณผลึกของสตาร์ชข้าวที่วัดด้วย x-ray diffraction มีค่าลดลงจาก 34.62% เป็น 23.00% และสัดส่วนของ short-range molecular order ต่อ amorphous ที่วัดด้วย infrared spectroscopy มีค่าลดลงจาก 0.91 เป็น 0.72 เมื่อปริมาณอะมิโลสเพิ่มขึ้นจาก 1.70% เป็น 22.70% ปริมาณอะมิโลสในสตาร์ชข้าวเป็นปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อสมบัติเชิงหน้าที่ซึ่งได้แก่ กำลังการพองตัว ดัชนีการละลายน้ำ ลักษณะการเกิดแป้งเปียก intrinsic viscosity ([eta]), consistency index (k) และ storage modulus (G') โดยพบว่าเมื่อปริมาณอะมิโลสในสตาร์ชข้าวเพิ่มขึ้นทำให้ดัชนีการละลายน้ำเพิ่มขึ้น (แบบเชิงเส้น จาก 6.01% เป็น 26.60%) setback viscosity เพิ่มขึ้น (แบบเอกซ์โปเนนเทียล จาก 300 เป็น 2526 mPa.s) และ G' เพิ่มขึ้น (แบบเอกซ์โปเนนเทียล จาก 47 เป็น 478 Pa สำหรับ สตาร์ชข้าวเข้มข้น 12% โดยน้ำหนัก วัดที่ 1 Hz และ 60 ํC) ขณะที่กำลังการพองตัวลดลง (แบบเชิงเส้นจาก 34.92 เป็น 14.17 g swollen/g dry starch) [eta] ลดลง (จาก 192 เป็น 156 ml/g) และค่า k ลดลง (จาก 6.32 เป็น 0.29 Pa.s[superscript n] สำหรับสตาร์ชข้าวเข้มข้น 5% โดยน้ำหนัก วัดที่ 60 ํC และ 50-1000 sec[superscript -1]) แต่ breakdown viscosity และอุณหภูมิเริ่มต้นที่ความหนืดเพิ่มขึ้นและเกิดเจลาติไนเซชันของสตาร์ชข้าวมีความสัมพันธ์กับ ACR โดยสตาร์ชข้าวที่มีอะมิโลเพคตินชนิด "L" มี breakdown viscosity ต่ำกว่า แต่มีอุณหภูมิเริ่มต้นที่ความหนืดเพิ่มขึ้นและเกิดเจลาติไนเซชันสูงกว่าสตาร์ชข้าวที่มีอะมิโลเพคตินชนิด "S" ความเข้มข้นเริ่มต้น (c[subscript 0]) ที่เม็ดสตาร์ชเริ่มเกิดอันตรกริยาต่อกันสำหรับสตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสสูง ปริมาณอะมิโลสปานกลาง และปริมาณอะมิโลสต่ำ มีค่าเท่ากับ 2.5%, 1.5% และ 1.10% ตามลำดับ แต่เมื่อเปรียบเทียบสตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสเท่ากันพบว่าสตาร์สข้าวสตาร์ชข้าวที่มีการสูญเสีย short-range molecular order ระหว่างการเกิดเจลาติไนเซชันที่สูงกว่ามี C [subscript 0] ต่ำกว่า จากการศึกษาเจลสตาร์ชข้าวที่ความเข้มข้น 6% ถึง 15% โดยน้ำหนัก ความถี่ 0.1 ถึง 10 Hz และอุณหภูมิ 25 ํ C กับ 60 ํ C พบว่า เจลสตาร์ชข้าวทั้งหมด มีค่า G' สูงกว่า loss modulus (G") แสดงว่ามีการเกิดอันตรกริยาระหว่างองค์ประกอบหรือระหว่างเฟสในสารละลายสตาร์ช เจลจากสตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสสูงและปริมาณอะมิโลสปานกลางมีลักษณะคล้าายยาง (rubber-like gel) ส่วนเจลจากสตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสต่ำมีลักษณะที่เปราะ (weak gel) นอกจากนี้ยังพบว่าสตาร์ชข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสสูงเท่านั้นได้ด้วยแบบจำลองของ Burger (4-element Burger model) ยกเว้นเจลของสตาร์ชจากข้าว RD6 ที่มีความเข้มข้น 6% โดยน้ำหนัก เท่านั้นที่แสดงสมบัติของของเหลวเพียงอย่างเดียว การเกิดรีโทรเกรเดชันของเจลสตาร์ชข้าวที่ความเข้มข้น 30% โดยน้ำหนัก ในช่วงเก็บรักษาเป็นเวลา 100 ชั่วโมง ที่ 25 ํ C พบว่าเจลสตาร์ชของข้าวที่มีปริมาณอะมิโลสสูงเท่านั้นที่เกิดรีโทรเกรเดชัน โดยในช่วงแรกของการเกิดรีโทรเกรเดชัน G' และสัดส่วน short-range molecular order ต่อ amorphous มีค่าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในอัตรา 0.44-0.57 kPa/h และ 0.001-0.002 h[superscript -1] ตามลำดับ ผลการวิจัยบ่งชี้ว่าสตาร์ชที่มีอะมิโลเพคตินชนิด "S" ช่วยป้องกันการเกิดรีโทรเกรเดชัน
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2003
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Food Technology
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/3377
ISBN: 9741739931
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Piyarat_2.pdf3.04 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.