scholarly journals Understanding the Properties of Starch in Potatoes (Solanum tuberosum var. Agria) after Being Treated with Pulsed Electric Field Processing

Foods ◽  
2019 ◽  
Vol 8 (5) ◽  
pp. 159 ◽  
Author(s):  
Setya B.M. Abduh ◽  
Sze Ying Leong ◽  
Dominic Agyei ◽  
Indrawati Oey
Keyword(s):  
Solanum Tuberosum ◽  
Electric Field ◽  
Light Microscopy ◽  
Electric Fields ◽  
Potato Starch ◽  
Potato Tissue ◽  
Scanning Calorimetry ◽  
Starch Properties ◽  
Polarised Light

The purpose of this study was to investigate the properties of starch in potatoes (Solanum tuberosum cv. Agria) after being treated with pulsed electric fields (PEF). Potatoes were treated at 50 and 150 kJ/kg specific energies with various electric field strengths of 0, 0.5, 0.7, 0.9 and 1.1 kV/cm. Distilled water was used as the processing medium. Starches were isolated from potato tissue and from the PEF processing medium. To assess the starch properties, various methods were used, i.e., the birefringence capability using a polarised light microscopy, gelatinisation behaviour using hot-stage light microscopy and differential scanning calorimetry (DSC), thermal stability using thermogravimetry (TGA), enzyme susceptibility towards α-amylase and the extent of starch hydrolysis under in vitro simulated human digestion conditions. The findings showed that PEF did not change the properties of starch inside the potatoes, but it narrowed the temperature range of gelatinisation and reduced the digestibility of starch collected in the processing medium. Therefore, this study confirms that, when used as a processing aid for potato, PEF does not result in detrimental effects on the properties of potato starch.

Valorisation of renewable resources produced by sugarcane mills and oilseed processing industries via microbial and enzymatic processes for the production of fumaric acid, wax esters, biolubricants and oleogels

2018 ◽  
Author(s):  
Αικατερίνη Παπαδάκη
Keyword(s):  
Differential Scanning Calorimetry ◽  
Light Microscopy ◽  
Fumaric Acid ◽  
Renewable Resources ◽  
Free Amino ◽  
Amino Nitrogen ◽  
Scanning Calorimetry ◽  
Novozyme 435 ◽  
Polarised Light ◽  
Oilseed Processing

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εστίασε στην επεξεργασία πρώτων υλών της βιομηχανίας τροφίμων, όπως ακατέργαστη ζάχαρη, μελάσα, σογιάλευρο και παράπλευρα ρεύματα από την επεξεργασία εξευγενισμού των βρώσιμων ελαίων, στα πλαίσια ανάπτυξης καινοτόμων βιοδιυλιστηρίων. Ο στόχος ήταν η ανάπτυξη των κατάλληλων βιοδιεργασιών που θα οδηγήσουν στην παραγωγή νέων προϊόντων βιο-οικονομίας, με ευρεία εφαρμογή στη βιομηχανία τροφίμων. Ειδικότερα, πραγματοποιήθηκε ποσοτικός προσδιορισμός της χημικής σύστασης των πρώτων υλών με σκοπό να προσδιοριστούν τα κυριότερα συστατικά αυτών, όπως ελεύθερα σάκχαρα, άζωτο, πρωτεΐνη, φαινολικά συστατικά, τέφρα, περιεκτικότητα σε νερό, ιχνοστοιχεία και διαιτητικές ίνες. Με βάση τη χημική σύσταση των πρώτων υλών επιλέχθηκαν οι κατάλληλες μέθοδοι επεξεργασίας και αξιοποίησης αυτών για την βιοτεχνολογική παραγωγή ενδιάμεσων προϊόντων, όπως μικροβιακά λιπίδια, και πρόσθετων και βιολειτουργικών συστατικών τροφίμων, όπως φουμαρικό οξύ και καροτενοειδή. Επίσης, στο τελικό στάδιο της μελέτης παρήχθησαν καινοτόμα προϊόντα με ευρεία εφαρμογή στη βιομηχανία τροφίμων, όπως εστέρες λιπαρών οξέων και ελαιοπηκτές. Το πρώτο στάδιο της μελέτης εστίασε στην επεξεργασία του σογιαλεύρου με ενζυμικές βιοδιεργασίες, με στόχο την αξιοποίηση των πρωτεϊνών του σογιαλεύρου για την παραγωγή θρεπτικού μέσου κατάλληλου για μικροβιακές ζυμώσεις. Η διεργασία αυτή περιελάμβανε την παραγωγή ακατέργαστων πρωτεολυτικών ενζύμων μέσω ζύμωσης στερεής κατάστασης και χρήση των ενζύμων αυτών για την υδρόλυση του σογιαλεύρου. Η ενζυμική υδρόλυση βελτιστοποιήθηκε όσον αφορά τη θερμοκρασία υδρόλυσης και την αρχική ενζυμική ενεργότητα. Το παραχθέν υδρόλυμα σογιαλεύρου αξιολογήθηκε μέσω του χημικού προσδιορισμού του αζώτου των ελεύθερων αμινομάδων των αμινοξέων και των πεπτιδίων (free amino nitrogen - FAN) και του ανόργανου φωσφόρου.Το υδρόλυμα σογιαλεύρου χρησιμοποιήθηκε ως θρεπτικό μέσο στην προκαλλιέργεια ανάπτυξης του μυκητιακού στελέχους Rhizopus arrhizus NRRL 2582 με στόχο τη βιοτεχνολογική παραγωγή φουμαρικού οξέος. Σε αυτό το στάδιο της μελέτης πραγματοποιήθηκαν ασυνεχείς και ημι-συνεχείς ζυμώσεις σε αναδευόμενες φιάλες χρησιμοποιώντας διαφορετικές πρώτες ύλες, όπως μείγμα εμπορικής γλυκόζης-φρουκτόζης, ακατέργαστη ζάχαρη και μελάσα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μεγαλύτερη παραγωγή φουμαρικού οξέος (40 g/L) με απόδοση 0,86 g/g επιτεύχθηκε στο υπόστρωμα ακατέργαστης ζάχαρης. Ο συνδυασμός υδρολύματος σογιαλεύρου και μελάσας δεν επέφερε ανάλογα αποτελέσματα, καθώς ο μεταβολισμός του μύκητα R. arrhizus στράφηκε προς την παραγωγή αιθανόλης. Επιπρόσθετα, ο ποσοτικός προσδιορισμός της σύστασης της μελάσας έδειξε ότι περιέχει σημαντικές ποσότητες συγκεκριμένων φαινολικών συστατικών και αυξημένη περιεκτικότητα ιχνοστοιχείων που επηρεάζουν το μεταβολισμό των μυκήτων του γένους Rhizopus. Στη συνέχεια μελετήθηκε η δυνατότητα παραγωγής μικροβιακών λιπιδίων και καροτενοειδών από την ζύμη Rhodosporidium toruloides DSM 4444. Κατά την μελέτη ασυνεχών ζυμώσεων που πραγματοποιήθηκαν σε αναδευόμενες φιάλες με υπόστρωμα ακατέργαστης ζάχαρης, η μεγαλύτερη παραγωγή μικροβιακών λιπιδίων ήταν 8,1 g/L με 23,8 g/L ξηρή κυτταρική μάζα. Ακολούθησαν ασυνεχείς ζυμώσεις με στόχο την μελέτη της επίδρασης διαφορετικών θρεπτικών συστατικών (π.χ. φωσφορικών αλάτων και ιχνοστοιχείων) στην παραγωγή μικροβιακών λιπιδίων. Τα καλύτερα αποτελέσματα (12,7 g/L συγκέντρωση μικροβιακών λιπιδίων με 59% κ.β. λιποπεριεκτικότητα) σημειώθηκαν με την προσθήκη τόσο των φωσφορικών αλάτων όσο και του μείγματος των ιχνοστοιχείων. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν ημι-συνεχείς ζυμώσεις σε βιοαντιδραστήρα σε υπόστρωμα μελάσας με χρήση εμπορικών πηγών αζώτου ή υδρολύματος σογιαλεύρου. Η χρήση υδρολύματος σογιαλεύρου σε ημι-συνεχείς ζυμώσεις οδήγησε στη μεγαλύτερη παραγωγή μικροβιακών λιπιδίων (18,4 g/L) με ταυτόχρονη παραγωγή καροτενοειδών με μέγιστη περιεκτικότητα 88,9 μg/g ξηρής κυτταρικής μάζας.Ακολούθως, η ερευνητική μελέτη επικεντρώθηκε στην παραγωγή διαφόρων χημικών προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας, ως καινοτόμες εφαρμογές της χρήσης μικροβιακών λιπιδίων αλλά και της αξιοποίησης και επεξεργασίας των παράπλευρων ρευμάτων που προκύπτουν από τον εξευγενισμό των φυτικών ελαίων. Αρχικά, η ενζυμική μετατροπή των μικροβιακών και φυτικής προέλευσης λιπιδίων για την παραγωγή εστέρων μελετήθηκε με την χρήση ελαϊκής, παλμιτικής και βεχενυλικής αλκοόλης. Οι εστέρες αυτοί που παράγονται από αλκοόλες μεγάλης ανθρακικής αλυσίδας ονομάζονται κηροί. Πραγματοποιήθηκε βελτιστοποίηση της ενζυμικής διεργασίας ως προς την θερμοκρασία και την αρχική ενζυμική ενεργότητα με χρήση εμπορικών (Novozyme 435, Lipozyme) και μη εμπορικών λιπασών, που οδήγησαν σε εξαιρετικά υψηλές αποδόσεις βιομετατροπής, έως και 94%. Μελετήθηκαν οι χημικές και φυσικές ιδιότητες των παραγόμενων βιογενών κηρών, όπως οξύτητα, αριθμός ιωδίου, αριθμός σαπωνοποποίησης, ιξώδες και θερμική συμπεριφορά με χρήση θερμιδομετρίας σάρωσης (differential scanning calorimetry, DSC), και βρέθηκαν παρόμοιες με αυτές των ευρέως χρησιμοποιούμενων φυτικών κηρών (π.χ. καρναουβικός κηρός, κηρός μέλισας κ.α.). Εν συνεχεία, η παραγωγή εστέρων με βιολιπαντικές ιδιότητες από μικροβιακά λιπίδια πραγματοποιήθηκε με χρήση των πολυολών νεοπεντυλογλυκόλη και τριμεθυλοπροπάνιο. Η ενζυμική αντίδραση καταλύθηκε από εμπορικές λιπάσες (Lipomod 34MDP) και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο μέγιστος βαθμός εστεροποίησης που επιτεύχθηκε ήταν 88%, ενώ η καταλληλότητά τους για χρήση ως βιολιπαντικές ουσίες επιβεβαιώθηκε μέσω της μελέτης των ιδιοτήτων των εν λόγω εστέρων.Στο τελευταίο στάδιο της διδακτορικής διατριβής μελετήθηκε η ανάπτυξη ελαιοπηκτωμάτων ως καινοτόμος εφαρμογή των παραχθέντων βιογενών κηρών. Οι ελαιώδεις βάσεις για την παραγωγή ελαιοπηκτωμάτων ήταν ελαιόλαδο, σογιέλαιο και μικροβιακά λιπίδια, ενώ οι βιογενείς κηροί που χρησιμοποιήθηκαν προέρχονταν είτε από μικροβιακά λιπίδια είτε από παράπλευρα ρεύματα εξευγενισμένων ελαίων. Η αξιολόγηση των ελαιοπηκτωμάτων πραγματοποιήθηκε μέσω της μελέτης των ιδιοτήτων τους, όπως το χρώμα, η κρυσταλλική μορφή μέσω μικροσκοπίου πολωμένου φωτός (polarised light microscopy, PLM), η υφή μέσω αναλυτή υφής (texture analyser), η ρεολογική και η θερμική συμπεριφορά, με χρήση ρεομέτρου και θερμιδομετρία σάρωσης, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι ιδιότητες των παραχθέντων ελαιοπηκτών ομοιάζουν με εκείνες τροφίμων, όπως λιπαρές ύλες επικάλυψης, και δύναται να χρησιμοποιηθούν ως υποκατάστατα κορεσμένων και trans λιπαρών υλών σε προϊόντα τροφίμων.

Microscopic Detection of Potato Adulteration of Prepared Horseradish

1987 ◽  
Vol 70 (3) ◽  
pp. 502-503
Author(s):  
Raymond R Galacci ◽  
Stanley M Cichowicz
Keyword(s):  
Light Microscopy ◽  
Potassium Iodide ◽  
Present Method ◽  
Potato Starch ◽  
Potato Tissue ◽  
Starch Grains ◽  
First Order ◽  
Polarizing Microscope ◽  
Microscopic Detection

Abstract The present method to detect parsnip or turnip adulteration in prepared horseradish uses light microscopy and a starch stain containing iodine in potassium iodide. This method does not work well for potato adulteration because potato and horseradish starch stain similarly. A method has been developed to differentiate potato from horseradish tissue by using a polarizing microscope with crossed polars and a first order red plate. Potato starch grains show interference patterns. This method has been used to qualitatively demonstrate potato starch grains in product packing liquid and to quantitate potato adulteration in horseradish samples at levels of <1% potato tissue fragments

scholarly journals Remineralization Potential of Three Tooth Pastes on Enamel Caries

2017 ◽  
Vol 5 (5) ◽  
pp. 664-666 ◽  
Author(s):  
Rajnish K. Singhal ◽  
Balwant Rai
Keyword(s):  
Electron Microscopy ◽  
Scanning Electron Microscopy ◽  
Light Microscopy ◽  
In Vitro Study ◽  
Fluoride Content ◽  
Significant Difference ◽  
Polarised Light ◽  
New Formulation ◽  
Scanning Electron

BACKGROUND: Different formulations of dentifrices exist in the market. Usually, single toothpaste is used by all family members including children. There is a big concern of fluoride ingestion with the toothpaste containing high fluoride content in children. Recently, new toothpaste (including toothpaste) with remineralization potential without fluoride content has been formulated.AIM: There is an urgent need to compare remineralization potential of this new formulation with the exiting dentifrices. Therefore, the present study has been undertaken to assess and compare the remineralization potential of three dentifrices with different compositions on artificially induced carious lesions in vitro by using scanning electron microscopy and polarised light microscopy.MATERIALS AND METHODS: The present in vitro study was conducted on 21 healthy extracted primary central incisor teeth surfaces, which were divided into three groups and were treated by three different dentifrices. Artificial demineralization was followed by remineralization using dentifrice slurry as per the group distribution. All the samples were studied for remineralization by using scanning electron microscopy and polarised light microscopy. Data were analysed using SPSS version 11 software.RESULTS: A significant difference was found between the remineralization potential of  incudent toothpaste and other toothpaste groups based on the analysis of polarised light microscopy and stereomicroscope. The remineralizing ability of  incudent toothpaste for artificial enamel lesions was found to be significantly higher than that of Colgate® and Crest toothpaste.CONCLUSIONS: The limitations of this study include, being a short term study, low sample size and in vitro experiment.  incudent toothpaste has exhibited a higher remineralizing potential as compared to fluoride based toothpaste in our study.

Studies on the Microstructure and Thermal Properties of Pulsed Electric Fields (PEF)-Treated Maize Starch

2012 ◽  
Vol 8 (1) ◽  
Author(s):  
Zhong Han ◽  
Qian Yu ◽  
Xin An. Zeng ◽  
Dong Hui Luo ◽  
Shu Juan Yu ◽  
...  
Keyword(s):  
Field Strength ◽  
Electric Field ◽  
Electric Field Strength ◽  
Electric Fields ◽  
Treatment Time ◽  
Dominant Role ◽  
Pulsed Electric Fields ◽  
Maize Starch ◽  
Scanning Calorimetry ◽  
Significant Difference

Maize starch-water suspensions (8.0%) were submitted to the pulsed electric fields (PEF) with different electric field strength and treatment time up to 50 kV/cm and 1272 μs. Samples were characterized by gel permeation chromatography (GPC), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), and nuclear magnetic resonance (NMR). GPC analysis showed that molecular weights (Mw and Mn) were decreased with increasing electric field strength and treatment time. DSC studies showed a decrease in gelatinization temperatures (To and Tp) and the enthalpy of gelatinization (ΔHgel) with increasing electric field strength and treatment time. It was explored that electric field strength played a dominant role in the PEF treatments. On the other hand, it was demonstrated from NMR and TGA analysis that no significant difference among the native and PEF-treated maize starches was obtained, which indicated that PEF treatments did not affect the chemical structure of maize starch.

scholarly journals Physicochemical and Digestion Properties of Potato Starch Were Modified by Complexing with Grape Seed Proanthocyanidins

Molecules ◽  
2020 ◽  
Vol 25 (5) ◽  
pp. 1123 ◽  
Author(s):  
Zirui Zhang ◽  
Jinhu Tian ◽  
Haitian Fang ◽  
Huiling Zhang ◽  
Xiangli Kong ◽  
...  
Keyword(s):  
Metabolic Diseases ◽  
Profile Analysis ◽  
Potato Starch ◽  
In Vitro Digestion ◽  
Grape Seed ◽  
Scanning Calorimetry ◽  
Continuous Increase ◽  
Texture Profile ◽  
Grape Seed Proanthocyanidins

Dietary intake of potato starch could induce a dramatic increase in blood glucose and is positively associated with chronic metabolic diseases (type II diabetes, cardiovascular disease, etc.). Grape seed proanthocyanidins (GSP) are known to decrease starch digestion by inhibiting digestive enzymes or changing the physicochemical properties of starch. In the present study, GSP were complexed with potato starch to prepare polyphenol–starch complexes. The physiochemical properties and digestibility of complexes were investigated by in vitro digestion model, X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, rapid visco analyzer, Fourier transform infrared spectroscopy as well as texture profile analysis. Results indicated that the peak viscosity, breakdown, trough, and setback of the complexes disappeared, replaced by a special continuous increase in paste viscosity. The complexes showed a lower final viscosity and higher thermal stability with the increasing binding amount of GSP. GSP decreased the hardness of the complexes’ gel significantly. FT-IR indicated that GSP might interact with potato starch through noncovalent forces. Additionally, the complexes also showed a higher content of slowly digestible starch and resistant starch than that of the native starch. Thus, we inferred that the addition of GSP could modify the digestibility of potato starch and be an optional way to modify the starch with lower digestion.

Dynamic Control of Sliding Directions of Kinesin-Driven Microtubules With Rotating Electric Fields

2008 ◽  
Author(s):  
Shukei Sugita ◽  
Naoya Sakamoto ◽  
Toshiro Ohashi ◽  
Masaaki Sato
Keyword(s):  
Angular Velocity ◽  
Electric Field ◽  
Electric Fields ◽  
Dynamic Control ◽  
Rate Of Change ◽  
Precise Control ◽  
Biomolecular Motors ◽  
Random Direction

Kinesins, biomolecular motors that move along microtubules (MTs) can potentially be utilized as an actuator in nanoscale transporting systems. Recent studies have reported inverted geometry in vitro, in which MTs randomly moved on kinesins fixed to substrates. To develop the transporting systems, one of key elements includes precise control of the direction of sliding MTs. One possible method is to utilize electric field (EF) to direct the MTs because MTs are negatively charged in neutral solutions [1,2]. For example, MTs have been shown to orient to the direction of uniaxially or biaxially applied EFs [3,4]. However, for a reliable transporting system, further studies are still required to control the direction of sliding MTs dynamically and effectively. In our previous study [5], we applied EF to MTs in random direction and showed that the rate of change in angle (angular velocity) was proportional to the sin of the angle between the directions of MTs and the generated electrophoretic force. The result indicates that it is most efficient to continuously apply EF perpendicular to the direction of MTs. In this study, the direction of sliding MTs was dynamically controlled with EF, particularly demonstrating a circular movement of MTs.

scholarly journals Electric field stimulation for tissue engineering applications

2021 ◽  
Vol 3 (1) ◽  
Author(s):  
Christina N. M. Ryan ◽  
Meletios N. Doulgkeroglou ◽  
Dimitrios I. Zeugolis
Keyword(s):  
Tissue Engineering ◽  
Wound Healing ◽  
Electric Field ◽  
Electric Fields ◽  
Cell Types ◽  
Field Stimulation ◽  
Electric Field Stimulation ◽  
Physiological Processes ◽  
Different Cell Types

AbstractElectric fields are involved in numerous physiological processes, including directional embryonic development and wound healing following injury. To study these processes in vitro and/or to harness electric field stimulation as a biophysical environmental cue for organised tissue engineering strategies various electric field stimulation systems have been developed. These systems are overall similar in design and have been shown to influence morphology, orientation, migration and phenotype of several different cell types. This review discusses different electric field stimulation setups and their effect on cell response.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document