Tärkkelyksen toiminnallisuuden ymmärtäminen
Tammikuu 1996 — Kannen juttu

Tekijä: Scott Hegenbart
Toimittaja*

*(huhtikuu 1991 – heinäkuu 1996)

Maissitärkkelys on ensisijainen tärkkelysainesosa, jota amerikkalaiset elintarvikeyritykset käyttävät. Eri lähteistä peräisin oleva tärkkelys ja jopa harvinaisemmista maissilajikkeista uutetut tärkkelykset tarjoavat kuitenkin jo ennen muokkausta erilaisia toiminnallisia ominaisuuksia. Erilaisten natiivien tärkkelysten ainutlaatuisen toiminnallisuuden tutkiminen tuo mukanaan useita mahdollisia etuja.

Laajentunut toiminnallisuuden kirjo

Monilla tärkkelyksillä on ominaisuuksia, joita ei ole niin helppo kopioida muokkaamalla toista tärkkelystä.Lisäksi modifioinnissa on jopa toivottavaa, että lähdetään liikkeelle haluttuja toiminnallisia ominaisuuksia lähempänä olevasta raaka-aineesta. Vähemmän laajamittainen modifiointi tarkoittaa…

Vähentyneet kustannukset

Suunnittelijat vaativat jatkuvasti, että tekstuurin ainesosat ovat entistä korkeamman funktionaalisuuden omaavia, mutta kustannusrajoitukset kiristävät silti. Monissa tapauksissa mitä vähemmän tärkkelystä käsitellään, sitä kustannustehokkaampi se on. Erityisesti kehitetyistä maissihybrideistä saatuja erittäin funktionaalisia natiiveja maissitärkkelyksiä on jo markkinoilla. Ne voivat olla taloudellisempia kahdella tavalla.

“Saat tärkkelyksen, jota ei tarvitse muokata, mikä säästää kustannuksia”, sanoo tohtori Ibrahim Abbas, tuotekehityspäällikkö, American Maize-Products Co., Hammond, IN. “Kun tärkkelystä muokataan, hybridit reagoivat joissakin tapauksissa paremmin kemikaaleihin, joten voimme käyttää vähemmän. Se on tehokkaampaa ja rahaa voidaan säästää.”

Merkinnät

Vaikka tämä ei olekaan osoittautunut niin suureksi ongelmaksi kuin aiemmin luultiin, modifioidussa tärkkelyksessä on edelleen oltava E-numero Euroopassa. Toiminnallisemmalla natiivilla tärkkelyksellä ei ole E-numeroa, ja se vaikuttaa eurooppalaisille kuluttajille luonnollisemmalta, mikä on huolenaihe yhä laajenevilla maailmanlaajuisilla markkinoilla.

Rakenteen ja toiminnan suhde

Kemiallisesti tärkkelys on polysakkaridi, joka koostuu toistuvista glukoosiyksiköistä. Tärkkelysmolekyyleillä on jompikumpi kahdesta molekyylirakenteesta: lineaarinen rakenne, jota kutsutaan amyloosiksi, ja haarautunut rakenne, jota kutsutaan amylopektiiniksi. Amyloosi ja amylopektiini liittyvät toisiinsa vetysidoksen avulla ja järjestäytyvät säteittäisesti kerroksiksi muodostaen rakeet. Eri lähteistä peräisin olevat tärkkelykset eroavat toisistaan seuraavilla tavoilla, joista jokainen voi vaikuttaa suorituskykyyn:

Rakeiden koko ja muoto

Tärkkelysrakeet ovat hyvin erikokoisia ja vaihtelevat 3 mikrometristä yli 100 mikrometriin. Joillakin tärkkelyksillä rakeiden koko on polymodaalinen, mikä tarkoittaa, että rakeet voidaan ryhmitellä useampaan kuin yhteen kokoluokkaan. Esimerkiksi vehnätärkkelyksessä on sekä suuria että pieniä rakeita. Myös rakeiden muoto voi olla erilainen. Rakeiden muotoja ovat symmetriset pallot, epäsymmetriset pallot, symmetriset kiekot ja epäsymmetriset kiekot. Jotkin rakeet näyttävät muotonsa tasaisesti, kun taas toiset ovat polyedrejä, joissa on fasettipinta.

Amyloosi:amylopektiini-suhde

Kaikki tärkkelykset koostuvat vaihtelevassa suhteessa amyloosista ja amylopektiineistä. Tämä suhde vaihtelee paitsi eri tärkkelystyyppien välillä, myös monien kasvilajikkeiden välillä saman tyypin sisällä. Vahamaisia tärkkelyksiä ovat sellaiset tärkkelykset, joissa amylopektiiniä on enintään 10 %.

Amyloosi- ja amylopektiinimolekyylien rakenne

Tärkkelyksen amyloosimolekyylien pituus – jota kutsutaan tärkkelyksen polymerisaatioasteeksi – voi vaihdella valtavasti. Amylopektiinissa molekyylin pituus ja haarojen määrä vaihtelee yhtä paljon.

“Amyloosimolekyylin pituus vaihtelee tyypin ja lajikkeen mukaan”, sanoo Daniel Putnam, vanhempi sovellustutkija, Grain Processing Corp., Muscatine, IA. “Olen nähnyt tärkkelystyypin polymerisaatioasteena 200:sta 2000:een.”

Tärkkelyksellä on myös muita variaatioita

Neistä ei voida muodostaa yhtä ainoaa luokkaa, koska ne voivat olla ainutlaatuisia tietylle tärkkelykselle. Yleisesti ottaen useimmat tällaiset variaatiot koostuvat kuitenkin muiden kuin tärkkelyskomponenttien esiintymisestä rakeessa.

Lukuisten tärkkelystyyppien lukemattomia variaatioita ei mitenkään voisi kattavasti käsitellä yhdessä artikkelissa. Sen vuoksi tässä artikkelissa käsitellään joitakin yleisiä suuntauksia elintarviketeollisuudessa käytettävien tärkeimpien tärkkelystyyppien välillä.

Maissitärkkelys

Maissitärkkelystä on neljää luokkaa. Tavallisessa maissitärkkelyksessä on 25 % amyloosia, kun taas vahamaississa on lähes kokonaan amylopektiiniä. Kaksi jäljelle jäävää maissitärkkelystä ovat korkean amyloosipitoisuuden omaavia maissitärkkelyksiä; toisessa on 55-55 % amyloosia ja toisessa 70-75 %.

Iowan osavaltionyliopiston Amesissa sijaitsevan elintarviketieteen ja ravitsemustieteen laitoksen professori, tohtori Jay-lin Jane on osana meneillään olevaa tutkimustaan tutkinut monien tärkkelystyyppien rakeiden kokoa ja muotoa. Pyyhkäisyelektronimikroskopian avulla Jane ja hänen tutkimusryhmänsä ovat havainneet, että tavallisella maissitärkkelyksellä on epäsäännöllisen monitahokkaan muotoisia rakeita. Niiden koko vaihtelee 5 mikronin ja 20 mikronin välillä.

Myös vahamaissitärkkelyksessä on epäsäännöllisen muotoisia rakeita, joiden kokojakauma on samanlainen kuin maissitärkkelyksessä. Yksittäiset pinnat eivät kuitenkaan ole yhtä erottuvia. Korkean amyloosipitoisuuden omaavilla tärkkelyksillä on myös epäsäännöllinen muoto, mutta ne ovat yleensä sileitä. Jotkut niistä ovat jopa sauvamaisia. Runsaasti amyloosia sisältävillä tärkkelyksillä on kapeampi kokovalikoima: 5-15 mikrometriä tai jopa 10-15 mikrometriä lajikkeesta riippuen.

Aperuna

Aperunatärkkelyksessä on noin 20 % amyloosia. Kuten monien mukuloiden tärkkelysrakeet, perunan tärkkelysrakeet ovat suuria ja tasaisen pyöreän soikeita. Yleisesti elintarvikkeissa käytettävistä tärkkelyksistä perunatärkkelys on suurin; sen rakeiden koko vaihtelee 15 ja 75 mikronin välillä.

Riisi

Tavanomaisen riisitärkkelyksen amyloosi:amylopektiini-suhde on noin 20:80, kun taas vahamaisen riisitärkkelyksen amyloosipitoisuus on vain noin 2 %. Molempien lajikkeiden rakeiden koko on pieni, 3-8 mikronia. Janen mukaan ne ovat epäsäännöllisen muotoisia monikulmioita, ja vahamaisen riisin tärkkelyksessä on jonkin verran yhdistettyjä rakeita.

Tapiokatärkkelys

Tapiokatärkkelyksen amyloosipitoisuus on 15-18 %. Tapiokarakeet ovat sileitä, epäsäännöllisiä palloja, joiden koko vaihtelee 5 ja 25 mikronin välillä.

Vehnä

Vehnätärkkelyksen amyloosipitoisuus on noin 25 %. Sen rakeet ovat suhteellisen paksuja, 5-15 mikronia, ja niiden sileä, pyöreä muoto on halkaisijaltaan 22-36 mikronia. Vehnätärkkelys on bimodaalista siinä mielessä, että siinä on myös erikokoisia tärkkelysrakeiden ryhmiä. Tässä tapauksessa nämä muut rakeet ovat hyvin pieniä, halkaisijaltaan vain 2-3 mikronia.

Tärkkelyksen kilpailijoiden pinoaminen

Kun tiedämme, miten tärkkelykset eroavat toisistaan, keskustelemalla näiden samojen tärkkelysten suorituskyvystä pitäisi saada helposti selville, miten tärkkelyksen rakenteen eri osatekijät vaikuttavat suorituskykyyn, eikö? Kaukana siitä. Tärkkelyskemistit ovat yksimielisiä siitä, että tärkkelyksen rakenne ja koostumus vaikuttavat suorituskykyyn. Suora korrelaatio ei kuitenkaan ole aina ilmeinen, eivätkä muutokset yksittäisessä ominaisuudessa välttämättä johda ohjeisiin.

Seuraavassa tarkastellaan, mitä tällä hetkellä tiedetään siitä, miten tärkkelyksen rakenne ja koostumus vaikuttavat suorituskykyyn. Kannattaa muistaa, että tämä keskustelu saattaa herättää enemmän kysymyksiä kuin antaa vastauksia. Mutta ensin on lyhyt katsaus siihen, mitä tapahtuu tärkkelyksen hyytelöitymisen aikana:

Kun tärkkelys dispergoidaan veteen ja kuumennetaan, vesi tunkeutuu tärkkelysrakeeseen ulkoa sisäänpäin, kunnes rake on täysin hydratoitunut. Kun tärkkelys on hydratoitunut, amyloosin ja amylopektiinin väliset vetysidokset ylläpitävät tärkkelysrakeen eheyttä ja se alkaa paisua hilusta (keskeltä). Gelatinoitumisen jälkeen paisuneet rakeet voivat lisätä dispersion viskositeettia ja/tai liittyä toisiinsa muodostaen geelejä ja kalvoja.

Rakeiden koko ja rakenne

Monien lähteiden mukaan rakeiden koolla ei yksinään näytä olevan suurta vaikutusta tärkkelyksen suorituskykyyn. Sen uskotaan kuitenkin vaikuttavan osaltaan siihen, kuinka nopeasti tärkkelys hyytelöityy ja sen hyytelöitymislämpötilaan. Esimerkiksi riisi- ja tapiokatärkkelyksen amyloosipitoisuudet ovat samaa luokkaa, mutta tapiokatärkkelyksen rakeet ovat paljon suurempia ja turpoavat sen vuoksi helpommin.

“Mitä suurempi rake on, sitä vähemmän molekyylisidoksia meillä on, joten ne turpoavat nopeammin”, sanoo Paul Smith, Paul Smith Associatesin (North Plainfield, NJ) toimitusjohtaja. “Mutta ne myös hajoavat nopeammin.”

Suurilla tärkkelysrakeilla on taipumus rakentaa korkeampi viskositeetti, mutta viskositeetti on herkkä, koska rakeen fyysinen koko tekee siitä herkemmän leikkaukselle. Tällaisista eroista huolimatta pienemmän molekyylin tiiviimpi rakenne ei aina merkitse merkittävää eroa gelatinoitumisessa. Esimerkiksi vehnätärkkelyksessä on bimodaalinen jakauma sekä pieniä että suuria rakeita. Kokoa lukuun ottamatta näillä rakeilla on käytännössä sama amyloosi- ja amylopektiinikoostumus ja niin edelleen. Suurten ja pienten rakeiden gelatinoitumisominaisuuksissa ei kuitenkaan ole merkittäviä suorituskykyeroja.

“Eräässä testissä kävi ilmi, että pienten rakeiden gelatinoitumislämpötila on 3° korkeampi kuin suurten, mutta alkamislämpötilat olivat samankaltaiset”, Abbas sanoo. ” Sanoisin, että vehnätärkkelyksessä (rakeiden koko ei ole) merkittävä tekijä.”

Amyloosi:amylopektiini-suhde

Vahamaissi- ja tavallisella maissitärkkelyksellä on molemmilla sama rakeiden koko, mutta vahamaissi turpoaa suuremmaksi ja kumpikin hyytelöityy eri lämpötiloissa. Tämä johtuu suurelta osin niiden erilaisesta amyloosi:amylopektiini-koostumuksesta.

“Amyloosimolekyylit asettuvat lineaarisuutensa vuoksi helpommin riviin ja niillä on laajemmat vetysidokset”, Abbas sanoo. “Näin ollen näiden sidosten katkaisemiseen ja tärkkelyksen hyytelöitymiseen tarvitaan enemmän energiaa.”

Yleisesti mitä suurempi amyloosipitoisuus, sitä korkeampi hyytelöitymislämpötila. Tämä näkyy selvimmin kahdessa korkean amyloosipitoisuuden omaavassa maissitärkkelyksessä, jotka vaativat niin korkeita lämpötiloja hyytelöitymiseen, että ne on keitettävä paineen alaisena. Amyloosin ja amylopektiinin suhde määrää myös sen, millaisen rakenteen gelatinoitu tärkkelys saa aikaan.

“Yleisesti ottaen amyloosi antaa geelimäisen lujuuden ja amylopektiini korkean viskositeetin”, Abbas sanoo. “Runsaasti amyloosia sisältävät tärkkelykset antavat siis hyytelöintiominaisuudet ja vahamaiset tärkkelykset korkean viskositeetin.”

Amyloosin lineaarinen rakenne vaikuttaa myös osaltaan hyytelöintilujuuteen. Liuoksessa lineaariset amyloosimolekyylit voivat helpommin kohdistaa itsensä toisiinsa ja yhdistyä vetysidoksen avulla muodostaen geelejä. Haarautuneet amylopektiinimolekyylit eivät pysty yhtä helposti kohdentumaan toisiinsa, minkä vuoksi vetysidokset ja geelin lujuus ovat heikompia.

Viskositeetti sen sijaan on puhtaasti molekyylipainon funktio. Amylopektiinin haarautunut rakenne kaikkine kiinnittyneine ketjuineen tuottaa paljon suuremman molekyylin kuin amyloosi. Näin ollen amylopektiini rakentaa viskositeettia paremmin kuin amyloosi.

Jos tuotteen suunnittelija haluaa hyytelöintiominaisuuksia, on valittava tärkkelys, jossa on korkea amyloosipitoisuus, kun taas tärkkelys, jossa on korkea amylopektiinipitoisuus (vahamainen), olisi valinta, jos tarvitaan viskositeettia, eikö? Ei aivan. Pelkkä geelin lujuus ja viskositeetti ovat usein hyödyllisiä, mutta ne eivät aina ole sitä, mitä tuotesuunnittelijat tarvitsevat. Liian amyloosipitoinen tärkkelys voi tehdä vanukkaasta liian kiinteän. Liian amylopektiinipitoinen tärkkelys voi saada aikaan oikean viskositeetin laihdutuspirtelössä, mutta se voi vaikuttaa nautittaessa sitkeältä ja “limaiselta”. Näin ollen amyloosi:amylopektiini-suhde määrittää paitsi perusrakenteen myös rakenteen luonteen.

Tärkkelyksen käyttö suulakepuristetuissa tuotteissa havainnollistaa, kuinka herkkää tämän suhteen tasapainottaminen voi olla. Kuten geelinmuodostuksen kohdalla, kalvonmuodostus on lineaaristen amyloosimolekyylien yhdistymisen funktio. Mitä suurempi amyloosipitoisuus, sitä paremmat kalvonmuodostusominaisuudet. Suulakepuristetussa välipalassa kalvonmuodostusominaisuuksia halutaan, jotta lopputuotteeseen saadaan rapea rakenne. Pelkkä rapeus ei kuitenkaan yksinään tee välipalasta hyvää tai huonoa.

“Amyloosipolymeerin tiukasti sidottu luonne vaikuttaa rapeuteen”, sanoo Jim Zallie, National Starch and Chemical Co:n elintarviketeknologian johtaja, Bridgewater, NJ.., “Mutta se on pienemmän molekyylipainon materiaalia, joka ei pysty sitomaan ilmaa, joka syntyy veden muuttuessa höyryksi tuuletuksen aikana.”

Tärkkelyksen käyttö, jossa amylopektiiniä on yhä enemmän, lisää vastaavasti laajenemista rapeuden kustannuksella. Tämän vuoksi amyloosi:amylopektiini-suhde on valittava huolellisesti. Joissakin tapauksissa tuotteen tekstuurivaatimukset edellyttävät eri lähteistä peräisin olevien tärkkelysten yhdistämistä.

“Jotkut käyttävät eri pohjatärkkelysten yhdistelmiä saadakseen joko lyhyemmän tai pidemmän tekstuurin”, sanoo Mike Augustine, Manager, Food Ingredient Applications, A.E. Staley Manufacturing Co., Decatur, IL. “Olemme yrittäneet koota sekoituksia saadaksemme aikaan tietyn tekstuurin tai lopputuotteen laadun.”

Tärkkelyksiä käytetään tekstuurin luomisen lisäksi lisäämään elintarviketuotteiden vakautta. Tämä tapahtuu usein veden pidättämisen muodossa. Kuten aiemmin mainittiin, hyytelöityneillä tärkkelysmolekyyleillä on taipumus yhdistyä uudelleen toisiinsa. Tämä uudelleenassosiaatio pakottaa veden ulos molekyylistä, jolloin tärkkelys kiteytyy uudelleen. Tärkkelyksen taipumus uudelleenkiteytyä eli retrogradoitua tärkkelystä määrittää sen soveltuvuuden pitkäaikaiseen stabiilisuuteen.

“Haarautunut amylopektiini aiheuttaa steeristä estettä”, Putnam sanoo. “Tämä estää molekyylejä yhdistymästä uudelleen, joten molekyylit eivät pääse retrogradoitumaan yhtä helposti.”

Amyloosin ja amylopektiinin molekyylirakenne

Pitkemmät amyloosimolekyylit tekevät tuotteen koostumuksesta yleensä jäntevän, koska ne yhdistyvät. Amyloosin molekyylipaino vaikuttaa myös geelin elastisuuteen. Pidemmillä molekyyleillä on taipumus liittyä toisiinsa voimakkaammin ja tuottaa vahvempia ja hauraampia geelejä, mutta tällä vaikutuksella on rajansa.

“Tapioka- ja perunatärkkelyksessä on molemmissa amyloosia, mutta ne tuottavat pikemminkin koheesiomassaa kuin geeliä, kuten maissitärkkelys tekisi”, sanoo Peter Trzasko, National Starch and Chemical Co:n vanhempi tutkija Peter Trzasko.

“Teoriaa tämän takana on molekyylipainon perusteella. Perunan ja tapiokan molekyylipaino on niin paljon suurempi kuin maissitärkkelyksen molekyylipaino, että se itse asiassa vaikeuttaa molekyylien liittymistä toisiinsa.”

Molekyylipaino ei aina korreloi suoraan suorituskyvyn kanssa. Vuonna 1992 Iowa Staten Jane raportoi tutkimuksesta, jossa selvitettiin amyloosin molekyylikoon ja amylopektiini-haaraketjun pituuden vaikutusta tärkkelyksen liisteröintiominaisuuksiin. Jane havaitsi, että amylopektiinimolekyylit, joilla oli pidempiä haaroja, eivät ainoastaan olleet taipuvaisia hyytelöitymään, vaan että hyytelölujuus kasvoi haarojen pituuden myötä. Eri pituisten amyloosien viskositeetti ei kuitenkaan korreloinut yhtä hyvin. Paras viskositeetti saatiin itse asiassa keskipitkästä amyloosista, kun taas suurimmat ja pienimmät amyloosimolekyylit tuottivat yhtä alhaiset viskositeetit.

Molekyylikoon ja stabiilisuuden välille voidaan luoda selkeämpi yhteys. Pidemmällä amyloosimolekyylillä on tiettyyn pisteeseen asti suurempi geelilujuus, mikä johtuu sen lisääntyneestä kyvystä assosioitua vetysidoksen kautta. Tämä lisääntynyt kyky assosioitua lisää molekyylin taipumusta retrogradoitua. Pienemmillä amyloosimolekyyleillä on heikompi assosiaatio ja ne ovat siten vastustuskykyisempiä retrogradoitumiselle. Viimeaikaiset tiedot osoittavat, että myös amylopektiinimolekyylit, joilla on pidempiä haaroja, ovat alttiimpia retrogradoitumiselle. Tämä huolestuttaa erityisesti tutkijoita, jotka yrittävät pidentää amyloosimolekyylejä risteyttämällä.

“Kun lisätään amyloosin pidentäjägeeni, myös amylopektiinin haaraketjut pitenevät”, sanoo tohtori Pamela J. White, Iowan osavaltionyliopiston elintarviketieteiden ja ravitsemustieteen laitoksen vt. johtaja.

Fosfori

Tärkkelys sisältää fosforia jossain muodossa. Fosforin luonne vaikuttaa tärkkelyksen suorituskykyyn. Useimmissa viljatärkkelyksissä fosfori on pääasiassa lysofosfolipideinä, joilla on taipumus kompleksoitua tärkkelyksen amyloosin kanssa ja vähentää sen vedensitomiskykyä. Nämä kompleksit lisäävät myös tärkkelyspastan sameutta.

Mukulatärkkelyksissä, kuten perunassa, fosfori on fosfaattimonoesterien muodossa, jotka esiintyvät tärkkelysmolekyylissä negatiivisesti varautuneina ryhminä. Näiden ryhmien synnyttämä ioninen repulsio heikentää molekyylien välistä assosiaatiota ja lisää vedensitomiskykyä, turvotuskykyä ja tahnan kirkkautta.

Mysteerien selvittäminen

Natiivin tärkkelyksen toiminnallisuuden ymmärtäminen ei ainoastaan tehosta tuotesuunnittelijan työtä, vaan se on myös elintärkeä lenkki tärkkelyksen toiminnallisuuden laajentamiseen modifioinnin avulla. Tämä pätee riippumatta siitä, muokataanko tärkkelystä kemiallisin/entsymaattisin menetelmin, perinteisellä jalostuksella vai biotekniikalla.

Kuten aiemmin todettiin, tärkkelyksen rakenteen ja toiminnan suhteiden tutkiminen tuottaa enemmän kysymyksiä kuin antaa vastauksia. Näin ollen tällä alalla työskentelevillä tutkijoilla on paljon tekemistä. Iowan osavaltionyliopisto on yksi paikka, jossa tärkkelystutkimus on käynnissä.

Vuodesta 1987 lähtien ISU:n tutkijat White ja Jane ovat etsineet tärkkelystä, jolla on ainutlaatuisia funktionaalisia ominaisuuksia ja jota voitaisiin käyttää uusien maissihybridien kehittämisessä. Heidän kanssaan työskentelee Linda Pollak, Ph.D., U.S. Dept. of Agriculture-Agriculture Research Service -tutkimusgeneetikko, joka työskentelee ISU:n agronomian osastolla.

Käyttäen Pollakin pääsyä Pohjois-Amerikan maissin mutanttigenotyyppien kirjastoon ryhmä on seulonut eksoottisia maissityyppejä määritelläkseen funktionaalisten ominaisuuksien vaihteluiden luonteen.

“Suoran rakennetutkimuksen tekeminen on hankalaa ja aikaa vievää”

sanoo White. “Niinpä lähestymistapamme on ollut aloittaa tärkkelyksen nopealla seulonnalla uuttamalla se laboratoriossa vain yhdestä ytimestä.”

Tämä alustava seulonta tehdään differentiaalipyyhkäisykalorimetrian (DSC) avulla. Näyte tärkkelyksestä liimataan, minkä jälkeen se skannataan DSC:llä. Kun pastoitua näytettä on säilytetty seitsemän päivää 4 °C:ssa (tärkkelyksen retrogradoitumisen optimilämpötila), näyte skannataan uudelleen.

“Tuoreesta ja varastoidusta näytteestä saatu skannaus kertoo meille, onko tärkkelyksellä mahdollisesti ainutlaatuisia toiminnallisia ominaisuuksia”, White sanoo. “Kun löydämme jotain epätavallista, tarkistamme, että se todellakin antaa meille toisen kerran erilaisen DSC:n.”

Muut DSC-analyysin avulla saadut tiedot sisältävät myös gelatinoitumislämpötilan ja gelatinoitumisalueen. Alhainen gelatinoitumislämpötila voi tarjota energiansäästöjä suuressa valmistustoiminnassa. Kapea gelatinoitumisalue myös tehostaa tuotantoa tekemällä gelatinoitumisesta nopeampaa.

“Nämä ovat keskeisiä asioita, joita alamme tarkastella”, White sanoo. “Kun näemme asioita, jotka poikkeavat suuresti normista DSC:llä mitattuna, teemme sitten rakenneanalyysin selvittääksemme, miksi ne tekevät niin, ja suhteutamme rakenteen toimintaan.”

Ensimmäinen askel tässä edellyttää mutanttimaissin kasvattamista suuremmissa määrissä lisäanalyysejä varten. Testeihin kuuluu amyloosiprosentin määrittäminen jodipotentiometrisen titrauksen ja/tai geelipermeaatiokromatografian avulla, molekyylipainojakauman määrittäminen geelipermeaatiokromatografian avulla ja amylopektiinin haaraketjujen pituuden määrittäminen märkäkemian avulla määritetystä pelkistysarvosta laskettuna tai geelipermeaatiokromatografian avulla.

Jos tärkkelystä on saatavilla riittävä määrä, tehdään myös funktionaalisia testejä, kuten viskositeetin ja geelilujuuden testit.

“Toinen asia, jonka usein teemme, on rakeiden koon mittaaminen elektronimikroskoopilla”, White sanoo. “Pienten rakeiden tärkkelyksen on osoitettu olevan hyväksi sileän suutuntuman aikaansaamiseksi, mikä on hyödyllinen ominaisuus rasvankorvikkeissa rakeisen rakenteen välttämiseksi.”

Viimein haluttujen funktionaalisten ominaisuuksien ja tärkkelyksen rakenteen välille löydetään yhteys. Sitten kasvigeenit ottavat ohjat käsiinsä ja pyrkivät jalostamaan halutut ominaisuudet lajikkeeseen, jota voidaan viljellä.

Natiivin tärkkelyksen toiminnallisuuden ymmärtämisen laajentaminen on hyödyllistä sekä tuotesuunnittelijoille että uusien tärkkelyksen ainesosien kehittäjille. Toisinaan näyttää kuitenkin siltä, että jokainen askel matkalla kohti tätä ymmärrystä vain lisää matkaa. Näitä ponnisteluja on kuitenkin jatkettava, koska – vaikka matka ei ehkä koskaan päätyisikään – jokainen askel lähemmäs tuo mukanaan uusia edistysaskeleita, jotka auttavat parantamaan elintarvikkeita.

Takaisin alkuun.