Исследование облученного картофельного крахмала Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 664.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЛУЧЕННОГО КАРТОФЕЛЬНОГО КРАХМАЛА

В.В. ЛИТВЯК, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник

В.В. МОСКВА, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию

Е.К. КОПТЕЛОВА, кандидат технических наук, зав. отделом

В.Г. КОСТЕНКО, кандидат технических наук, зав. отделом

ВНИИ крахмалопродуктов Россельхозакадемии Г.Х. ОСПАНКУЛОВА, кандидат биологических наук, зав. лабораторией

Казахский НИИ переработки сельскохозяйственной продукции

Е-таіІ: vniik@arrisp.ru

Резюме. Цель нашего исследования - оценка степени влияния облучения картофельного крахмала с естественной влажностью (12%) ускоренными электронами на его фазовую, морфологическую и молекулярную структуры, растворимость и кислотность. Облучение картофельного крахмала ускоренными электронами (доза от 110 до 440 кГр) приводит к значительной аморфизации его структуры с сохранением морфологии. При облучении дозами до 440 кГр происходит заметная деструкция макромолекул крахмала, а вклад окислительных процессов незначителен. Аморфизация и деструкция цепей картофельного крахмала повышают его кислотность и растворимость. Возрастание общей титруемой кислотности может быть обусловлено образованием органических кислот (щавелевой, яблочной, молочной, уксусной, лимонной и янтарной). При росте дозы в облученном крахмале наблюдается накопление 5-гидроксиметилфурфурола. Физико-химические свойства облученного крахмала не постоянны. Через определенное время его кислотность и растворимость значительно снижаются вплоть до получения продукта, полностью нерастворимого в воде. Наилучшим способом стабилизации физико-химических свойств облученного крахмала может оказаться его контактная сушка на вальцовых сушилках или экструзионная обработка совместно с сухим льдом (твердая форма углекислого газа), который добавляется в количестве

1.3% к массе сухих веществ. Предварительная экструзионная обработка или контактная сушка крахмальной суспензии концентрацией 30.40% сухих веществ на вальцовых сушилках при температуре 120.180 °С приводит к клейстеризации, то есть разрушению крахмальных гранул и может вызвать повышение эффекта облучения вследствие увеличения возможных вариантов рекомбинации полимерных цепей.

Ключевые слова: картофельный крахмал, облучение, ускоренные электроны, аморфизация, деструкция, окисление, растворимость.

Известно, что нативный крахмал плохо растворяется в холодной воде [1]. Повышенной растворимостью обладают модифицированные крахмалы, в том числе окисленные, вследствие чего они широко востребованы в стройиндустрии, целлюлозно-бумажной, текстильной и, особенно, пищевой промышленности [1...5].

Растворимость высокомолекулярных соединений, в частности, полисахаридов, определяется их фазовым и релаксационным состояниями, надмолекулярной структурой, конфигурацией цепи, молекулярно-массовыми характеристиками и термодинамическим качеством растворителя.

Вода при комнатной температуре термодинамически плохой растворитель для крахмала [6]. Традиционный прием повышения его растворимости в холодной воде заключается в снижении молекулярной массы состав-

ляющих крахмал гомополисахаридов (амилозы и ами-лопектина) путем деструкции [1].

Среди различных способов деструкции важное место занимает радиационно-химический. Радиолизу крахмала под действием у-облучения посвящен ряд статей [7.. .11] и обзоров [12, 13]. Несмотря на экологические и экономические преимущества, по сравнению с рентгеновским и у-облучением, модификация крахмала при электронном облучении изучена в меньшей степени. Этот способ применяют для интенсификации процесса формования смесей синтетических сополимеров и крахмала [14]. Запатентована комбинация химической и радиационной деструкции крахмала с целью повышения его растворимости в холодной воде уже при небольших дозах электронного облучения (порядка 10 кГр) [5]. Однако сравнительно высокая растворимость (52%) крахмала, обработанного кислотой, достигается только при высушивании до влажности 5%. Сочетание воздействий различной природы ухудшает технологичность и экологичность радиационного процесса, увеличивает энергетические затраты.

В работах [5, 14] однозначно констатируется деструкция макромолекул при электроннолучевой обработке. В то же время сведения о влиянии электронного облучения на фазовую структурукрахмала, насколько нам известно, в литературе отсутствуют, хотя свойства высокомолекулярных соединений, включая растворимость, зависят не только и не столько от молекулярной организации, сколько от надмолекулярной, прежде всего от фазового состояния.

Цель нашего исследования - оценка степени влияния облучения картофельного крахмала ускоренными электронами на его фазовую, морфологическую и молекулярную структуры, растворимость и кислотность.

Условия, материалы и методы. Объектом исследования служил картофельный крахмал производства ОАО «Лидапищеконцентраты» [15]. Образцы нативного крахмала с естественной влажностью (12%), расфасованные в полиэтиленовые пакеты, облучали электронным пучком на линейном ускорителе электронов УЭЛВ-10-10 (НПО «Торий», Москва). Энергия пучка ускоренных электронов составляла 6.7 МэВ, дозы облучения - 110, 220, 330 и 440 кГр. Поскольку облучение проводили при большой мощности и значительных дозах, процесс сопровождался разогревом обрабатываемых материалов. Для предотвращения расплавления полиэтиленовой упаковки процедуру выполняли в несколько приемов. Поддон с образцами периодически выводили из зоны действия пучка электронов для охлаждения, при этом температура облучаемых материалов не превышала 50.60 °C.

Фазовую структуру крахмала оценивали методом широкоугловой дифракции рентгеновских лучей на дифрактометре HZG 4A в режиме «регистрации по точкам» (дифрактометр HZG 4A, СиКа-излучение, Ni-фильтр). Образцы для съемки готовили прессованием плоских дисков одинаковой массы. Степень кристалличности рассчитывали как отношение I /1о, где 1о - начальная интенсивность дифракции, 1к - интенсивность дифракции на кристаллических областях, величину которой определяли по разности между 1о и Ia, где Ia - интенсивность аморфного гало.

Морфологию крахмала исследовали на сканирующем электронном микроскопе LEO 1420. Порошки крахмала металлизировали тонким слоем золота в вакуумной установке EMITECH K 550X.

ИК-спектры образцов нативного и облученного крахмала записывали на ИК-Фурье спектрофотометре FPR-8601 PC. Образцы готовили методом «затирания в кювету».

Количество 5-гидроксиметилфурфурола и органических кислот определяли хроматографически с использованием высокоэффективного жидкостного хроматографа Agilent Technologies 1200 Series с диодноматричным детектором и применением хроматографических колонок соответственно Eclipse XDB-C18, 5 мкм (4,6x150 мм) и Zorbax SB-Aq, 5 мкм (3x250 мм).

Влажность крахмала оценивали по методике [16], а растворимость в холодной воде - согласно [17].

Содержание карбоксильных и карбонильных групп определяли соответственно барий-ацетатным методом и по реакции оксимирования. Реологическое исследование проводили на ротационном вискозиметре «Реотест-2» в N-ячейке. Исходные водные суспензии крахмала с концентрацией 5 мас. % подогревали на магнитной мешалке. В результате нативный крахмал клейстеризовался, а облученные образцы образовывали истинные растворы.

Результаты и обсуждение. Рентгенодифрактограм-ма нативного картофельного крахмала (рис. 1а, кривая 1) представляет собой сочетание довольно отчетливых рефлексов при углах дифракции 20, равных 17,1 и 22,2о, и значительной доли аморфного гало. Степень кристалличности картофельного крахмала составляет примерно 25%. С ростом дозы облучения наблюдается его значительная аморфизация. Как следует из сравнения рентгенограмм на рис. 1а, в результате облучения интенсивность и раз-

WA,

•ч

•Ч'Л,

2

у

20, град.

а)

ИЛ iS’VT * 20 мкм "п Pi ' | А У Лч 1 Y' 10

1 2

IPI 4 •' - 4 • 4IV .&ЙСЦ> Щ'ч&а 200 MKM PI

Рис. 1. Характеристики облученного крахмала: а - рент-генодифрактограммы нативного (1) и облученного дозой 440 кгр (2) крахмала; б - электронные микрофотографии зерен нативного (1), облученного дозой 220 кгр (2), экструзионного (3) и набухающего (4) крахмала.

решенность дифракционных рефлексов заметно падает, а интенсивность аморфного гало возрастает. Уширение дифракционных рефлексов, снижение их отчетливости указывает на уменьшение размеров и увеличение дефектности кристаллитов крахмала. Возрастание доли аморфного гало свидетельствует о разрушении значительного количества кристаллических образований. Степень кристалличности картофельного крахмала, облученного дозой в 440 кгр, падает до 16%, то есть в 1,5 раза.

Отметим, что по данным работы [12] индекс кристалличности у-облученной хлопковой целлюлозы остается высоким (73%) вплоть до поглощенной дозы 1180 кгр, и только при дозе 9400 кгр она становится аморфной. Следовательно, чувствительность кристаллической структуры крахмала к воздействию ускоренных электронов намного выше, чем у целлюлозы к у-облучению. В то же время у-облучение заметно нарушает морфологическую структуру целлюлозы уже при малой поглощенной дозе (примерно 10 кгр) [12].

Морфологическая структура картофельного крахмала оказывается весьма устойчивой к воздействию ускоренных электронов. Обработка даже весьма большими дозами (110.. .440 кгр) не вызывает принципиальных изменений: и нативный, и все облученные образцы характеризуются типичной морфологией, представляющей совокупность зерен эллипсоидной формы (рис. 1б). Средний диаметр зерен нативного крахмала составляет 24 мкм, что характерно для картофельного крахмала [17]. Облучение ускоренными электронами не нарушает структуру поверхности зерен. Это подтверждают и микрофотографии, выполненные при большом увеличении. Полученные результаты хорошо согласуются с данными работы [7], в которой показано, что зерна кукурузного крахмала не обнаруживают изменений поверхности даже при дозе у-излучения в 940 кгр. Вместе с тем образцы, облученные дозами более 470 кгр, быстро растворяются в воде, что авторы объясняют исключительно изменением молекулярной структуры в результате деструкции полисахаридов [7].

Как отмечено в [7], с ростом дозы у-облучения белый цвет нативного крахмала постепенно изменялся на желто-коричневый. Мы также наблюдали пожелтение образцов картофельного крахмала с увеличением дозы электроннолучевой обработки. Причиной этого явления может служить накопление окисленных групп в цепях амилозы и амилопектина в результате окислительной деструкции [9, 10, 13]. С увеличением дозы облучения содержание окисленных групп в обработанном электронами крахмале закономерно возрастает, причем доля карбоксильных групп (рис. 2а, кривая 1) превышает долю карбонильных (рис. 2а, кривая 2), тогда как при у-облучении кукурузного крахмала такими же дозами преобладают кетогруппы [10]. Необходимо подчеркнуть, что облучение картофельного крахмала ускоренными электронами обусловливает появление в нем лишь незначительного количества окисленных групп. Так, образец, обработанный дозой в 440 кГр, содержит всего

0,7% карбоксильных групп и только 0,13% карбонильных. Следовательно, значительного изменения химического состава макромолекул не происходит, о чем свидетельствуют практически идентичные ИК-спектры нативного и облученного крахмала. Полученные результаты коррелируют со сведениями, приведенными в [18]: при воздействии ускоренных электронов окислительные процессы протекают медленнее, чем в случае у-облучения.

В результате облучения картофельного крахмала произошло значительное увеличение общей титруемой кислотности (в 1,5-2 раза), которое может быть обусловлено образованием органических кислот.

Рис. 2. Характеристики облученного крахмала: а - зависимость содержания карбоксильных (1), карбонильных (2) групп в крахмале и его растворимости (3) от дозы облучения; б - зависимость вязкости клейстера нативного крахмала (1) и раствора крахмала, облученного дозой 110 кгр (2), от скорости сдвига.

Повышение дозы облучения в пределах 40.120 кгр приводит к росту титруемой кислотности крахмалов и увеличению содержания в них 5-гидроксиметилфурфурола, что подтверждается тесной прямой связью: коэффициент корреляции составляет соответственно +0,989 и +0,981. Общая титруемая кислотность повышается в результате образования ряда органических кислот (щавелевой, яблочной, молочной, янтарной, лимонной и уксусной). Однако доза облучения неравнозначно влияет на образование отдельных органических кислот. Яблочная, молочная и янтарная кислоты образуются только при определенной дозе.

Результаты реологических исследований показывают отчетливо выраженную (рис. 2б) псевдопластичность клейстера нативного крахмала. Течение клейстера необ-лученного крахмала носит неньютоновский характер (рис. 2б, кривая 1). Для растворов всех облученных образцов наблюдается резкое (на два десятичных порядка) падение динамической вязкости, а также принципиальное изменение характера течения на ньютоновское (рис. 2б, кривая 2).

Совокупность отмеченных фактов указывает на значительное снижение степени полимеризации амилопектина и амилозы в результате обработки картофельного крахмала ускоренными электронами. Этому способствует низкая степень кристалличности нативного крахмала, которая, как известно, повышает способность полисахаридов к радиационно-химической деструкции [9, 19].

Реакции макрорадикалов с водой и кислородом обусловливают деструкцию цепей и падение молеку-

лярной массы облученного крахмала. Интенсификации этих процессов способствует разогрев крахмала при облучении до 60 °С. Поскольку температура стеклования картофельного крахмала естественной влажности (12%) составляет примерно 95°С [6], в условиях эксперимента малые структурные элементы (боковые группы и сегменты, не входящие в состав узлов флуктуационной сетки) приобретают определенную подвижность, что ускоряет деструктивные процессы, протекающие в аморфных зонах крахмала. При этом сильная деструкция полимерных цепей протекает без их существенного окисления.

Сочетание изменений фазовой и молекулярной структуры крахмала (аморфизация, резкое падение молекулярной массы, появление следов окисленных групп) закономерно обусловливает повышение его растворимости [8, 13]. Так, при воздействии доз 220, 330 и 440 кГр растворимость картофельного крахмала в холодной воде увеличивается соответственно в 3, 8 и 14 раз (рис. 2а, кривая 3), что позволяет расширить ассортимент продуктов на его основе.

Под действием радиации (например, у-облучения) происходит разрыв глюкозидных связей и изменение глюкозных остатков в цепях полисахаридов с дегидратацией и окислением спиртовых групп. Облучение образует слабые «точки» в молекулярных цепях, что облегчает их разрыв при последующем нагревании крахмала или его кислотной обработке. Облучение картофельного крахмала у-лучами (излучение 60Со) с поглощенной дозой 200.500 кгр дает возможность получать продукты, обладающие повышенной растворимостью и кислотностью, а также низкой вязкостью. По свойствам они близки к декстринам. При облучении этого же крахмала электронами с высокой энергией дозами до 100 кгр получают продукты, сохраняющие зернистую структуру, двойное лучепреломление, но образующие клейстеры пониженной вязкости и обладающие меньшей способностью связывать йод. Деполимеризация крахмала при облучении приводит к такой структурной модификации молекул, которая снижает ферментную атакуемость крахмала. Это особенно проявляется при использовании высокой дозы излучения [20].

В результате облучения крахмала может образовываться формальдегид. Основной вклад в процесс его образования в облучаемых полисахаридах по свободнорадикальным механизмам вносят превращения первичных радикалов С1, С5 и С6. В облучаемых в присутствии О2 крахмалах выход СН2О в * 2 раза больше, чем в деаэрированных образцах, что обусловлено превращениями перекисных радикалов типа С6-С5-ОО под действием излучений [21].

Несмотря на достаточно большое количество публикаций, механизм облучения крахмала до сих пор полностью не изучен [22]. Облучение полисахаридов снижает точку плавления и вращение плоскости поляризации. При облучении амилозы, амилопектина и крахмала наблюдается их потемнение, усиливающееся с повышением дозы облучения. Электронно-микроскопические исследования кукурузного и картофельного крахмала, облученного дозами до 200 кгр, показывают, что структура зерна изменяется незначительно. При более высоких дозах появляются радиальные трещины и разрывы, особенно деградирует картофельный крахмал. При облучении дозой более 150 кгр повреждается кристаллическая часть крахмала, уменьшается молекулярная масса и длина его цепи. Снижение степени полимеризации приводит к уменьшению (в логарифмической зависимости) удельной вязкости амилозы и амилопектина, облученных дозой выше 600 кгр

в чистом виде или после экстракции крахмала. Облучение уменьшает вязкость в гораздо большей степени, чем тепловая обработка. Растворимость крахмала в воде повышается с увеличением дозы облучения.

При облучении изменяется чувствительность к ферментам. Облучение вызывает произвольный, а не систематический разрыв связей 1^4. Редуцирующая способность увеличивается пропорционально дозе облучения (начиная с дозы 10 кгр), возрастает кислотность крахмала (активатор - кислород), но с увеличением влажности она снижается. При облучении образуются фрагменты полиозидных цепей различной длины частично деградированных декстринов, а также продукты радиолиза (оксиметилфурфурол, формалин и др.). Кроме того, образуются свободные кислоты и сложные эфиры, которые гидролизуются в предельных значениях рН, повышая кислотность (рис. 3).

Следует отметить, что физико-химические свойства облученного крахмала не постоянны. Значительное влияние на них могут оказывать свободные радикалы, которые

способны сохраняться до двух лет. Через определенное время растворимость и кислотность облученных крахмалов понижаются вплоть до образования продукта, полностью нерастворимого в воде [23, 24].

На основании этого предложен способ радиационного сшивания крахмала при воздействии потока ускоренных электронов или у-излучений суммарной дозой 0,1.200 кгр. При этом дозы 0,1...1,0 кгр обеспечивают получение частично сшитого крахмала со способностью набухания в воде и повышения вязкости водных сред, а более 1,0 кгр - получение сшитого крахмала с полной нерастворимостью в воде [23].

Для стабилизации физико-химических свойств перед облучением крахмал влажностью 20.45 % смешивают с 0,1.. .0,4 % сернокислого алюминия к массе сухих веществ крахмала, после облучения смесь насыщают углекислым газом путем продувания его со скоростью не менее 10 м/ мин, а затем высушивают [24].

Во время обработки влажного крахмала образуются радикалы воды ОН и е, которые, с одной стороны,

ускоряют его деструкцию и окисление, а с другой, способствуют рекомбинации и исчезновению радикалов.

На устойчивость свободных радикалов влияют и ионы водорода (Н+), в присутствии которых радикалы также рекомбинируются и исчезают. Сернокислый алюминий, введенный в крахмал, в присутствии влаги подвергается гидролизу, создавая в облучаемой смеси кислую среду.

В присутствии углекислого газа скорость деструкции крахмала, как правило, замедляется. Однако если насытить углекислым газом обработанный влажный крахмал, то образовавшиеся при взаимодействии с водой ионы водорода также обеспечивают рекомбинацию и исчезновение радикалов. Кроме того, углекислый газ, вытеснив из крахмальной смеси воздушную газовую среду, содержащую кислород и водород, исключает возможность дальнейшей деструкции крахмала [24].

Н а наш взгляд наилучшим способом стабилизации физико-химических свойств облученного крахмала может быть контактная сушка на вальцовых сушилках или экструзионная обработка совместно с сухим льдом (твердая форма углекислого газа), который добавляется в количестве 1.3 % к массе сухих веществ [25, 26].

Предварительная экструзионная обработка или

1 этап - образование свободных радикалов

сн,он

сн,он

сн,он

сн,он

сн,он

н он н он

2 этап - образование декстринов

СН,0Н СН,0Н

сн,он

Рн н/ он но'

н он н он

Возрастание растворимости облученного крахмала

3 этап - образование глюкозы

СН2ОН СН2ОН

„ \ ^ он н -н К он

Н ОН Н

Возрастание растворимости облученного крахмала

4 этап - образование оксиметилфурфурола, органических кислот и

формальдегида

'/

Н-Ск

формаль-

дегид

СНо—С.

соон он соон

СН3

I 3

неон

I

соон

соон

I

сн,

I 2

сн2 І 1 соон

соон

I

носн

I

сн,

I 2

соон

щавелевая молочная янтарная яблочная

НС-----------СН

II II Рч _ .......С п

I

с—н

сн2он

уксусная

Возрастание общей титруемой кислотности облученного крахмала

5 этап - перегруппировка и сшивка полимерных цепей крахмала (амилозы и амилопектина)

оксиметил-

фурфурол

, где Я] - крахмал;

ЙУ

(*— с—Л, ------■

-Р Ау

0

1

14—с—к.

0-Р»2 [*—с—л.

1, где Яг - крахмал;

(Ч—С.

О—Н

-н

и—с.

к—с.

О—

1, где 15.1 - крахмал.

Резкое понижение растворимости и кислотности облученного крахмала. Образующийся полимер нерастворим в холодной воде, слабо атакуется амилолитическими ферментами

Рис. 3. Процессы, происходящие при облучении крахмала.

контактная сушка крахмальной суспензии концентраци- При росте дозы облучения в крахмале наблю-

ей 30.40 % сухих веществ на вальцовых сушилках при дается накопление 5-гидроксиметилфурфурола.

температуре 120.180 °С приводит к клейстеризации Физико-химические свойства облученного крахмала

(см. рис. 1б), то есть разрушению крахмальных гранул не постоянны. Через определенное время его кис-

и может вызвать повышение эффекта облучения вслед- лотность и растворимость значительно понижаются

ствие увеличения возможных вариантов рекомбинации вплоть до получения продукта, полностью нераство-

полимерных цепей. римого в воде.

Выводы. На основании проведенных исследований Наилучшим способом стабилизации физикоустановлено, что облучение картофельного крахмала химических свойств облученного крахмала может ока-

ускоренными электронами (доза от 110 до 440 кГр) заться контактная сушка на вальцовых сушилках или

приводит к значительной аморфизации его структуры с экструзионная обработка совместно с сухим льдом

сохранением морфологии. (твердая форма углекислого газа), который добавляется

При облучении дозами до 440 кГр происходит за- в количестве 1.3% к массе сухих веществ.

метная деструкция макромолекул крахмала, а вклад Предварительная экструзионная обработка или кон-

окислительных процессов незначителен. тактная сушка крахмальной суспензии концентрацией

Аморфизация и деструкция цепей картофельного 30.40% СВ на вальцовых сушилках при температуре

крахмала повышают его кислотность и растворимость. 120.180 °С приводит к клейстеризации, то есть разру-

Увеличение общей титруемой кислотности обуслов- шению крахмальных гранул и может вызвать повышение

лено, по-видимому, образованием органических эффекта облучения вследствие увеличения возможных

кислот. вариантов рекомбинации полимерных цепей.

Литература.

1. Starch: chemistry and technology / Ed. by Whistler R.L. and Paschal E.F.-New-York and London: Academic Press, 1967.

2. Жушман А.И. Модифицированные крахмалы. М.: Пищепромиздат, 2007. 236 с.

3. Карпов В.Г., КовалёнокВ.А. Экструзия крахмала и крахмалсодержащего сырья/Под ред. Н.Д. Лукина. М., 2012. 260 с.

4. Соломин Д.А., Соломина Л.С. Современная технология киселя быстрого приготовления // Труды Международной научно-практической конференции «Глубокая переработка зерна для производства крахмала, его модификаций и сахаристых продуктов». М.: ООО «НИПКЦ Восход-А», 2013. С. 275-280.

5. Saint-Lebe L., Berger G., Michel J.-P., Huchette M., Fleche G. //Пат. №4115146 US, МПК. Опубл. 1978.

6. Суворова А.И., Тюкова И.С., Труфанова Е.И. Биоразлагаемые полимерные материалы на основе крахмала // Успехи химии. 2000. Т. 69. № 5. С. 494-504.

7. Коротченко К.А., Семионов А.И. О деструкции и полимерезации в кукурузном крахмале под действием гамма-излучения 60Со // Изв. ВУЗов. Сер. Пищевая техн. 1966. № 5. С. 25-30.

8. Петряев Е.П., Кильчицкая С.Л., Павлов А.В., СавченкоЖ.В., Аврейцевич Л.А. Радиологические превращения крахмала // Весц АН БССР. Сер. фiз.-энэрг. навук. 1985. № 2. С. 111-114.

9. Федорова Г.А., Бондаренко Н.Т., Берлин С.М., Волкович С.В., Шарпатый В.А. Влияние структурного фактора и адсорбированной воды на радиолиз полисахаридов // Химия высоких энергий. 1992. Т. 26. № 5. С. 423-428.

10. Коротченко К.А., Шарпатый В.А. О механизме образования дикарбоновых кислот в кукурузном крахмале при у-облучении в присутствии кислорода //Химия высоких энергий. 1993. Т.27. № 4. С. 50-55.

11. Jinsong Bao, Zihua Ao, Jay-lin Jane. Characterization of Physical Properties of Flour and Starch Obtained from Gamma-Irradiated White Rice // Starch - Starke. 2005. V. 57. № 10. P. 480-487.

12. Ершов Б.Г., Климентов А.Ф. Радиционная химия целлюлозы // Успехи химии. 1984. Т.53. № 12. С. 2056.

13. Ершов Б.Г. Радиционно-химическая деструкция целлюлозы и других полисахаридов // Успехи химии. 1998. Т. 67. № 4. С. 353-375.

14. Sagar A.D., Villar M.A., Thomas E.L., Armstrong R.C., Merrill E.W Irradiation-Modification of Starch-Containing Thermoplastic Blends: 1. Modification of Properties and Microstructure // J. Appl. Polymer Sci. 1996. V. 61. № 1. P. 139-155.

15. ГОСТ 7699 78. Крахмал картофельный. Технические условия.

16. ГОСТ 7698-93. Крахмал. Правила приемки и методы анализа.

17. Richter M., Augustat S., Schierbaum F. Ausgewahlte Methoden der St rkechemie. Leipzig: VEB Fachbuchverlag, 1969.

18. Говорков.А.Т., Баннова Е.А, Волхонская Л.И., Соколова Г.Е., Фомина М.П. Радиционная деструкция нитроцеллюлозы // Химия высоких энергий. 1991. Т. 25. № 3. С. 228-233.

19. Аким Э.Л. Реакционная способность и физическое состояние целлюлозы // Химия древесины. 1984. № 4. С. 3.

20. Справочник по крахмало-паточному производству / Под ред. Е.А. Штырковой, М.Г. Губина. М.: Пищ. пром-сть, 1978.430 с.

21. Шарпатый В.А. Радиационная химия полисахаридов. IV. Свободнорадикальные механизмы образования формальдегида //Химия высоких энергий. 2006. Т.40. № 1. С. 18-20.

22. Лисовская Д.П., Галун Л.А., Митюрич Г.С. Радиология пищевых продуктов: учеб. пособ. / под общ. ред. Д.П. Лисовской. -Комитет по проблемам катастрофы на Чернобыльской АЭС при СМ РБ. Гомель: УО БТЭУ ПК, 2003. 296 с.

23. Способ радиационного сшивания крахмала //Пат. № 6617448ВВ US, МПК С 08 В 31/00. Опубл. 09.09.2003.

24. Способ получения модифицированного крахмала // Пат. №2063402 RU, МПК 6 C 08 B 30/12. Опубл. 10.07.1996.

25. Способ получения микробиологически чистого крахмала и способ получения модифицированного крахмала // Пат. № 10952 BY, МПК7 С 08В 30/00, A 23L 3/005, A 23L 3/10. Опубл. 30.08.2008.

26. Способ получения модифицированного крахмала // Пат. № 12800 BY, МПК7 С 08В 30/00. Опубл. 28.02.2010.

RESEARCH OF THE IRRADIATED POTATO STARCH V.V. Litvyak, V.V. Moskva, E.K.Koptelova, V.G. Kostenko, G.Ch. Ospankulova

Summary. It was established that irradiation of potato starch by accelerated electrons (dose from 110 to 440 kGy) results in significant amorphization of its structure saving the morphology. The destruction of molecules takes place at irradiation by dozes up to 440 KGy and the contribution of oxidative processes is negligible. Amorphization and destruction of potato starch chains increase its acidity and solubility. Increase of total titrated acidity could be due to formation of organic acids (oxalic, malic, lactic, acetic, citric and succinic). With increase of irradiation dose in irradiated starch the accumulation of 5-hydroxymethylphurphurol is observed. Physicochemical properties of irradiated starch are not stable. After certain time the acidity and solubility of irradiated starches are decreased up to obtaining starches, which are not soluble in water. The best way to stabilize physicochemical properties could be contact drying on roller dryers or extrusion treatment of irradiated starch with dry ice (solid form of carbon dioxide), which is added in amount of 1.. .3% to mass of dry substances. Preliminary extrusion treatment of contact drying of starch slurry with concentration of 30.40% DS at roll dryers at temperature of 120.180 oC results in gelatinization, i.e. destruction of starch granules and can cause increase of irradiation effect due to increase of possible variant of recombination of polymer starch chains.

Key words: potato starch, irradiation, accelerated electrons, amorphization, destruction, oxidation, solubility.