Rheological characterization of amaranth protein gels

Gel forming properties of amaranth proteins at different thermal conditions and protein concentration were studied. Gel point (G′ and G″ crossover) and gelation kinetics (G′ vs. time) were analyzed. The type of gel formed from the rheological point of view was studied analyzing the rheograms obtained from frequency sweeps. Texture properties of cold-set gels were analyzed by TPA assays. Minimum conditions for gelation were 7%, w/v and 70 °C. Elasticity of heated dispersions and gels increased with the increase of protein concentration. A high value of the network structure index was observed. This behavior could be related to the great proportion of disulfide bonds formed during amaranth protein gelation. At temperatures above 70 °C (80, 90 and 95 °C), gelation of dispersions (15%, w/v) took place at times less than 5 min. A first order kinetic gelation process with reaction rate specific constant values that increased with the increase of heating temperature was observed. A rapid denaturation of globulins followed by sulfhydryl/disulfide interchange reactions between protein molecules conduced to a gelation phenomenon enhanced by protein aggregation. Gels prepared over critical conditions (T>70 °C, protein concentration >7%, w/v) presented a strong gel-like behavior. These type of gels were elastic in nature (tan δ<0.1), of high hardness, fracturability and cohesiveness, although presented low adhesiveness. Depending on protein and thermal conditions, amaranth proteins were able to form self-supporting gels that could be applied in different gel-like foods.

M.V. Avanzaa, M.C. Puppob and M.C. Añónb,

The kinetics of water uptake by amaranth grain soaked in plain water, SO2 aqueous solution (0.01% and 0.02%, w/v) and SO2 solution (0.02%, w/v) with variable concentrations of lactic acid (0.0025% and 0.0050%, v/v), covering a temperature range from 30 °C to 60 °C was investigated. The resulting kinetics data were correlated by means of Peleg’s equation. The Peleg model predicted adequately the hydration kinetics of amaranth grain till saturation moisture content using short-time data at the given conditions. The Peleg rate constant k1 and Peleg constant capacity k2 were affected by temperature and soaking conditions. The constant k1 decreased from 50.8 to 21.3 for increasing temperature from 30 to 60 °C, while for k2 the decreased was from 1.87 to 1.17 when soaking in plain water. Amaranth soaking in SO2 aqueous solution gave lower k1 than those for plain water, indicating acceleration in the absorption rate. The effect on k2 was less marked, being the moisture saturation capacities of the grain in plain water and SO2 solution almost coincident. The increase of SO2 concentration did not have practical effects on both constants k1 and k2.

Absorption rates for lactic acid concentration were significantly higher than those soaked only in SO2 solutions (the constant k1 was less in lactic acid solutions than in SO2 solutions); the values of k2 and consequently the saturation moisture contents were not practically affected by the presence of lactic acid in the soaking media.

Andrea Calzetta Resioa, Roberto J. Aguerreb and Constantino Suareza

Thanapornpoonpong, Sa-nguansak
mailto:sa_nguansak_t@hotmail.com

Effect of nitrogen fertilizer on nitrogen assimilation and seed quality of amaranth and quinoa

Dissertation zur Erlangung des Doktortitels, angenommen von: Georg-August-Universität Göttingen, Fakultät für Agrarwissenschaften, 2004-11-18






Amarant und Reismelde sind proteinreiche Pseudocerealien und können als alternative Quelle für nicht-allergienherbeiführende Nahrungsmittel verwendet werden. Samenaufbau des Amarants (Amaranth spp.) und die Vielzahl der Reismelde (Chenopodium Quinoa Willd), die unter Norddeutschland Bedingungen 2001 und 2002 produziert wurde, wurde nachgeforscht. Amarant- und Reismeldesamen erwiesen sich als proteinreich, wobei deren Aminosäuregehalt den menschlichen Ernährungsanforderungen entsprach. Die Proteine waren besonders reich an Lysin. Die Balaststoffe im Samen bestanden zum größten Teil aus unlöslichen Fraktionen. Im Vergleich zum Weizenmehl zeigte Amarantmehl höhere Viskosität. Weiterhin die Effekte der Stickstoffdüngung auf Stickstoffassimilation und Samenaufbau der Amarant- und Reismelde wurden untersucht. Stickstoffdüngung positiv beeinflusste die Zunahme des Korngewichts, der Biomasse, des Kornertrag und des Ernteindexes. Stickstoffnutzungseffizienz, Stickstoffaufnahmeeffizienz, Stickstoffernteindex und Kornertrag pro Maßeinheit des Kornstickstoffes verringerten sich mit erhöhter Stickstoffdüngemittelrate. Stickstoffdüngung führte zu einer Zunahme des Samenproteins und des Linolsäuregehalts und gleichzeitig verringerte das Anteil an Albumin-1-Fraktion. Die Konzentrationen der essentieller Aminosäuren wurden nicht durch Stickstoffdüngung beeinflusst. Albumin-1-Fraktionen hatten hohen Lysingehalt, während Albumin-2-Fraktionen charakterisierten sich mit einem hohen Leucingehalt. Globulinfraktionen enthielten höhere Konzentrationen an essentieller Aminosäuren im Vergleich zu anderen Fraktionen, jedoch der Gehalt an Lysins war niedriger. Mit der Ausnahmen von Methionin zeigten sich die Glutelinfraktionen mit gut ausgewogenem Zusammensetzung von essentiellen Aminosäuren. Der Balaststoffegehalt blieb unbeeinflusst, während eine Zunahme an Verkleisterungstemperatur der Mehle sowohl von Amarant- als auch Reismeldesamen negativ durch höhere Stickstoffmengen beeinflusst wurde. Die erzielten Ergebnisse zeigen ein hohes Potential der Amarant- und Reismeldesamen für die menschliche Ernährung. Anwendung von Stickstoffdüngung kann zu einer Verbesserung der Nährqualität führen, indem sie den Proteingehalt erhöhte und die Konzentrationen an essentiellen Aminosäuren beibehielt.

Betreuer: Pawelzik, Elke; Prof. Dr.
Gutachter: Pawelzik, Elke; Prof. Dr.
Gutachter: Classen, Norbert; Prof. Dr.


Hier kann die gesamte Arbeit heruntergeladen werden:
http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/2004/thanapornpoonpong/thanapornpoonpong.pdf

Amaranth und quinoa sind zwei Vertreter der Pseudocerealien. Pseudocerealien sind eine Gruppe von Pflanzen, die stärkereiche Samen hervorbringen, aber botanisch zu den Dicotyledoneae gezählt werden. Innerhalb der Ernährung und Verarbeitung werden sie aber wie Getreide genutzt. Das Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Verarbeitungseigenschaften von Amaranth und Quinoa und ihr Verhalten in verschieden Lebensmitteln zu untersuchen. Im folgenden werden die Ergebnisse der einzelnen Verabeitungsgebiete zusammengefaßt: Während der Heißextrusion wurden Amaranth und Quinoa Reismehl, Maisgrieß oder Kartoffelstärke auf verschiedenen Fettniveaus gemischt und die Eigenschaften der hergestellten Extrudate analysiert. Der optimale Fettgehalt für gut expandierte Produkte wurde für Amaranth mit ca. 4 % ermittelt, für Quinoa mit bis zu 5 % aber nicht niedriger als 4 %. Mit der Kombination Stiftmühle und Zickzack-Sichter konnten auf technischem Maßstab Mehlfraktionen aus Amaranth und Quinoa produziert werden - stärke-angereicherte Mehl- und Dunstfraktionen und protein-angereicherte Fein- und Grobgrießfraktionen.
Die Lagerstabilität von Mehl und Dunst war etwa 15 Wochen, von den Grießfraktionen etwa 6-8 Wochen. Die Produktion von vorverkleisterten Mehlen mittels Walzentrocknung lieferte vollverkleisterte Amaranthquellmehle. Die Quinoaquellmehle jedoch zeigten nach der Walzentrocknung genauso eine Peakviskosität, wie nach Heißextrusion von Quinoamehl und –dunst. Um dieses Phänomen zu klären bedarf es noch weiterer Forschung. Durch die Zugabe von Albumen, Emulgator und eventuell Enzymen (die Transglutaminase beinhalten) konnten Nudeln aus 100 % Amaranth oder Quinoa produziert werden, die vergleichbare Textureigenschaften zu Weizennudeln zeigten. Eigenschaften, die jedoch noch eingehender Forschung bedürfen, sind der Geschmack, die Elastizität und die Farbe der Nudeln. Die Brotqualität von Broten, die aus 60 % Weizenmehl und 40 % Amaranth- oder Quinoamehl produziert wurden konnte vor allem durch einen gesteigerten Wassergehalt im Teig auf mindestens 65 % verbessert werden. Diese veränderte Teigzusammensetzung verlangt nach einem unkonventionellen Brotbackverfahren. Während sensorischer Evaluierungsstudien dieser optimierten Brote wurden die Textureigenschaften ähnlich jener von marktüblichen Broten beurteilt. Während einer umfassenden Serie von Poppversuchen mittels eines mit Infrarotlampen geheizten Ofens wurde der optimale Feuchtigkeitsgehalt der Amaranthsamen mit 14 % bestimmt. Eine Ausbeute an gepoppten Samen bis zu 95 % konnte erreicht werden. Der Einfluß der Amaranthvarietät auf die Poppeignung konnte ebenfalls nachgewiesen werden.

http://www.arcs.ac.at/dissdb/rn037930