Functional properties of starch cultivars of two Andean grains grown in Bolivia: Amaranth (Amaranthus caudatus) and canihua (Chenopodium pallidicaule).

The functional properties of Andean grain starches of two species, amaranth (Amaranthus caudatus) and canihua (Chenopodium pallidicaule), three cultivars each, were studied. The study focused on chemical composition, pasting properties, thermal properties, water solubility index (WSI), swelling power (SP), and granule morphology. All amaranth starches were waxy starches, with amylose content less than 5 %, which had some differences in chemical composition (p < 0.05). The pasting properties differed between the species, canihua showed more resistance, than amaranth, to heat and shear stress (higher cool paste (CPV) and lower breakdown (BD), ranged between 1250 and 1600 cP and -30 - 10 cP respectively. The amaranth starches presented only similar CPV with 800-1000 cP, while canihua cultivars presented similar PT and BD, and both species presented similar PV, around 1000 cP. Thermal properties (To, Tp, Tc, ΔH, and ΔT) differed among cultivars and species. These differences could be related to the homogeneity molecular structure and content of amylose in canihua cultivars and possibly to genotype factor. Polygonal shapes were the predominant shape of starch granules, ranged 1.0-1.4 µm and 0.8-0.9 µm, for amaranth and canihua starches respectively. Amaranth starches swelled quickly to disintegrate partially at the end, contrary to canihua starches. The thermal and pasting properties were correlated between them. SB, CPV, HPV, CS, were correlated to the content of amylose in canihua starches. One amaranth cultivar was significantly different from the others. Thus, according the functional properties differenced both species and some cultivars in each species. Additionally, the amaranth starch has the potential to be used in the food industry where heat and stress are applied such as extrusion, while canihua starches can be used in desserts or in cosmetic uses, based on their functional properties.

Exogenous amylase increases gas production and improves in vitro ruminal digestion kinetics of sorghum and corn grains / Amilase exógena aumenta a produção de gases e melhora a cinética de digestão ruminal in vitro de grãos de sorgo e milho

The aim of this study was to evaluate the effect of exogenous amylase on gas production, in vitro dry matter digestibility (IVDMD), and in vitro digestion kinetics of sorghum (Sorghum vulgaris) and two corn hybrids of different grain textures. Ruminal fluid was collected from two rumen-fistulated cows receiving or not exogenous amylase (0.7g kg-1 of dry matter (DM basis)), provided to achieve 396 kilo Novo units kg-1 for amylase activity (DM basis). Gas production was measured after 1, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 30, 36, 42 e 48 hours of incubation. Amylase increased gas production (mL) by 5.4%. Corn hybrids have higher in vitro dry matter digestibility than sorghum. Exogenous amylase increased the potential of gas production (A) (P=0.01). There was an effect of hybrid for IVDMD (P<0.01). The addition of exogenous amylase increases the in vitro gas production, improves fermentation kinetics, and increases the production of the ammonia nitrogen of corn and sorghum grains, but does not affect in vitro and dry matter digestibility or the short-chain fatty acids production.

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da amilase exógena na produção de gases, a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) e a cinética de digestão in vitro de sorgo (Sorghum vulgaris) e de dois híbridos de milho de diferentes texturas de grãos. O líquido ruminal foi coletado de duas vacas fistuladas no rúmen recebendo ou não amilase exógena (0,7g kg-1 de matéria seca (MS)), fornecida para atingir 396 kg Novo unidades kg-1 para atividade de amilase (base na MS). A produção de gás foi medida após uma, três, seis, nove, 12, 15, 18, 21, 24, 30, 36, 42 e 48 horas de incubação. A amilase aumentou a produção de gás (mL) em 5,4%. Híbridos de milho apresentam maior DIVMS que o sorgo. A amilase exógena aumentou o potencial de produção de gás (A) (P=0,01). Houve efeito de híbrido para DIVMS (P<0,01). Amilase exógena aumenta a produção de gás in vitro, melhora a cinética da fermentação e aumenta a produção de nitrogênio amoniacal de grãos de milho e sorgo, mas não afeta a digestibilidade in vitro da matéria seca ou a produção de ácidos graxos de cadeia curta.

Starch synthesis and gelatinization properties of potato tubers / Síntese de amido e propriedades de gelatinização de tubérculos de batata com diferentes teores de amido

Biosynthesis is the only source of potato starch which is an important raw material for food processing, modified starch and biomass energy. However, it is not clear about the evolution of starch synthesis with tuber development in potato. The present study evaluated the differences of starch synthesis and gelatinization properties of potato tubers with different starch content. Relative to cultivars of medium and low starch content, cultivars of high starch content showed significantly higher SBEII gene expression, AGPase and SSS enzyme activity, and total starch content after middle stage of starch accumulation, and had smaller average starch granule size during whole process of tuber development, and had higher pasting temperature before late stages of tuber growth, and had lower pasting temperature after middle stage of starch accumulation. Path analysis showed that, after middle stage of starch accumulation, effects on starch gelatinization of cultivars with high, medium and low starch content represented starch synthesis enzyme activity > starch accumulation > starch granule distribution > starch synthesis enzyme gene expression, starch synthesis enzyme gene expression > starch synthesis enzyme activity > starch accumulation > starch granule distribution, starch synthesis enzyme gene expression > starch granule distribution > starch synthesis enzyme activity > starch accumulation, respectively. In the study, phases existed in the starch biosynthesis of potato tuber, and the starch quality and its formation process were different among varieties with different starch content. The findings might contribute to starch application and potato industries.

A biossíntese é a única fonte de amido de batata que é uma importante matéria-prima para o processamento de alimentos, amido modificado e energia de biomassa. No entanto, não está claro sobre a evolução da síntese do amido com o desenvolvimento do tubérculo na batata. O presente estudo teve como objetivo avaliar as diferenças nas propriedades de síntese e gelatinização do amido de tubérculos de batata com diferentes teores de amido. Em relação às cultivares de médio e baixo teor de amido, as cultivares de alto teor de amido apresentaram expressão do gene SBEII, atividade enzimática AGPase e SSS e teor de amido total significativamente maiores após o estágio intermediário de acúmulo de amido, bem como menor tamanho médio dos grânulos de amido durante todo o processo de desenvolvimento do tubérculo, maior temperatura de colagem antes dos estágios finais de crescimento do tubérculo e menor temperatura de colagem após o estágio intermediário de acúmulo de amido. A análise de trilha mostrou que, após o estágio intermediário de acúmulo de amido, os efeitos na gelatinização do amido de cultivares com alto, médio e baixo teor de amido representaram a atividade da enzima de síntese de amido> acúmulo de amido> distribuição de grânulos de amido> expressão gênica de enzima de síntese de amido; expressão gênica de enzima de síntese de amido > atividade da enzima de síntese de amido> acúmulo de amido> distribuição de grânulos de amido; expressão gênica da enzima de síntese de amido> distribuição de grânulos de amido> atividade de síntese de amido> acúmulo de amido, respectivamente. No estudo, as fases existentes na biossíntese do amido do tubérculo de batata, e a qualidade do amido e seu processo de formação foram diferentes entre as variedades com diferentes teores de amido. As descobertas podem contribuir para a aplicação de amido e as indústrias de batata.

Amylose content and micromorphology of popcorn progenies with different popping expansion volumes / Teores de amilose e micromorfologia de progênies de milho-pipoca com diferentes volumes de expansão

Popcorn (Zea mays var. everta) has a higher commercial value than common maize, in addition to being a popular food among consumers. Today, there is a constant search for cultivars with superior performance for several traits of interest in the case of popcorn, yield and popping expansion. On this basis, this project proposes to characterize progenies of popcorn with different values ​​of expansion capacity regarding chemical composition and micromorphology. Kernels from the fifth cycle (C5) of intrapopulation recurrent selection were evaluated. The progenies were selected based on the popping expansion volume of their kernels. The kernels were quantified for amylose and analyzed for starch granule arrangement and pericarp thickness by scanning electron microscopy. Progenies with low popping expansion volume (0 and 7 mL g-1) showed amylose contents of 21.24 and 20.18%, respectively; a less compact endosperm, with individual starch granules interspaced with empty spaces; and pericarp thickness between 40.94 and 38.99 µm, respectively. By contrast, progenies with high popping expansion volume (30 and 35 mL g-1) showed amylose contents of 23.92 and 26.10%; a vitreous endosperm; more-compact starch granules without empty spaces in between; and pericarp thickness between 107.66 and 107.84 µm. Progenies with higher popping expansion volume exhibited a thicker pericarp, a high amylose percentage and a more-compact endosperm, whereas those with the lower expansion volumes showed a thinner pericarp, a lower amylose percentage and individual starch granules.(AU)

O milho-pipoca (Zea mays var. everta) tem um valor comercial mais elevado do que o milho comum e é um alimento popular entre os consumidores. Hoje, existe uma constante busca por cultivares com desempenho superior para os diversos caracteres de interesse, no caso da pipoca, produtividade e capacidade de expansão. O trabalho propõe caracterizar progênies de milho-pipoca com diferentes valores de capacidade de expansão quanto à composição química e micromorfologia. Foram estudados grãos do quinto ciclo (C5) de seleção recorrente intrapopulacional. As progênies foram selecionadas com base nos valores de capacidade de expansão de seus grãos. Os grãos foram quantificados para amilose e analisados quanto ao arranjo dos grânulos de amido e espessura do pericarpo por microscopia eletrônica de varredura. Progênies com baixa capacidade de expansão (0 e 7 mL g-1) apresentaram teor de amilose de 21,24 e 20,18% respectivamente; endosperma menos compacto, com grânulos de amido individualizados e intercalados com espaços vazios; e espessura do pericarpo medindo entre 40,94 e 38,99 µm, respectivamente. Por outro lado, progênies com alta capacidade de expansão (30 e 35 mL g-1) apresentaram teor de amilose de 23,92 e 26,10%, endosperma vítreo, sendo os grânulos de amido mais compactos e sem espaços vazios entre eles; e espessura do pericarpo medindo entre 107,66 e 107,84 µm. Progênies com altos valores de capacidade de expansão apresentam maior espessura de pericarpo, alta porcentagem de amilose e endosperma mais compactado, enquanto as com menores valores de expansão, apresentam menor espessura do pericarpo, menor porcentagem de amilose e grânulos de amido individualizados.(AU)

Amylose content and micromorphology of popcorn progenies with different popping expansion volumes / Teores de amilose e micromorfologia de progênies de milho-pipoca com diferentes volumes de expansão

ABSTRACT: Popcorn (Zea mays var. everta) has a higher commercial value than common maize, in addition to being a popular food among consumers. Today, there is a constant search for cultivars with superior performance for several traits of interest in the case of popcorn, yield and popping expansion. On this basis, this project proposes to characterize progenies of popcorn with different values ​​of expansion capacity regarding chemical composition and micromorphology. Kernels from the fifth cycle (C5) of intrapopulation recurrent selection were evaluated. The progenies were selected based on the popping expansion volume of their kernels. The kernels were quantified for amylose and analyzed for starch granule arrangement and pericarp thickness by scanning electron microscopy. Progenies with low popping expansion volume (0 and 7 mL g-1) showed amylose contents of 21.24 and 20.18%, respectively; a less compact endosperm, with individual starch granules interspaced with empty spaces; and pericarp thickness between 40.94 and 38.99 µm, respectively. By contrast, progenies with high popping expansion volume (30 and 35 mL g-1) showed amylose contents of 23.92 and 26.10%; a vitreous endosperm; more-compact starch granules without empty spaces in between; and pericarp thickness between 107.66 and 107.84 µm. Progenies with higher popping expansion volume exhibited a thicker pericarp, a high amylose percentage and a more-compact endosperm, whereas those with the lower expansion volumes showed a thinner pericarp, a lower amylose percentage and individual starch granules.

RESUMO: O milho-pipoca (Zea mays var. everta) tem um valor comercial mais elevado do que o milho comum e é um alimento popular entre os consumidores. Hoje, existe uma constante busca por cultivares com desempenho superior para os diversos caracteres de interesse, no caso da pipoca, produtividade e capacidade de expansão. O trabalho propõe caracterizar progênies de milho-pipoca com diferentes valores de capacidade de expansão quanto à composição química e micromorfologia. Foram estudados grãos do quinto ciclo (C5) de seleção recorrente intrapopulacional. As progênies foram selecionadas com base nos valores de capacidade de expansão de seus grãos. Os grãos foram quantificados para amilose e analisados quanto ao arranjo dos grânulos de amido e espessura do pericarpo por microscopia eletrônica de varredura. Progênies com baixa capacidade de expansão (0 e 7 mL g-1) apresentaram teor de amilose de 21,24 e 20,18% respectivamente; endosperma menos compacto, com grânulos de amido individualizados e intercalados com espaços vazios; e espessura do pericarpo medindo entre 40,94 e 38,99 µm, respectivamente. Por outro lado, progênies com alta capacidade de expansão (30 e 35 mL g-1) apresentaram teor de amilose de 23,92 e 26,10%, endosperma vítreo, sendo os grânulos de amido mais compactos e sem espaços vazios entre eles; e espessura do pericarpo medindo entre 107,66 e 107,84 µm. Progênies com altos valores de capacidade de expansão apresentam maior espessura de pericarpo, alta porcentagem de amilose e endosperma mais compactado, enquanto as com menores valores de expansão, apresentam menor espessura do pericarpo, menor porcentagem de amilose e grânulos de amido individualizados.

Characteristics of starch from different bean genotypes and its effect on biodegradable films.

BACKGROUND: Starches from four common bean genotypes were characterized and used in the production of biodegradable films. Starches were characterized by their swelling power, solubility, amylose content, granule morphology, relative crystallinity, thermal and pasting properties, and susceptibility to α-amylase hydrolysis. Films were characterized according to their morphology, mechanical and water vapor barrier properties, whiteness and opacity. RESULT: Depending on the common bean genotype, a great variation on starch properties was found, which, in turn, clearly impacted on the characteristics of the starch-based films. Starches from BRS Pitanga and BRS Pérola genotypes exhibited the highest amylose content and the lowest swelling capabilities. Bean starch from the IPR Uirapuru genotype presented granules with an irregular surface and shape. Starches from IPR Uirapuru and BRS Estilo genotypes provided well-structured biodegradable films, without the occurrence of fissures or cracks. Moreover, starch films containing starch from BRS Estilo genotype exhibited the highest flexibility, permeability and solubility. CONCLUSION: The morphological, mechanical and water vapor barrier properties of films elaborated with common bean starch vary greatly as a function of the bean genotype used for starch production. © 2018 Society of Chemical Industry.

Avaliação comparativa de características estruturais do amido e enzimas relacionadas à sua degradação em cultivares de banana como padrão distinto do modelo representado pela cultuvar Nanicão / Comparative evaluation of structural characteristics of starch and enzymes related to their degradation in banana cultivars as distinct from the standard model represented by cultuvar Nanicão

O acúmulo de açúcares solúveis observados em banana madura é resultado da ação de diversas enzimas que atuam sob o amido acumulado durante o seu desenvolvimento. Este processo pode ocorrer fora da planta e, em um período relativamente curto conhecido como amadurecimento. A rápida mobilização associado a escassez de trabalhos que enfoquem o processo de degradação de amido em Orgãos que armazenam amido temporariamente, como bananas, o objetivo desse estudo foi localizar cultivares que se comportem diferente do modelo Nanicão, que é objeto de estudo do laboratório ha muito tempo, sendo por isso, a cultivar mais conhecida e estudada. Bananas pertencentes a diferentes grupos genômicos foram selecionadas e analisadas, sendo elas: Nanicão (AAA), Terra (AAB), Mysore (AAB), Pacovan (AAB) e Figo (ABB). Quanto aos parâmetros de amadurecimento analisados, as cultivares Nanicão, Terra e Pacovan tiveram um comportamento climatérico típico. A sacarose foi o açúcar predominante em todas as cultivares seguida pela glicose e frutose que mantiveram uma proporção 1:1. A cultivar Nanicão teve maiores teores de açúcares solúveis seguida pela Figo, Pacovan, Terra e Mysore. Em extrato bruto de banana, os maiores valores de atividade da β-amilase foi verificada nos estágios finais do amadurecimento, enquanto que a da α-amilase foi, praticamente, constante durante o período analisado, com exceção da Figo. Para detectar a presença das amido-fosforilases foi realizado ensaio, em extrato bruto de banana, de eletroforese em condições não-desnaturantes (PAGE-nativo) e, duas bandas com atividade foram visualizadas nas cultivares, com exceção da Mysore. O inicio do processo de degradação de amido ocorreu anterior a produção autocatalitica de etileno e, as cultivares tiveram diferentes percentuais de degradagao de amido, sendo os maiores obtidos/na Pacovan seguida pela Mysore, Nanicão, Figo e Terra. Os grânulos de amido das cultivares Terra e Figo mostraram-se resistentes a...

The soluble sugars accumulation in mature banana is consequence of several enzymes action on accumulate starch obtained during its development process. The starch degradation can occur outside the plant in a relatively short time called ripening. Associate at the faster starch mobilization, few works are available focusing this process in organs that store starch temporarily like banana. The aim of this study was identified cultivars that show different pattern of starch degradation when compared with Nanicao model. Bananas of different genomic groups were selected and analyzed, Nanicao (AAA), Terra (AAB), Mysore (AAB), Pacovan (AAB) and Figo (ABB). The Nanicao, Terra and Pacovan cultivars had a typical climacteric behavior. Sucrose was the predominant sugar followed by glucose and fructose that maintained 1:1 ratio, in all cultivars. Nanicao had the higher levels of soluble sugars followed by Figo, Pacovan, Terra and Mysore. The onset of starch degradation seems to be independent of ethylene. The higher activities of β-amylase, in banana pulp, was obtained in the last ripening stages, while α-amylase activities was constant and low at Nanicao and Pacovan. Two bands with activities were visualized in native PAGE which corresponded to cytosolic and plastidial forms of starchphosphorylases, with exception of Mysore. All cultivars had different perceptual of starch degradation and the higher one was observed at Pacovan, followed by Mysore, Nanicao, Figo and Terra. Starches granules of Terra and Figo showed to be resistant to enzymatic hydrolysis. All cultivars had a and β-amylase activities associated to granule throughout the ripening process. Only Mysore showed αamylase activity associated to granule higher than β-amylase. No significant change along the ripening was observed in amylose content and amylopectin chain length distribution. The micrographs revealed that granule surface suffer changes along the ripening, exposing structures...