Author:

Abstract:

Amylose, het voornamelijk lineaire zetmeelpolymeer, kan inclusiecomplexe n vormen met bepaalde lipiden. Amylose-lipidecomplexen worden bekomen bi j opwarmen van een waterrijk zetmeelsysteem in aanwezigheid van endogene of toegevoegde lipiden. Hun voorkomen en structuur werd reeds bestudeer d. Over de functionaliteit van de complexen zelf is echter niet veel gek end. In dit werk werden amylose-lipidecomplexen gesynthetiseerd met een aan onze Eenheid ontwikkelde semi-enzymatische methode (Gelders et al., 2005b). Dit resulteert in redelijk monodisperse korte-keten complexen, d ie kunnen beschouwd worden als ideale modelsystemen voor het bestuderen van de structuur, enerzijds, en mogelijke toepassingen in zetmeelhoudend e voedingssystemen, anderzijds. Deze studie richtte zich vooreerst op de impact van verschillende reacti eparameters (de enzymdosering en molaire verhouding van substraat tot ‘p rimer’, en lipidetype, -ketenlengte en -onverzadigingsgraad) op zowel he t verloop van de synthesereactie als de eigenschappen van de bekomen com plexen. Hiermee werden de verschillende stappen in de semi-enzymatische synthese doorgrond en de achterliggende oorzaken voor de vastgestelde ei genschappen van de gesynthetiseerde korte-keten amylose-lipidecomplexen ontrafeld. Eén welbepaalde combinatie van parameters werd gekozen voor de grootscha lige productie van amylose-glycerol monostearaatcomplexen. De hiermee ge vormde type I complexen, en hun thermische en structurele eigenschappen tijdens en na omvorming tot beter geordende type IIa en IIb complexen, w erden uitvoerig bestudeerd. Elk complex type is opgebouwd uit geaggregee rde amylosehelices. Type I amylose-lipidecomplexen bleken opgebouwd te z ijn uit U-vormige amyloseketens met een laagdikte overeenstemmend met tw ee lipidemoleculen per amyloseketen. Door het ontvouwen van de ketens en een verdubbeling van de laagdikte, werden type I complexen omgevormd to t meer kristallijne type IIa complexen. Dit complextype bevat vier lipid en per helix. In type IIb werden hier nog twee lipiden aan toegevoegd en nam de kristaldikte verder toe. De dikte van de kristallagen en de hoev eelheid water er tussenin bepaalde de stabiliteit van de complexen. In h et algemeen kan gesteld worden dat smelten en herkristalliseren structur ele overgangen in amylose-lipidecomplexen teweeg brengen. De efficiëntie van omzetten hangt af van de temperatuur, de duur van de hittebehandeli ng en het vochtgehalte tussen de lagen. Zowel type I als type IIa complexen werden vervolgens gebruikt als addit ief in zetmeel-gebaseerde model- en voedingssystemen. Hun functionalitei t werd bestudeerd en vergeleken met die van zuiver lipide en polydispers e lange-keten amylose-lipidecomplexen. Die werden gesynthetiseerd door l angere amyloseketens te laten complexeren met glycerol-monostearaat (Gal loway et al., 1989) en worden meestal beschreven in de literatuur. Toediening van zuiver lipide of type I complexen aan opgewarmde en afgek oelde water-zetmeeldispersies leidde tot de sterkste reologische verschi llen. De gecontroleerde vrijstelling van korte amyloseketens uit type I complexen induceerde hoogstwaarschijnlijk de vorming van dubbele helices en, als dusdanig, van een netwerk. Dit werd waargenomen als hogere visc ositeiten. De nanostructurele aspecten van het ‘pasten’ en geleren van d eze stalen werden verder onderzocht door reometrie met in situ kleine hoek X-stralen-verstrooiing (SAXS) te combineren. De SAXS-patronen werd en geanalyseerd als verdunde dispersies van lange ‘scatterers’, geïnterp reteerd als aggregaten van amylose dubbele helices. De grootte en het to taal volume van de scatterers steeg evenredig met de opslagmodulus. Dit effect was additief-onafhankelijk. De gelering werd bovendien versneld i n aanwezigheid van type I amylose-lipide-complexen. De korte amylosefrag menten die vrijgesteld werden tijdens het opwarmen van een complexhouden de zetmeeldispersie verhoogden het volume en de concentratie van korte(r e) verknopingsentiteiten (in vergelijking met de referentie gel). Dit st imuleerde de vorming van een sterker netwerk tijdens koelen. Type II amy lose-lipidecomplexen beïnvloedden de reologie niet zo sterk. Deze comple xen waren inert in het zetmeelsysteem, aangezien hun smelttemperatuur (v er) boven de experimentele temperaturen uitstak. Naast hun (mogelijke) i mpact op de reologie, beïnvloedden de toegediende complexen ook de gevoe ligheid van zetmeel ten opzichte van in vitro enzymatische vertering. Toevoegen van zuiver lipide verlaagde de concentratie enzymweerstandig zetmeel in de gelsystemen door interactie van het lipide met uitgeloogde amyloseketens. De aanwezigheid van type I of type II amylose-lipidecomp lexen, daarentegen, verhoogde de hoeveelheid enzymweerstandig zetmeel. Tenslotte werd de impact van deze additieven op de broodbereiding onderz ocht. Toediening van (type I of type II) amylose-lipidecomplexen aan de broodreceptuur resulteerde in een kleiner broodvolume. De invloed van ty pe I complexen op de concentratie enzymweerstandig zetmeel in brood blee k afhankelijk van de synthesemethode en de eigenschappen van de complexe n. Type II complexen, daarentegen, gaven altijd, ongeacht de wijze waaro p ze gesynthetiseerd werden, aanleiding tot een lagere enzymatische zetm eelvertering. Preliminaire testen toonden bovendien een mogelijk effect van amylose-lipidecomplexen op de amylopectineretrogradatie tijdens bewa ring van brood aan. Type I complexen leken de retrogradatie te verlagen, terwijl type II complexen tot meer intense retrogradatie aanleiding zou den geven. Deze resultaten toonden aan dat type I amylose-lipidecomplexe n wellicht kunnen gebruikt worden om netwerk-sterkte in zetmeelgels te v erhogen, terwijl type II complexen vooral de enzymdegradeerbaarheid van het zetmeel in waterige gelsystemen en in minder vochtige voedingssystem en verlagen.