Właściwości molekularne wody hydratacyjnej w żelach acetylowanej skrobi ziemniaczanej

Celem pracy było określenie wpływu stopnia acetylacji skrobi ziemniaczanej na wiązanie wody w sporządzonych żelach skrobiowych. Przeprowadzono pomiary czasów relaksacji spin-sieć T₁ i spin-spin T₂ metodą niskopolowego magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) oraz oznaczono aktywność wody aw w żelach skrobi ziemniaczanej acetylowanej. W badaniach użyto polimeru o znanym stopniu podstawienia. Pomiary przeprowadzono w układach o zawartości skrobi w zakresie 0,02 ÷ 0,10 g/g. Wyniki pomiarów aktywności wody posłużyły do określenia współczynnika hydratacji skrobi, definiowanego jako masa wody związanej z 1 g biopolimeru. Stwierdzono, że zastosowana modyfikacja skrobi wpłynęła na zmniejszenie wartości jej hydratacji. Najmniejszym współczynnikiem hydratacji charakteryzowała się skrobia o stopniu podstawienia wynoszącym 0,06. Na podstawie wartości czasów relaksacji określono parametry charakteryzujące dynamikę molekularną frakcji wody hydratującej polimer. Określona szybkość relaksacji spin-spin molekuł wody hydratacyjnej malała wraz ze wzrostem ilości grup acetylowych wymieniających grupy hydroksylowe. Oznacza to ograniczenie ilości molekuł wody wiązanej w sieci polimerowej na skutek przewagi oddziaływań polimer-polimer nad oddziaływaniami polimer-woda.

The objective of the research study was to determine the effect of acetylation of potato starch on binding water in starch gels produced. There were taken measurements of the spin-lattice T₁ and spin-spin T₂ relaxation times with the use of a low-field nuclear magnetic resonance (NMR); also, the water activity in acetylated starch gels was determined. A polymer with a known degree of substitution (DS) was utilized in the study. Those systems were measured where the content of starch ranged from 0.02 g/g to 0.10 g/g. The results of the water activity measured were used to determine the hydration coefficient of the starch defined as the weight of water associated with 1 g of biopolymer. It was found that the applied modification of starch caused the value of its hydration to decrease. The acetylated starch with a 0.06 degree of substitution was characterized by the lowest coefficient of hydration. On the basis of the relaxation time values, there were determined those parameters, which characterized the molecular dynamics of polymer hydrating water fraction. The determined spin-spin relaxation rate of hydration water molecules decreased with the increasing quantity of acetyl groups that exchanged hydroxyl groups. That fact means that the quantity of water molecules bound in the polymer network is reduced owing to the predominance of polymer-polymer interactions over the polymer-water interactions.