Physicochemical  characteriza0on  of  starch  from  different  sorghum  varie0es  

Sarah Beazley, Lynsey Jones, Alexis Prillhart, Philipus Pangloli, Vermont P Dia

Results  

Conclusions  and  Future  Direc2ons  •   Starch  isolated  from  different  varie2es  of  sorghum  showed  similar  morphology  as  determined  by  polarized  microscopy.  •   The  gela2niza2on  temperature  of  sorghum  starches  ranged  from  65.16  to  87.5  °C  as  measured  by  differen2al  scanning  calorimetry.  •   Physicochemical  and  rheological  proper2es  of  starch  obtained  from  different  sorghum  varie2es  are  similar  to  each  other.  •   Our  preliminary  results  provide  the  evidence  for  the  poten2al  applica2on  of  sorghum  starch  for  food  and  food  products.  •   Tes2ng  of  sorghum  starch  in  different  food  products  must  be  carried  out.  

References  1.  de  MoraisCardoso  et  al.  (2015).  Sorghum  (sorghum  bicolor  l.):  Nutrients,  Bioac0ve  Compounds,  and  Poten0al  Impact  on  Human  Health.  Crit.  Rev.  Fd.  Sci  Nutr.  DOI:  10.1080/10408398.2014.887057.  2. ) Beta T, Chisi M, Monyo ES. 2004. Sorghum/harvest, storage, and transport. In: Wrigley CW, Corke H, Walker CE, editors. Encyclopedia of grain science. Oxford: Elsevier. p. 119–26.  3.  Roemer, Earl. 2012, Food. United Sorghum Checkoff. http://sorghumcheckoff.com/food/

Acknowledgement  Dr.  Angela  McClure  for  providing  sorghum  samples.    

Figure  1.  Polarized  microscope  images  of  sorghum  starch  isolated  from  different  varie2es  of  sorghum.  All  starch  samples  showed  similar  morphology  under  polarized  light  showing  birefringent  property  of  starch  granules  consistent  with  the  appearance  of  other  commercially  available  starches.    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

   

 

 

 

 

 

Figure  4.  Swelling  power  and  solubility  of  sorghum  starches  are  similar  to  each  other.  Significant  differences  were  not  detected  in  solubility  and  swelling  power  of  starches  obtained  from  different  varie2es  of  sorghum  (P  >  0.05).    

A   B  

D   E  

C  

F  

24  °C   41  °C   54  °C   68  °C   81  °C  

Figure  2.  Changes  in  the  appearance  of  sorghum  starch  variety  B  granules  during  hea2ng.  Sorghum  starch  at  room  temperature  shows  the  regular  birefringent  property  common  to  all  starches.  Hea2ng  in  the  presence  of  water  shows  that  sorghum  starch  started  to  swell  associated  with  water  imbibi2on  during  hea2ng  at  41  °C,  starch  granules  con2nue  to  swell  un2l  68  °C.  At  81  °C,  sorghum  starch  granules  are  completely  disrupted  indica2ng  complete  gela2niza2on.  

Sorghum  Variety  

Onset  of  Gela2niza2on  

Temperature  (°C)  

Peak  Temperature  (°C)   End  of  Gela2niza2on  Temperature  (°C)  

Enthalpy  of  Gela2niza2on  (J/g)  

A   65.16   69.89   85.5  87.4  87.0  87.5  86.9  84.9  

4.145  3.438  3.422  2.835  3.767  3.576  

B   65.8   69.71  C   66.34  

66.93  66.7  66.0  

70.76  71.48  70.96  70.28  

D  E  F  

Table  1.  Thermal  proper2es  of  starch  obtained  from  different  varie2es  of  sorghum  as  determined  by  differen2al  scanning  calorimetry.                                      

Figure  3.  Representa2ve  differen2al  scanning  calorimetry  curve  for  sorghum  variety  A.  The  curve  was  used  to  determine  the  different  thermal  proper2es  for  each  sorghum  starch  as  listed  in  Table  1.  As  shown  in  Table  1,  thermal  proper2es  of  sorghum  starches  are  very  similar  to  each  other  indica2ng  uniformity  of  starch  that  can  be  obtained  from  sorghum.  

Abstract  Sorghum  is  one  of  the  most  important  crops  in  the  United  States.  The  objec0ve  of  this  study  is  to  characterized  starch  isolated  from  different  varie0es  of  sorghum  in  order  to  explore  the  poten0al  food  applica0ons  of  sorghum  starch.  Starch  from  pre-­‐soaked  sorghum  was  extracted  by  blending  with  water  followed  by  sieving,  standing  and  centrifuga0on.  A\er  centrifuga0on,  the  pellet  was  dried  under  vacuum  and  the  dried  material,  starch,  was  ground  to  fine  par0cles.  The  starch  was  characterized  for  their  gela0niza0on,  solubility,  swelling  power  and  gela0on  proper0es.  Morphology  of  starch  granules  was  visualized  using  polarized  microscope.  Preliminary  data  indicate  that  onset  of  gela0niza0on  ranged  from  65.2  to  66.9  °C,  gela0niza0on  temperature  of  69.7  to  71.5  °C  and  end  of  gela0niza0on  of  85.6  to  87.5  °C.  The  enthalpy  associated  with  starch  gela0niza0on  ranged  from  2.8  to  4.1  J/g.  Our  results  will  provide  preliminary  evidence  to  support  the  use  of  sorghum  starch  for  food  and  food  products.  

0  

5  

10  

15  

20  

A   B   C   D   E   F  

Swellin

g  Po

wer  

Sorghum  Variety  

A  

0  

10  

20  

30  

40  

A   B   C   D   E   F  Percen

tage  Solub

ility  

Sorghum  Variety  

B  

A   B  

D   E  

C  

F  

Figure  5.  Least  gela2on  concentra2on  of  sorghum  starches  ranged  from  3.2%(varii2es  A,  D,  E  and  F)  to  6.4%  (varie2es  B  and  C)  as  indicated  by  an  arrow.  Least  gela2on  concentra2on  refers  to  the  lowest  concentra2on  of  starch  that  will  lead  to  forma2on  of  a  three-­‐dimensional  network  called  gel.  

Department  of  Food  Science  and  Technology,  The  University  of  Tennessee,  2510  River  Drive,  Knoxville,  TN  37996-­‐4591,  USA  

Introduc2on  •  Sorghum  is  the  fi\h  most  produced  cereal  in  the  

world  and  contains  bioac0ves  with  poten0al  health-­‐promo0ng  proper0es1.  

•  Plays  a  cri0cal  role  in  food  security  for  some  semiarid  areas  of  Asia,  Africa,  and  La0n  America2  

•  Sorghum  is  a  good  wheat  subs0tute  for  those  who  cannot  tolerate  gluten.    

•  Sorghum  is  an  excellent  source  of  energy,  containing  about  75%  complex  carbohydrates.  It  is  also  a  good  source  of  iron  and  zinc  and  is  rich  in  B  complex  vitamins.  It  provides  phytochemicals  such  as  phenolic  acids,  anthocyanins,  and  phytosterols2.  

Objec2ve  The  objec0ve  of  this  study  was:  •  To  characterize  starch  isolated  from  different  

varie0es  of  sorghum  in  order  to  explore  the  poten0al  food  applica0ons  of  sorghum  starch  

Materials  &  Methods  •  Extrac2on  of  starch  

     

   •  Morphology  of  starch  granules  Starch  was  observed  under  a  polarizing  microscope  

•  Determina2on  of  changes  in  starch  granule  morphology  as  affected  by  hea2ng  

Samples  were  heated  using  a  hot  stage  and  changes  in  the  morphology  of  starch  granules  were  observed  during  hea2ng.  

•  Determina2on  of  thermal  proper2es  The  samples  were  analyzed  using  differen2al  scanning  calorimetry;  onset  of  gela2niza2on,  peak  temperature,  end  of  gela2niza2on,  and  enthalpy  of  gela2niza2on  were  recorded  

•  Determina2on  of  solubility  and  swelling  power  Solubility  was  calculated  as  the  weight  of  soluble  dry  powder  divided  by  weight  of  ini2al  sample  Swelling  power  was  calculated  as  the  weight  of  wet  sediment  divided  by  the  weight  of  ini2al  sample  

•  Determina2on  of  least  gela2on  concentra2on  Starch  concentra2ons  of    0.2,  0.4,  0.8,  1.6,  3.2  and  6.4%  were  placed  in  plas2c  tubes.  Aeer  gela2niza2on  and  cooling,  the  lowest  concentra2on  at  which  the  starch  gel  did  not  slip  was  the  least  gela2on  concentra2on  

100g  of  each  of  the  6  samples  was  soaked  in  0.1%  sodium  bisulfite  solu2on  for  24  hours  Blended  using  a  Waring  Blender  Mixture  was  sieved  using  a  100  mesh  sieve  and  the  filtrate  was  allowed  to  segle    overnight.  The  precipitate  was  repeatedly  washed  with  water  aeer  centrifuga2on  three  2mes.  The  precipitate  was  vacuum  dried,  ground  and  called  sorghum  starch.