The physicochemical, morphological, pasting and softening kinetics of rice varieties selected from West-African countries were investigated. The studies conducted were aimed at enhancing the adoption and use of these local varieties in improving food security in Africa through the development of acceptable new rice-based products .The varietal, morphological and physiochemical impacts on appearance, pasting, textural properties and softening kinetics were also analyzed. To unravel structural properties of the respective isolated rice starch from the selected rice varieties, scanning electron microscopic analysis was also carried out. The varieties studied were Faro 61, Faro 60, Faro 44, Tox 3145 and Nerica 3. Microscopic studies carried out on the isolated starch indicated that the starch granules were 4.43 -5.62 µm. The structural variations observed did not clearly provide an explanation for the pasting and textural properties of the studied rice varieties. Morphological studies also revealed that the rice granules were polyhedral, irregular in shape and tightly packed. Proximate studies indicated that the rice varieties were composed of 0.35 - 0.52% fat, 0.32 - 0.57% ash , 8.97 - 10.35% protein, 88.63 - 90.08% carbohydrate and 22.4 - 28.50% amylose. The proximate results indicates that these varieties are high protein containing waxy rice varieties. Color parameters (L*and b*) studies of uncooked rice flour samples indicated high values of L* and low values of b* for all the rice varieties. The order of increasing whiteness was found to be Faro 61 > Faro 44 > Faro 60 > Nerica 3 > Tox 3145 while the b* values ranged from 5.09 - 7.26. The high degree of whiteness and low values of yellowness of these rice varieties indicate that their flours would be highly acceptable by most consumers. Results of the pasting properties studies indicated significant differences in the peak viscosity , trough viscosity, final viscosity and set back viscosity of the rice flours. Faro 44 showed a higher peak viscosity value (3984.5 cP) while Nerica 3 indicated the lowest peak viscosity value (2850.5 cP). Faro 44 and Tox 3145 had the highest and lowest trough viscosities, respectively. Break down viscosities were within the 546.5 and 1164 cP range for the rice varieties. Faro 44 had significantly higher breakdown viscosities than other varieties. The result indicated that Faro 44 flour is suitable for the production of value added products such as noodles, due to the ability of its paste to swell sufficiently while remaining intact and stable during sheering. Setback viscosity varied from 865.5 to 2138.5 cP. Faro 44 showed the highest setback viscosity (2138.5 cP) while Faro 61 showed the least (865.5 cP). The pasting temperature of Faro 44 was higher than the other rice varieties and found to be 85.50C. Textural studies indicated hardness decreased with increase in cooking time. When cooked from 5 minutes to 25 minutes, there was gross disintegration of the rice granular structure . These structural changes provide an explanation for the corresponding changes in the tissue strength and elasticity of the studied rice varieties. In addition, the rate of textural changes related with the cooking temperature utilized in this study was found to confirm with two pseudo first-order kinetic mechanisms. The kinetic model utilized indicated that the apparent rate constants K1 a varied from 0.03776 to 0.4468 min-1 while K1 b varied from 0.008475 to 0.013665 min-1 . Over all, variations were observed in the morphological, physicochemical, pasting and softening kinetic properties of all the studied rice varieties. These studies are vital in ensuring an improving quality of rice by thermal processing. / Les variétés de riz étudie étaient Faro 61, 60 Faro, Faro 44, Tox 3145 et Nerica 3. Les observations microscopiques réalisées sur l'amidon isolé ont indique que les granules d'amidon variaient eutre 4.43 et 5.62 µm. Ces variations structurelles n'expliquait pas clairement les propriétés texturales et collantes des variétés de riz étudie. Des études morphologiques ont aussi révélé que les granules d'amidon de riz étaient polyédriques, serre et de forme irrégulière. L'analyse immédiate des macronutriments a révélé que les variétés de riz sont composées de 0.35 à 0.52% de matières grasses, de 0.32 à 0.57% de cendres, 8.97 à 10.35% de protéines, de 88.63 à 90.08% de glucides et, enfin, 22.4 à 28.50% d'amylose. Ces résultats indiquent que ces variétés sont les variétés de riz sont riches en protéines.L'étude sur les paramètres de couleur (L* et b*) des échantillons de farine de riz non cuite indique de valeurs élevées de L* et de faibles valeurs de b* pour toutes les variétés de riz. L'ordre croissant de blancheur a été jugée être Faro 61> Faro 44> Faro 60> Nerica 3> Tox 3145, tandis que les valeurs de b* variaient entre 5,09 et 7,26. Un haut degré de blancheur combine a un faible de jaunissement de ces variétés de riz indiquent que ces farines seraient bien acceptées par la plupart des consommateurs. Les résultats des études des propriétés collantes ont dénoté des différences significatives pour la viscosité maximale, minimale, finale et la viscosité de rechute des farines de riz. Faro 44 a montré une valeur de viscosité maximale élevée (3984,5 cP), tandis que le Nerica 3 indique la valeur du sommet de la viscosité moins grande (2850,5 cP). Faro 44 et Tox 3145 avaient respectivement les plus hautes et les plus basses viscosités minimales. Les viscosités de dégradation se rangeaient entre 546,5 et 1164 cps pour toutes les variétés de riz. Faro 44 avait une viscosité de dégradation nettement plus élevés que les autres variétés. Ce résultat indique que la farine de riz Faro 44 est appropriée pour la production des produits à valeur enrichie, tels que les nouilles, en raison de la capacité de la pâte de gonfler suffisamment tout en restant intacte et stable pendant le cisaillage. La viscosité de rechute varie de 865,5 à 2138,5 cP. Faro 44 a montré la viscosité de rechute la plus élevé (2138,5 cP), alors que Faro 61 a montré la moindre (865,5 cP). La température de gélatinisation de Faro 44 était plus élevée que les autres variétés de riz et établie à 85.5°C. Le etudes texturales ont indiqué que la dureté diminue avec la hausse du temps de cuisson. À la fin du cuisson de 5 minutes à 25 minutes, il y a eu une désintégration brute de la structure granulaire de riz. Ces changements structurels fournissent une explication pour les changements correspondants dans la solidité du tissu et l'élasticité des variétés de riz étudiées. En outre, le taux de changements de texture en rapport avec la température de cuisson utilisée dans cette étude correspond à deux mécanismes cinétiques de pseudo premier ordre. Le modèle cinétique utilisé a indiqué que les constantes de vitesse apparentes K1 a ont varie de 0,03776 à 0,4468 min-1, tandis que K1 b se rangeaient entre 0,008475 et 0,013665 min-1. Ces études sont essentielles afin d'assurer et améliorer la qualité du riz par traitement thermique. Dans l'ensemble, les variations des variétés du riz étudiées ont été observées en tant que leur caractéristiques morphologiques, physico-chimiques, les propriétés de gélatinisation, ramollissement ainsi que les propriétés cinétiques.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.121572 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Nwankpa, Chijioke |
| Contributors | Benjamin K Simpson (Internal/Supervisor), Michael O Ngadi (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Food Science and Agricultural Chemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses |
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