The impact of modification technologies on the physicochemical, rheological and thermal characteristics of selected improved non-waxy rice flours

Understanding and optimizing the impact of applying physical modification techniques holds the potential of enhancing food security in non-waxy rice producing communities through the development of acceptable novel rice-based products. This study investigated the impact of selected modification technologies on the physicochemical, rheological and thermal characteristics of non-waxy rice flours.Physicochemical properties varied for all the non-waxy rice cultivars studied. Protein content ranged between 8.47 to 9.24%, while amylose content was between 25.90 and 30.85%. Relative crystallinity degree (%) of rice flours were significantly different, with the values ranging from 15.63 – 23.40%. Water holding capacity of rice flours ranged from 1.13 - 1.49 g/g. A strong negative correlation (0.965) was observed between the water holding capacity (WHC) of the rice flours and amylose contents. Oil holding capacity (OHC) of the tested flours ranged from 0.93 -1.27 g/g. A strong positive correlation (0.965) was observed between the OHC of the rice flours and their amylose contents Non-waxy rice flours were treated at different combinations of temperatures (85, 100 and 115 °C), times (1, 2 and 3 hr) and adjusted moisture content (25, 30 and 35 %). Processing temperature and moisture content during the heat-moisture treatment significantly (P < 0.05) influenced the physicochemical, thermal and rheological properties of the rice flours. Increasing processing temperature during the thermal treatment led to at least 20% increase in the WHC of the flours. OHC properties reduced from 1.28 – 1.20 g/g, when the moisture content was increased during HMT. A 1.5oC decrease in gelatinization temperature (Tp) was observed for every percent increase in moisture content. Moisture content during HMT and ∆H were inversely associated. A 1 J/g reduction in the enthalpy of gelatinization for every percentage increase in the moisture content was observed during the HMT process. Physicochemical, rheological and thermal studies were carried out on microwave processed non-waxy rice flours. Variation of the moisture contents, processing time and power during microwave treatment significantly (P < 0.05) influenced the amylose content, viscosity, hardness, OHC and WHC of the non-waxy rice flours. OHC properties increased from 1.28 – 3.10 g/g, while WHC increased from 1.22 – 3.50 g/g during microwave treatment indicating moisture and time effects. However, interestingly the first 15 sec of microwave treatment saw at least a 23.58% reduction in the oil and water holding properties of the rice flour. Ultrasonication was used to investigate the effect of varying amplitudes over time at different moisture contents on non-waxy rice flour characteristics. The lowest swelling power was found in the untreated rice flour samples while the highest water holding properties were obtained in the flour samples treated under ultrasonication having around 24.59 and 58.20% water increase at amplitude levels of 20 and 30%, respectively, compared to the untreated sample. Other properties of the non-waxy rice flour such as protein contents, rheological and thermal were significantly (P < 0.05) influenced by ultrasonication treatment. Finally, a comparative analysis was performed to evaluate the application of untreated, microwave and ultrasound treated non-waxy rice flours on the quality of air-fried chicken samples. The effective moisture diffusivity for the untreated coated, ultrasound coated, and microwave coated ranged between 5.68 × 10−5 to 12.14 × 10−5, 4.90 × 10−5 to 8.01 × 10−5 and 5.36 × 10−5 to 6.34 × 10−5 m2/s, respectively, and the R2 values ranged between 0.89 and 0.98. Increased activation energy for moisture loss was observed in the samples coated with untreated rice flours, while the lowest activation energy for oil uptake was observed in samples coated with ultrasound treated rice flour.Les données obtenues grâce à l'application de techniques de modification physique ont le potentiel d'améliorer la sécurité alimentaire dans les communautés de producteurs de riz non cireux grâce au développement de nouveaux produits à base de riz acceptables. Cette étude a examiné l'impact de certaines technologies de modification sur les caractéristiques physicochimiques, rhéologiques et thermiques de certaines farines de riz non-cireuses améliorées. Les propriétés structurelles, rhéologiques, thermiques, fonctionnelles et physicochimiques de farines provenant de sept cultivars de riz non-cireux du Nigeria du Sénégal ont été étudiées grâce à différentes techniques, à savoir diffractométrie à rayons X, rhéomètre, et calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Les propriétés physicochimiques ont varié à travers chaque échantillon étudié. La teneur en protéines a varié entre 8.47 et 9.24%, tandis que la teneur en amylose a varié de 25.90 à 30.85%. Le degré de cristallinité relative (%) des farines de riz était considérablement différent avec des valeurs allant de 15.63 à 23.40. La capacité de rétention d’eau des farines de riz a varié de 1.13 à 1.49 g/g. Une forte corrélation négative (0.965) a aussi été observée entre la capacité de rétention d’eau des farines de riz et leur teneur en amylose. Les farines de riz non-cireuses ont été traitées à différentes combinaisons de températures (85, 100, 115 °C), intervalles (1, 2 et 3 heures) et teneurs en humidité (25, 30 et 35%). La température de traitement et la teneur en humidité pendant le traitement thermique-humide a influencé considérablement (P < 0.05) les propriétés physicochimiques, thermiques et rhéologiques des farines de riz. Une augmentation de la température de traitement a mené à une augmentation de la capacité de rétention d’eau des farines de riz. Augmenter la température de traitement lors du traitement thermique a mené à une augmentation d’environ 20% de la capacité de rétention d’eau des farines. Les propriétés de rétention d’huile ont diminué de 1.28 à 1.20 g/g, lorsque la teneur en humidité était augmentée pendant le traitement thermique-humide. La clarté (L*) de farine SAH 177 traitée par transformation thermique-humide était au moins 4 à 6.25% inférieure à celle de la farine native. Une baisse de 1.5 °C de la température de gélatinisation (Tp) a été observée pour chaque pourcentage d’augmentation de la teneur en humidité. La teneur en humidité pendant le traitement thermique-humide et ∆H étaient inversement corrélés. Des ultrasons ont été utilisés pour étudier l’effet d’amplitudes évoluant avec le temps à différentes teneurs en humidité sur les caractéristiques de farines de riz non-cireuses. Les propriétés de rétention d’eau maximales ont été obtenues pour les échantillons de farine traités par ultrasons, avec une augmentation d’eau de 24.59 à 58.20% pour des niveaux d’amplitudes de 20 à 30%, respectivement, comparé aux échantillons non-traités. D’autres propriétés de farines de riz non-cireuses telles que la teneur en protéines, les propriétés rhéologiques et thermiques ont été considérablement (P < 0.05) influencées par le traitement aux ultrasons.Enfin, une analyse comparative a été réalisée afin d’évaluer l’utilisation de farines non-cireuses non-traitées, traitées par micro-ondes et traitées par ultrasons sur la qualité d’échantillons de poulet frit à l’air. La diffusivité hydrique efficace pour la couche recouvrant la surface extérieure non-traitée, traitée par ultrasons et traitée par micro-ondes a varié entre 5.68 × 10−5 et 12.14 × 10−5, 4.90 × 10−5 et 8.01 × 10−5, et 5.36 × 10−5 et 6.34 × 10−5 m2/s, respectivement. Une augmentation de l’énergie d’activation pour perte d’humidité a été observée dans les échantillons recouverts de farine de riz non traitée, tandis que l’énergie d’activation minimale pour prise d’huile a été observée chez les échantillons recouverts de farine de riz traitée par ultrasons