Из чего получают крахмал? Не все крахмалы одинаково полезны: резистентный (устойчивый) крахмал

Белый безвкусный порошок, который издает скрип во время сжатия - это крахмал. Что

это такое, каковы его функции в организме человека, мы рассмотрим в этой статье более подробно. С упомянутым продуктом мы сталкиваемся в кулинарных и косметических рецептах довольно часто, поэтому переоценить его свойства сложно. По своему происхождению крахмал делится на несколько видов: наиболее распространенный - картофельный, затем - пшеничный, рисовый и саговый. А еще есть кукурузный крахмал - легкий, дающий мутный раствор (поэтому применяется для и наиболее редко применяемый - тапиоковый. Все перечисленные виды являются важными в цепочке пищеварения, так как выступают основным поставщиком углеводов, которые, в свою очередь, преобразуются в энергию.

Крахмал: что это такое?

По своему химическому относится к углеводам. Это который в основном состоит из сс-Д-ангидроглюкозных остатков. Крахмальные зерна делятся на два типа: амилопектины и амилозы. Благодаря этому составу крахмалу свойственно становиться вязким или создавать эластичные пленки при контакте с горячей водой. Крахмал, производимый их различного сырья, имеет разные размеры зерен, структуру и прочность связей молекул, несмотря на идентичный внешний вид. Наиболее отличатся между собой картофельный и злаковый крахмалы.

Картофельный крахмал: что это такое?

Как уже упоминалось, наиболее распространен в кулинарии и косметологии. Более того, довольно востребован он и в фармакологии, являясь основой мазей, таблеток, присыпок и прочих препаратов. Продукт этот получают из самих клубней. Он богат на пищевые волокна, углеводы, белки, фосфор, кальций и витамины группы РР. Благодаря своим вяжущим, обволакивающим и смягчающим свойствам, рассматриваемый порошок удачно применяют для лечения ЖКТ: он обволакивает стенки желудка, снимая воспаления и снижая негативное воздействие медикаментов. Что касается наружного применения, то крахмал используют для снижения боли и зуда при ожогах, кожных заболеваниях и дерматитах. Довольно часто он выступает одним из составляющих лечебных и профилактических масок для лица и волос. При внутреннем приеме крахмала наблюдается снижение уровня холестерина и стабилизация артериального давления, а кисели на его основе являются основным блюдом при диетическом питании.

Злаковый крахмал: что это такое?

На втором месте после картофеля (по содержанию крахмала) находятся Наиболее распространенные - пшеница, рис и кукуруза. Другие крахмалистые продукты более восприимчивы к погодным условиям, поэтому произрастают в местах с определенным климатом. Среди них можно назвать ячмень, рожь, овес, гречиху, сорго и пшено.

Как сделать крахмал в домашних условиях

Несмотря на невысокую цену и постоянное наличие упомянутого продукта на прилавках, некоторые люди предпочитают готовить крахмал самостоятельно. Для этого понадобятся клубни картофеля, желательно позднеспелых сортов (у них содержание данного вещества более высокое). Картофель необходимо тщательно промыть и удалить с кожицы повреждения и глазки. Затем сырье нарезают соломкой и измельчают в блендере, соковыжималке или на мелкой терке. Положив в дуршлаг 3-4 слоя марли, процеживаем через нее получившуюся кашицу, а оставшуюся промываем небольшим количеством воды над той же посудой. По истечении 2-3 часов воду вместе со всплывшими частичками нужно слить, заменив новой. Важно не «побеспокоить» белый осадок на дне. Повторять замену воды нужно в течении дня через каждые 2-3 часа. Чем чаще происходит процедура, тем чище и качественнее будет крахмал. Сушат порошок на подносах, разложив тонким слоем. Важно не допускать сквозняков или ветра, иначе высохшая часть может разлететься. Готовый порошок рекомендуется хранить в стеклянной, плотно закрывающейся посуде.

Большинство наших современников воспринимает крахмал исключительно как стабилизатор, применяемый в кулинарных целях. Многие женщины оценили свойства вещества с точки зрения косметологии, и почти все, хотя бы однажды, слышали о якобы непоправимом вреде, наносимом данным полисахаридом человеческому организму. Однако так ли это на самом деле и что такое крахмал, каким мы его не знаем?

Характеристика вещества

Что такое крахмал с точки зрения химической формулы? Один из самых простейших полисахаридов, представленный в виде мелкого однородного порошка, без выраженного вкуса и запаха. Самая элементарная форма вещества - это линейный полимер амилозы, разветвление которого представлено амилопектином (сложным углеводом).

Взаимодействие крахмала с жидкими растворителями неоднозначно, даже в отношении самого базового катализатора - воды. Для того чтобы крахмал преобразовался в результате гидролиза в клейстер, воду для смеси требуется разогреть, причем разным типам крахмальных зерен будет соответствовать своя предельно-низкая температура клейстеризации:

• пшеничный +55 °C;
• кукурузный +67 °C.

Конечным результатом гидролиза крахмального вещества являются знакомые всем необходимые для нормальной жизнедеятельности любого организма сахара. Расщепление полисахарида до состояния конечного продукта происходит по одинаковому алгоритму, как в искусственной среде, так и в естественной - при контакте с водой и ферментами молекулярная составляющая крахмала распадается на мальтозу и глюкозу.

Применение крахмала

Крахмальный вклад в непродовольственную промышленность почти вдвое превышает все варианты его использования в качестве пищевого стабилизатора. Формула крахмала лежит в основе клееварения, всех этапов производства и конечной обработки бумаги (начиная от мелованной и заканчивая гофрой), а также в окрашивании и структурировании различных тканей. Крахмал добавляют в пластичные массы для детского творчества, краски для рисования. Его используют для декорирующих смесей в дизайне интерьеров.

В приготовлении пищевых продуктов задействовано основное свойство крахмала как загустителя и уплотнителя различных кондитерских и кулинарных масс. Без данного вещества колбасные и даже многие сырные изделия не имели бы своего привычного вида, а различные соусы, майонезы, кисели и кондитерские кремы не заполняли бы магазинные полки в таком обилии.

О присутствии в пищевом продукте модифицированного крахмала, отвечающего за повышенную однородность и плотность готового вещества, вам подскажут маркировки Е1400, Е1420, Е1422.

Воздействие крахмала на организм

Первичное преобразование крахмала происходит сразу после контакта вещества с ферментами, находящимися в слюнной жидкости человека. То есть еще до попадания в тонкий кишечник структура вещества изменяется на простейшее соединение - мальтозу. На данном этапе преобразования вещество пребывает недолго, уже находясь в тонком кишечнике, расщепляется до еще более простого составляющего - глюкозы. Только в этом состоянии крахмал начинает активно поглощаться организмом, в неиспользованном виде осаждаясь в мышцах и клетках печени. Здесь вещество, законсервированное в гликоген, хранится достаточно длительное время, выступая в роли запасного источника питания, когда у организма наступает энергетический кризис.

В результате усвоения крахмала организмом человека происходят процессы, значение которых трудно переоценить. Достаточно сказать, что большинство функций пищеварения и обмена веществ без участия этого элемента было бы невозможным. Ведь что такое крахмал, если абстрагировать это понятие от всего, что доходит до нас из различных источников? Это - чистое углеводистое соединение, практически не образующее побочных продуктов и участвующее во всех без исключения процессах жизнедеятельности: в функциях мозговой активности, в работе сердечно-сосудистой, мочевыводящей, пищеварительной и репродуктивной систем.

Что такое резистентный крахмал

Что такое крахмал резистентный? Это та часть вещества из общего количества крахмала, которая, проходя через пищевод, не трансформируется в простейшие элементы, то есть не переваривается, а действует как растворимая клетчатка, ферментирующаяся в виде разбухших волокон в толстом кишечнике. Основную часть пользы крахмалов приписывают именно резистентному виду, оказывающему на организм следующее положительное влияние:

• регулировка сахара в крови;
• продление чувства сытости;
• снижение влияния ЛПНП (плохой холестерин).

Неперевариваемые крахмалы делятся по 4 типам и присутствуют в большинстве продуктов в качестве непостоянного изменяемого фактора. Так, по мере созревания или термической обработки некоторые фрукты и овощи теряют или, наоборот, приобретают резистентные свойства.

Крахмал и диабет

Последние данные по исследованию крахмала в области его влияния на состояние диабетических больных или людей, склонных к диабету, подтвердили, что заболевание второго типа грозит как раз тем людям, в рационе которых крахмала недостаточно. На фоне безуглеводных диет, исключающих употребление мучных и других крахмалистых блюд, восприимчивость организма к гормону инсулину резко понижается.

В то же время люди, употребляющие в ходе эксперимента по 20 г крахмала в сутки, уже через месяц демонстрировали в крови высокую (на 40 % выше относительно прошлого уровня) индексацию инсулина.

Крахмал в косметологии

Применение крахмала для лица в качестве лифтинг-омоложения обусловлено действием пантотеновой кислоты, входящей почти во все современные средства для разглаживания морщин. Иначе этот элемент называется витамином В5. Конечно, ботокс из крахмала получить вряд ли удастся, да и длительность эффекта красоты не так продолжительна, как в оригинальной процедуре, но при регулярном применении крахмальная подтяжка способна вернуть несколько лет визуальной молодости.

Помимо часто используемого свойства крахмала от морщин, порошок нередко добавляют в противоугревые маски и пилинги. Тут вступает в действие еще один важный витамин из группы В - тиамин. Маска из крахмала с тиамином снимает воспаление, а благодаря мельчайшим частицам, проникающим в глубокие слои эпидермиса, поры основательно вычищаются и становятся менее заметны.

Вред крахмала

Конечно, данный продукт не может обладать одними достоинствами, и недаром диетологи стремятся вычеркнуть из рациона пациентов с избыточной массой тела большую часть современных лакомств, содержащих в том числе и столь полезный крахмал. Все дело в технологии производства полуфабрикатного продукта - то есть муки и круп моментального приготовления, из которых затем получают готовое блюдо в виде тающего пирожного или рассыпчатой и красивой, но совершенно бесполезной в энергетическом плане каши.

В результате многократного термического воздействия, неправильного дробления и отсеивания ценных частиц в пользу внешней привлекательности на прилавки магазинов попадают вкусности, лишенные целостной крахмальной формулы. Они обладают ярко выраженной пышностью, красивым внешним видом и только одним неискаженным свойством всех крахмалов - чрезвычайной калорийностью. В этом и заключается основной вред вещества исправленного вида - в воздействии на организм ударной дозой тяжелых калорий без компенсирующего обогащения клеток энергией.

Как приготовить картофельный крахмал

Как сделать крахмал самому в домашних условиях? Для получения всего 170 г крахмала (средняя пачка), понадобится обработать целых 4 кг картофеля. Это потребует некоторых усилий, но зато полученное сухое вещество будет гарантированно цельным и без дополнительных примесей.

Процесс приготовления:

• нужно вымыть весь картофель под проточной водой, очистить его и измельчить на мелкой терке или с помощью блендера;
• полученную кашицу опрокидывают на сито или дуршлаг, выстланный двойной марлей и хорошо отжимают;
• сухую картофельную массу можно использовать для приготовления вторых блюд, а слитый сок убрать в открытой емкости в сторону на несколько часов;
• весь крахмал в жидкости за 3-4 часа осядет на дно, а сверху образуется полупрозрачная водичка, которую нужно осторожно слить, не поднимая осадка;
• осадок заливается очищенной холодной водой, хорошо взбалтывается вилкой и вновь емкость убирается на 3-4 часа;
• манипуляции с промыванием крахмала следует повторить не менее трех раз;
• когда вещество на дне станет совершенно белым, а водичка над ним прозрачной, воду сливают в последний раз, а осадок выкладывают ложкой на выстланный пергаментом противень, который затем на 2-3 дня выставляется в хорошо проветриваемое, сухое помещение (можно вблизи радиатора отопления, но не сверху на него);
• каждые последующие 8 часов крахмал перемешивается, и так до того момента, когда порошок совершенно не высохнет.

Высыхая, порошок будет образовывать жесткие комочки, которые нужно разбивать сразу. Если некоторые крупные крупинки высохнут и превратятся в плотные кристаллы, весь полученный крахмал нужно будет провернуть в кофемолке.

Домашний рисовый крахмал

Рис - это рекордсмен среди круп по содержанию крахмала. В 1 кг самого простого риса-сечки прячется 780 г сухого вещества, но, так как в домашних условиях извлечь его весь не удастся, допускается погрешность до 600 г выхода крахмала, что тоже очень значительно.

Алгоритм добывания крахмала из риса такой:

• берут 1 кг обычного риса, промывают его и заливают холодной водой до покрытия на два пальца;
• в ту же емкость вводят 3 полные столовые ложки соды, перемешивают все и убирают на 12-14 часов;
• после вымачивания рис опять промывают и подсушивают, разложив в один слой на доске;
• теперь все количество риса дробят на 7-9 частей и каждую по-отдельности измельчают в блендере;
• всю рисовую кашицу выкладывают в миску с холодной водой, взбалтывают смесь и оставляют на 8 часов, при периодическом перемешивании;
• после отстаивания смесь опять хорошо взбалтывают и процеживают, причем водичка бережно собирается, а гуща из сита выбрасывается;
• через 4 часа, когда слитая жидкость поделится на осадок и водичку, жидкость нужно осторожно слить, а осадок выложить на пергамент для просушки.

Готовый домашний порошок можно использовать в тех же рецептах с крахмалом, к которым вы привыкли, покупая сухой продукт в магазине, только в качестве вещества собственного приготовления уверенности будет больше.

Безвкусный аморфный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Под микроскопом видно, что это зернистый порошок; при сжатии порошка крахмала в руке он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц.

Энергетическая ценность 100 г крахмала (в ккал/кДж): картофельного -299/1251; кукурузного - 329/1377. Крахмал хорошо усваивается организмом.

Основные виды крахмала: картофельный -- получают из клубней картофеля, образует вязкий прозрачный клейстер; кукурузный -- молочно-белый непрозрачный клейстер, имеет невысокую взякость, с запахом и привкусом, характерными для зерна кукурузы; пшеничный -- обладает невысокой вязкостью, клейстер более прозрачный по сравнению с кукурузным.

Амилопектиновый крахмал получают из восковидной кукурузы. Клейстер из такого крахмала обладает хорошей вязкостью и влаго-удерживающей способностью. С раствором йода амилопектиновый крахмал дает характерное красно-коричневое окрашивание.

Высокоамилозный крахмал получают из высокоамилозных сортов кукурузы. Такой крахмал применяется в виде прозрачных пленок и съедобной пищевой оболочки в пищевой промышленности.

Кроме традиционных видов сырья (Картофеля, кукурузы, пшеницы) для производства крахмала в некоторых регионах используют и такие виды крахмалосодержащего сырья, как ячмень, рожь, рис (рисовая дробленка), горох.

В горячей воде набухает (растворяется), образуя коллоидный раствор -клейстер. В воде, при добавлении кислот (разбавленная H2SO4 и др.) как катализатора, постепенно гидролизуется с уменьшением молекулярной массы, с образованием т. н. «растворимого крахмала», декстринов, вплоть до глюкозы.

Молекулы крахмала неоднородны по размерам. Крахмал представляет собой смесь линейных и разветвлённых макромолекул.

При действии ферментов или нагревании с кислотами подвергается гидролизу. Уравнение:

Крахмал - растительный полисахарид со сложным строением. Он состоит из амилозы и амилопектина; их соотношение различно в различных крахмалах (амилозы 13 - 30%; амилопектина 70 - 85%).

Амилоза и амилопектин (их свойства приведены в таблице 1) в растениях формируются в виде крахмальных зерен, структура которых до конца не выяснена.

Таблица 1. Свойства амилозы и амилопектина

Крахмал является важным компонентом пищевых продуктов, исполняя роль загустителя и связывающего агента.

В одних случаях он присутствует в сырье, которое перерабатывается в пищевые продукты (например, хлебобулочные изделия).

В других его добавляют для придания продукту тех или иных свойств - он используется широко при производстве пудингов, концентратов супов, киселей, соусов, салатных приправ, начинок, майонеза; один из компонентов крахмала - амилоза используется для пищевых оболочек и покрытий.

К основным физико-химическим свойствам крахмала, имеющим большое значение для пищевых продуктов относятся способность крахмала к клейстеризации, вязкость клейстеризованных растворов и их способность давать студни.

Неповрежденные крахмальные зерна нерастворимы в воде, но могут обратимо впитывать влагу и легко набухают. Увеличение диаметра зерен при набухании зависит от вида крахмала. Например, для обычного кукурузного крахмала - 9,1%, для восковидного - 22,7%.

Клейстеризация крахмала проявляется при его нагревании в воде, и эта его способность к клейстерообразованию обусловлена наличием в нем амилопектина. крахмал клейстерообразование амилоза

В первой фазе нагревания вода медленно и обратимо поглощается зернами крахмала, причем происходит их ограниченное набухание.

Вторая фаза характеризуется тем, что зерна быстро набухают, во много раз увеличиваясь, поглощая большое количество влаги и быстро теряя двойное лучепреломление, т. е. свою кристаллическую структуру.

При этом вязкость крахмальной суспензии быстро возрастает, и небольшое количество крахмала растворяется в воде.

В третьей фазе набухания, протекающей при повышенных температурах, зерна становятся почти бесформенными мешочками, из которых вымылась наиболее растворимая часть крахмала.

Как правило, большие крахмальные зерна клейстеризуются при более низкой температуре, чем мелкие.

Температуру, соответствующую разрушению внутренней структуры крахмальных зерен, называют температурой клейстеризации. Она зависит от источника получения крахмала (табл. 2).

Таблица 2. Зависимость температуры клейстеризации крахмала от источника получения

Вязкость крахмальных клейстеров имеет очень важное практическое значение. При этом вязкость амилопектиновой фракции выше, чем амилозной, вследствие своего ветвистого строения молекулы амилопектина (внутреннее трение, у растворов с такими объемистыми молекулами больше).

Кривые вязкости, полученные на ротационном вискозиметре, показывают, что сначала увеличение температуры ведет к крутому подъему вязкости, что связано с набуханием крахмальных зерен.

Затем набухшие крахмальные зерна разрываются и дезинтегрируют, вызывая падение вязкости (рис. 1). Наклон кривых сильно различается для различных краxмалов.

Пищевые кулинарные изделия, получаемые из крахмала (соусы, подливки, кисели и пр.), должны обладать необходимой вязкостью.

Чем большую вязкость имеет клейстер, содержащий определенное количество крахмала, тем меньше его надо расходовать для получения продуктов с требуемой вязкостью.

Картофельный крахмал дает клейстеры со значительно большей (в среднем) вязкостью, чем кукурузный.

Для получения клейстеров с одинаковой вязкостью нужно брать разные количества того или иного крахмала.

Рис. 1.

Клейстеризация крахмала, вязкость крахмальных растворов, характеристика крахмальных гелей зависят не только от температуры, но и от вида и количества других присутствующих компонентов. С этим необходимо считаться, поскольку в процессе производства пищевых продуктов крахмал находится в присутствии таких веществ, как сахар, белки, жиры, пищевые кислоты и вода.

На клейстеризацию крахмала при производстве пищевых продуктов оказывают влияние и липиды - триглицериды (жиры, масла), моно- и диглицериды. Жиры, которые могут давать комплексы с амилозой, тормозят набухание крахмальных зерен. Вследствие этого в белом хлебе, в котором мало жира, 96% крахмала обычно полностью клейстеризовано. При производстве пекарских изделий эти два фактора (большие концентрации жира и низкая аw) вносят большой вклад в неклейстеризацию крахмала.

Моноглицериды жирных кислот (С16 - С18) приводят к увеличению температуры клейстеризации, увеличению температуры, соответствующей пику вязкости, уменьшению силы геля. Это связано с тем, что компоненты жирных кислот в моноацилглицеридах могут образовывать соединения включения с амилозой, а, возможно, и с длинными внешними цепями амилопектина.

Кислоты присутствуют во многих продуктах, где используется крахмал в качестве загустителя. При низких рН (салатные приправы, фруктовые начинки) имеет место значительное снижение пика вязкости крахмальных клейстеров и быстрое снижение вязкости при нагревании.

Поскольку при низких рН имеет место интенсивный гидролиз с образованием незагустевающих декстринов, необходимо, чтобы избежать кислотного разжижения, использовать в качестве загустителя в кислых продуктах модифицированные поперечно-сшитые крахмалы.

Студнеобразующая способность проявляется при достаточном содержании крахмала в клейстерах, а образование и свойства студней из них зависят, в основном, от амилозной фракции. Известно, что студни образуются в тех случаях, когда молекулы имеют цепочное (линейное) строение.

Образование студней используется, например, при изготовлении киселей, запеканок, конфет, колбас и др.

Свойства крахмальных студней зависят от концентрации крахмала, продолжительности выстойки и других факторов. Прочность студней быстро возрастает при их хранении и выстойке, причем наиболее быстро у концентрированных студней.

Студни из крахмалов разных видов по своим свойствам не одинаковы.

Студни, изменившие первоначальную прочность во время хранения, после вторичного нагревания приобретают ее снова, т. е. явления структурообразования обратимы при нагревании, причем у рисовых и пшеничных крахмалов наблюдается полная обратимость, а у картофельных - ограниченная.

У крахмальных студней, особенно из картофельного крахмала, с течением времени наблюдается синерезис, проявляющийся в том, что в результате уплотнения гелевой структуры выделяется свободная вода на поверхности.

В молекуле крахмала имеется много свободных гидроксильных групп, которые способны вступать в химические реакции со многими соединениями и давать эфиры и различные производные. На этом основано получение различных модифицированных его производных.

Модифицированные, или измененные, крахмалы, обладающие новыми свойствами, находят все большее и разнообразное применение в различных отраслях пищевой промышленности.

Модифицированные крахмалы имеют, как правило, такой же внешний вид, как и обычный (нативный) крахмал. Однако, воздействуя на него различными физическими, химическими и биологическими реагентами, изменяющими направленно такие его свойства, как растворимость, вязкость, прозрачность, стабильность клейстеров и другие физико-химические параметры, получают крахмалы с удивительными свойствами. Крахмалы, свойства которых изменены в результате специальной обработки, называют модифицированными крахмалами.

Основными превращениями, которые претерпевают крахмалы:

• 1. Расщепление (деполимеризация) полисахаридных компонентов крахмала с сохранением или без сохранения зернистой структуры.
• 2. Увеличение количества существующих или появление новых функциональных групп, перестройка структуры полисахаридных цепей в результате трансгликолизирования.
• 3. Потеря зернами крахмала первоначальной структуры и приобретение ими после дегидратации новой структуры.
• 4. Взаимодействие гидроксильных групп крахмала с различными химическими веществами с образованием эфирных связей и присоединением их остатков.
• 5. Одновременная полимеризация блоков частичного гидролиза крахмала и других мономеров (сополимеризация) с образованием новых соединений.

Модифицированные крахмалы могут быть получены путем одного из указанных превращений или в результате двух и более превращений, протекающих одновременно или последовательно.

Набухающие крахмалы получают полной или частичной клейстеризацией нативного или модифицированного крахмала в воде при нагревании с последующим высушиванием клейстера и измельчением. Они способны набухать в холодной воде, полностью или частично переходить в растворимое состояние. Набухающие крахмалы вводят в сухие смеси мороженного, пудингов, кремов и других изделий быстрого приготовления.

Крахмал, модифицированный кислотой, получают при нагревании слабо подкисленной водной суспензии крахмальных зерен до температуры 45 - 50 °С. В зернах ослабляются межмолекулярные связи и происходит частичное расщепление гликозидных связей. Молекулы амилопектина становятся менее разветвленными, вследствие чего крахмал дает более прозрачные студни. Этот крахмал практически нерастворим в холодной воде, но хорошо растворим в кипящей воде. Для этого крахмала, по сравнению с исходным, характерна более низкая вязкость горячих клейстеров, уменьшение силы геля, увеличение температуры клейстеризации. Крахмал, модифицированный кислотой, широко применяют в пищевой промышленности: кукурузный и пшеничный - для приготовления конфет, рахат-лукума и других кондитерских изделий; картофельный - для пудинговых смесей.

Этерифицированные крахмалы. Известно, что крахмал может быть подвергнут этерификации. В пищевой промышленности чаще применяют крахмалофосфаты - эфиры крахмала и солей фосфорной кислоты. Их используют в качестве загустителей, стабилизаторов, эмульгаторов, не имеющих запаха и вкуса

Монофосфаты получают при нагревании крахмала с водорастворимыми фосфатами, солями орто-, пиро- или метафосфорной кислоты в течение 1 - 6 ч при повышенной температуре (обычно 50 - 60 °С). По сравнению с обычным крахмалом этот крахмал имеет более низкую температуру клейстеризации, набухает в холодной воде (СЗ = 0,07 и выше), имеет пониженную способность к ретроградации. Характеристика фосфатных зерновых крахмалов в принципе подобна картофельному крахмалу, который тоже содержит фосфатные группы. Монофосфатный крахмал применяют в замороженных продуктах в качестве загустителя, благодаря его исключительной стабильности при замораживании-оттаивании. Предварительно клейстеризованныи фосфатный крахмал диспергируется в холодной воде, благодаря чему может успешно использоваться в инстант-десертных порошкообразных продуктах и в мороженом.

В отличие от монофосфатного крахмала, в дифосфатном крахмале фосфат этерифицируется с двумя гидроксильными группами, часто из двух соседних крахмальных цепей. Таким образом, образуется химический мост между близлежащими цепями, и эти крахмалы относят к поперечно-сшитым крахмалам. Наличие ковалентной связи между двумя крахмальными цепями предохраняет крахмальные зерна от набухания, дает большую стабильность при нагревании и возможном гидролизе.

Поперечно-сшитые крахмалы могут быть получены реакцией крахмала (R-ОН) с би- и полифункциональными агентами, такими как триметафосфат натрия, оксихлорид фосфора, смешанные ангидриды уксусной и дикарбоновой (например, адипиновой) кислот.

Наиболее значительное изменение в свойствах поперечно-сшитого крахмала - высокая стабильность при повышенных температурах, низких значениях рН, механических воздействиях, снижение способности к ретроградации, стабильность при замораживании - оттаивании; при хранении клейстеров поперечно-сшитых крахмалов не наблюдается синерезис. Благодаря этим свойствам поперечно-сшитые крахмалы применяют в детском питании, салатных приправах, фруктовых начинках, в кремах.

Ацетаты крахмала низкой степени замещения получают путем обработки зерен крахмала уксусной кислотой или, предпочтительнее, ацетангидридом в присутствии катализатора (как правило при рН 7-11; t = 25 °С; СЗ = 0,5). Растворы ацетатов крахмала очень стабильны, поскольку наличие ацетил-групп препятствует ассоциации двух амилозных молекул и длинных боковых цепей амилопектина. Ацетаты крахмала по сравнению с обычным кукурузным крахмалом имеют пониженную температуру клейстеризации, пониженную способность к ретроградации, образуют прозрачные и стабильные клейстеры. Благодаря этим качествам ацетаты крахмала применяют в замороженных продуктах, пекарских изделиях, инстант-порошках и т.д.

Окисленные крахмалы вырабатывают с применением перманганата, гипохлорита, перекисей, йодной кислоты. Окислители вызывают гидролитическое расщепление гликозидных связей, окисление спиртовых групп в карбонильные и карбоксильные. Крахмал окисляют в водных суспензиях и полусухой. Окисленные крахмалы, по сравнению с исходным, способны давать менее вязкие, но более прозрачные и стабильные клейстеры. Их применяют в качестве заменителей агара, агароида при производстве желейных кондитерских изделий, для стабилизации мороженого и др. Диальдегидный крахмал, полученный под действием йодной кислоты (со степенью окисления до 2%), используют в хлебопечении, он оказывает укрепляющее действие на клейковину муки.

Химические свойства крахмала

Крахмал по химическому составу и строению относится к нередуцирующим углеводам. Химическая формула крахмала - (С6Н10О5)n - свидетельствует о том, что его основой является глюкозный остаток С6Н10О5.

Основной химической реакцией является гидролиз крахмала. Он протекает при каталитическом действии кислот до конечного продукта - глюкозы

(C6Hl0O5)n + n Н2О = n С6Н12О6.

Схема постепенного гидролиза крахмала в присутствии кислот, являющихся катализаторами, или при его ферментативном гидролизе имеет вид

(СH10О5)n ------ (С6H10O5)х -------- C12H22O11 ------ C6H12O6 .

крахмал ряд декстринов мальтоза глюкоза

Быстрое нагревание обычного крахмала вызывает расщепление его молекулы до декстринов, которые имеют меньшую молекулярную массу, но тот же химический состав. В зависимости от размера молекул их называют амилодекстринами, эритродекстринами или ахродекстринами .

Добавление в крахмальный клейстер даже незначительного количества раствора йода приводит к интенсивному синему окрашиванию, исчезающему при нагревании и вновь появляющемуся при охлаждении. По изменению окраски йодного раствора судят о глубине осахаривания крахмала при производстве крахмальной патоки. Йодная реакция настолько чувствительна, что появляется в растворе крахмала в разведении 1:500 000. Реакция воздействия йода протекает в две стадии. Первая стадия характеризуется комплексообразованием, что обусловлено началом воздействия йода на полисахариды. На второй стадии происходит процесс адсорбции йода. Эта стадия непродолжительна.

По мере уменьшения молекулярной массы, получаемые декстрины изменяют цвет окрашивания с йодом в следующей последовательности: сине-фиолетовое, красно-фиолетовое, красно-оранжевое, оранжевое и желтое.

Характеристика крахмала из различных видов сырья

Картофельный крахмал

Сыпучий порошок белого или слегка желтого цвета. Хорошо усваивается организмом. Картофель содержит много калия, который помогает выводить лишнюю воду из организма, что особенно важно, например, для больных с заболеваниями почек. При растворении крахмала в воде образуется вязкий прозрачный клейстер. Картофельный крахмал используют при выработке фруктово-ягодных киселей для загущения супов, соусов, подливок, в производстве некоторых видов колбасных изделий, сосисок и сарделек, для стабилизации кондитерских кремов, изготовления клеящих веществ, выработки искусственного саго. Кроме этого картофельный крахмал широко применяется в текстильной, бумажной, полиграфической и ряде других отраслей промышленности.

Известно также, что картофельный крахмал снижает содержание холестерина в печени и сыворотке крови, то есть обладает антисклеротическимии свойствами.

Кукурузный крахмал

Он образует молочно-белый непрозрачный клейстер, имеет невысокую вязкость, с запахом и привкусом характерным для зерна кукурузы. Применяют в производстве соусов, начинок для пирогов, пудингов. Его используют, как добавку при выпечке булочных и кондитерских изделий в тех случаях, когда необходимо ослабить действие клейковины и придать большую мягкость и нежность продукту с одновременным уменьшением добавки сахара и жира (бисквитный полуфабрикат, вафельные стаканчики для мороженого, печенье, пекарские смеси и т.п.). Пересушенный кукурузный крахмал с пониженной влажностью используют в кондитерской промышленности при отливке мягких конфет и корпусов шоколадных конфет. Кукурузный крахмал применяют в консервном производстве. Этот крахмал используют в технических целях в бумажном производстве, в текстильной и медицинской промышленности.

Сорговый крахмал

По своим свойствам близок к кукурузному. В нем в общем сходное соотношение амилозы и амилопектина, поэтому сферы использования этих крахмалов также совпадают.

Пшеничный крахмал

Он обладает невысокой вязкостью, его клейстер более прозрачный по сравнению с кукурузным. Студни пшеничного крахмала отличаются значительной мягкостью, эластичностью. Основное применение крахмал находит хлебопекарной и кондитерской промышленности.

В процессе приготовления хлеба крахмал выполняет следующие функции:

Является источником сбраживаемых углеводов в тесте, подвергаясь гидролизу под действием амилолитических ферментов поглощает воду при замесе, участвует в формировании теста;

Клейстеризуется при выпечке, поглощая воду и участвуя в формировании мякиша хлеба (связывает до 80% влаги, находящейся в тесте);

Является ответственным за черствение хлеба при его хранении (при хранении хлеба крахмальный клейстер подвергается старению-синерезису, что является основной причиной черствения хлеба).

Амилопектиновый крахмал

Его получают из восковидной кукурузы. Клейстер из такого крахмала обладает хорошей вязкостью и влагоудерживающей способностью. С раствором йода амилопектиновый крахмал дает характерное красно-коричневое окрашивание. Используют для стабилизации салатных приправ, соусов, кремов. За рубежом амилопектиновый крахмал применяют для производства различных клеящих веществ.

Крахмал высокоамилозной кукурузы

Его получают из высокоамилозных сортов кукурузы. Он отличается высоким содержанием линейной фракции - амилозы. Высокоамилозному крахмалу присущи следующие свойства:

Повышенная растворимость в воде;

Низкая вязкость клейстеров, склонность полисахаридов к ретроградации и быстрому студнеобразованию;

Более ограниченное по сравнению с обычными крахмалами набухание зерен.

Для высокоамилозных крахмалов отмечены явно пониженные значения степени кристалличности и повышенные на 15-17°С значения максимальной температуры плавления зерен. Предполагается, что это обусловлено образованием амилозо-липидных комплексов. От содержания амилозо-липидных комплексов во многом определяются функциональные свойства высокоамилозных крахмалов. Клейстеры этого крахмала или его модификаций при высушивании образуют тонкие, эластичные, прозрачные, жиростойкие прочные пленки и покрытия, обладающие различной растворимостью в воде .

Амилозный крахмал используют для приготовления съедобной пленки и покрытий, а также в кондитерской промышленности в качестве основы для приготовления желейных изделий.

Рисовый крахмал

Рис дает самые большие урожаи среди всех зерновых культур. Он образует непрозрачные клейстеры низкой вязкости, обладающие высокой стабильностью при хранении. Рисовый крахмал содержит значительное количество белка, при их сушке в производственных условиях характерно образование из зерен конгломератов размерами до 500 мкм. Рисовый крахмал используют в качестве стабилизатора белых соусов, придающего им стойкость к замораживанию и оттаиванию, а также для приготовления пудингов. Коэффициент усвояемости риса самый высокий и достигает до 95,9%.

Гороховый крахмал

Его вырабатывают из гороха, который известен высоким содержанием белковых веществ, что в два-три раза превышает их содержание в зернах злаковых культур. Поэтому горох рассматривают и как источник растительного белка.

Гороховому крахмалу присущи те же свойства, что и высокоамилозному. Он интересен с точки зрения его непосредственного использования и дальнейших модификаций, так как от других видов крахмала отличается повышенным содержанием амилозы - 35-75%. Например, канадскими учеными разработана упаковка на 90% состоящая из горохового крахмала с добавкой 1% лизозима, которая показала не только большую прочность и устойчивость к температурным изменениям, но и высокие антибактериальные свойства. Предполагается, что использование горохового крахмала в производстве пищевой и органической упаковки, позволит сократить расходы и защитит продукт от воздействия бактерий.

Тапиоковый (маниоковый) крахмал

Вырабатывается из клубней маниоки. Его клейстер более вязкий, чем у зерновых крахмалов (кукурузный, пшеничный), что объясняется высоким содержанием в тапиоковом крахмале амилопектина (до 80%). Тапиоковый крахмал используют в пищевой промышленности в качестве загустителя в готовых супах, соусах и подливах, а также как связующее вещество при производстве мяса. По своим показателям он очень близок к картофельному крахмалу. Однако по отдельным из них он превосходит картофельный крахмал за счет меньшей влажности - на 6-7%. Тапиоковый крахмал имеет невысокую зольность и поэтому считается чистым. В зависимости от используемой концентрации тапиоковый крахмал может образовывать как гель, так и пасту. Он адекватно заменяет кукурузный крахмал во всех возможных областях применения. При его производстве не используется генетически измененное сырье .

Основные виды крахмала:

Картофельный крахмал - получают из клубней картофеля, образует вязкий прозрачный клейстер.

Основная задача производства картофельного крахмала - мак­симальное извлечение крахмала путем разрыва наибольшего чис­ла клеток клубня и дальнейшая очистка крахмальных зерен от нерастворимых и растворимых примесей.

Для получения высококачественной готовой продукции хоро­шее качество сырья (сырого картофеля) имеет очень большое, а иногда и решающее значение. Белый цвет крахмала важен при применении его как вспомогательного материала в текстильной, бумажной, полиграфической, пищевой и других отраслях промыш­ленности. Большое значение для многих производств имеет вяз­кость крахмального клейстера, получаемого при нагревании смеси крахмала с водой. Особенностью картофельного крахмала, отли­чающей его от многих других крахмалов (например, получаемых из зерна кукурузы, пшеницы и др.), является высокая начальная вязкость крахмального клейстера. Однако при неправильном ве­дении технологического процесса вязкость такого клейстера может сильно уменьшиться. Главное влияние на это оказывают длитель­ное пребывание крахмальных зерен в воде, содержащей значитель­ную концентрацию клеточного сока, наличие растворенных солей кальция и магния (жесткость воды) и некоторые другие факторы. Сырой крахмал сохраняется плохо из-за высокого содержания влаги. Поэтому сразу после выработки целесообразно обезвожи­вать его (на центрифугах), а затем или немедленно высушить или перерабатывать для получения других видов готовой продукции.

Выход крахмала больше всего зависит от крахмалистости картофеля и качества его измельчения.

Кукурузный крахмал - молочно-белый непрозрачный клейстер, имеет невысокую вязкость, с запахом и привкусом, характерными для зерен кукурузы.

Производство кукурузного крахмала включает следующие ос­новные технологические операции:

Замачивание зерна в теплом растворе разбавленной сернистой кислоты с целью размягчения зерна и удаления из него основной части растворимых веществ;
- дробление замоченного зерна с целью выделения зародыша;
- выделение и промывание зародыша;
- тонкое мокрое измельчение зерновой кашки для освобожде­ния связанных зерен крахмала, заключенных в клетках эндо­сперма;
- выделение из крахмальной суспензии частиц оболочек зерна и стеиок клеток эндосперма, отделение от них свободного крахма­ла промыванием и мокрым ситованием;
- разделение крахмало-белковой суспензии с целью выделения взвешенных белковых веществ;
- промывание крахмала для очистки его от остатка растворен­ных в основном азотистых веществ.

Пшеничный крахмал - обладает невысокой вязкостью, клейстер более прозрачный по сравнению с кукурузным.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили два способа получения пшеничного крахмала: способ Мартэна («сладкий» способ) и в США способ «взбитого теста».

Способ Мартэна представлен схематически:

Также существую следующие виды крахмала:

1. Амилопектиновый крахмал.
Получают из восковидной кукурузы. Клейстер из такого крахмала обладает хорошей вязкостью и влаго-удерживающей способностью. С раствором йода амилопектиновый крахмал дает характерное красно-коричневое окрашивание. Используют для стабилизации салатных приправ, соусов, кремов. За рубежом амилопектиновый крахмал применяют для производства различных клеящих веществ.

2 . Тапиоковый (маниоковый) крахмал.
Португальское слово tapioca (на языке индейцев - тупи-гуарани) - маниоковое саго, получаемое из клубней тропического растения - маниока.
Маниок (Manihok utilissima) - растение из семейства молочайных, произрастает в Южной Америке и представляет собой кустарник высотой
2 - 3 метра. Из корней, богатых крахмалом, получают продукт кассава , который используют в диетическом питании, а также для производства крахмала.
Самый чистый, без примесей - тапиоковый крахмал, который получают из клубней маниоки. Его клейстер более вязкий, чем кукурузный. Этот крахмал используют весьма активно - правда, только в пищевой промышленности: в качестве загустителя в готовых супах, соусах и подливках, а также как связующее вещество при производстве мяса.

3. Рисовый крахмал.
Образует непрозрачные клейстеры низкой вязкости обладающие высокой стабильностью при хранении. Рисовый крахмал используют в качестве стабилизатора белых соусов, придающего им стойкость к замораживанию и оттаиванию, а также для приготовления пудингов. Равномерная зернистость, незначительный размер зерен делают рисовый крахмал удобным для приготовления продукции парфюмерной промышленности. Его применяют также в текстильной и бумажной промышленности.

4. Сорговый крахмал
По физико-химическим свойствам близок к кукурузному. Его используют в тех же отраслях промышленности и для тех же целей, что и кукурузный крахмал.

Кроме традиционных видов сырья (картофеля, кукурузы, пшеницы) для производства крахмала в некоторых регионах используют и такие виды крахмалосодержащего сырья, как ячмень , рожь , горох.

В списке пищевых добавок стабилизаторы и загустители (крахмалы) представлены в группе E999–E1521. В РФ разрешено применение более чем 20 видов модифицированных крахмалов. Вот некоторые из них:
E1403 - отбеленный крахмал (консервированные овощи и грибы, консервированные сардины и аналогичные продукты, ароматизированные йогурты и другие кисломолочные продукты)
Е 1404 – окисленный крахмал (консервированное детское питание, супы и бульоны)

E1405 - крахмал, обработанный ферментными препаратами

E1410 – монокрахмалфосфат

E1411 - дикрахмалглицерин

Е 1412 – дикрахмалфосфат