КРАХМАЛОПРОДУКТЫ

Крахмал считается ценным сырьем для производства различных продуктов с улучшенными потребительскими свойствами. Среди них важное место занимают модифицированные виды крахмала, патока, различные подсластители.

К подсластителей, полученных из крахмала с помощью биокатализа, относятся как традиционные продукты - глюкоза, глюко- вно-фруктозы сироп с различным содержанием фруктозы, очищенная фруктоза, глюкоза-мальтозный и мальтозный сироп, очищенная мальтоза, так и подсластители с заданным олигоцукридним составом и характеристиками - богатая мальтотриоза, мальтоолигоцукридна смесь, мальтотетроза, мальтопентоза, мальтогексоза, мальтогептоза, которые обладают бифидогенным свойствами, изомальт-олигоцукриды, фруктозо-конечные олигоцукриды, а также трегалоза, эритрин.

Модифицированные виды крахмала

Модифицированный - это крахмал со направлено измененными свойствами вследствие физической, химической, биохимической или комбинированной обработки. В результате существенно меняются природные особенности, время устраняются или уменьшаются действия нежелательных свойств полицукридив и усиливаются их нужны ценные свойства. Эти продукты относят к пищевым добавкам.

Различают биологические, физические и химические способы обработки крахмала, которые позволяют заметно изменить их строение и свойства, в частности гидрофильность, в том числе возможность растворяться в холодной воде, способность к кристаллизации и гелеобразования, устойчивость к нагреванию, воздействию кислот и тому подобное. Согласно изменениям, которые имеют место в естественных видах крахмала, выделяют следующие основные виды модификации: набухание, деполимеризацию, стабилизацию (образование производных без поперечного сшивания молекул), образование поперечнозшитих полимерных цепей. Во многих случаях модифицированные виды крахмала могут быть одновременно стабилизированными и поперечнозшитимы.

Важное место занимают некоторые виды крахмала естественной модификации за счет подбора соответствующих сортов, особенно кукурузы, пшеницы, риса и стадий зрелости зерновых. Выполняются значительные исследования по улучшению свойств таких видов крахмала. Например, этерификацию поверхности пленок с высоко-амилозного картофельного крахмала можно осуществлять Октан-лхлоридом и пиридином с подбором соответствующих концентраций октаноилхлориду, а также температуры и продолжительности обработки. Этот обработку используют для снижения водопроницаемости пленок. Установлено, что концентрация является основным показателем, определяющим эффективность реакции.

Структура и свойства природного крахмала определяют особенности их клейстеризации. Клейстеризация амилопектинового крахмала (концентрация 4%) характеризуется меньшим пиком вязкости при температуре 95 ° С, чем в картофельном.

Нагрев клейстера приводит к уменьшению вязкости но при охлаждении и на следующий перемешивания она стабилизируется.

Компания National Starch разработала органические функциональные природные виды крахмала Novation, Novation 9330, Novation 9360, которые получают из топиокы. Они пригодны для использования в случае интенсивного возделывания сырья, в том числе и для детского питания, молочных продуктов, фруктовых наполнителей, супов и соусов. Эти виды крахмала отвечают Постановлении 2092/91 ЕС и поэтому могут маркироваться как "органические".

Модифицированные виды пищевого крахмала преимущественно получают с использованием следующих способов химического обработки, а также их сочетания:

- Этерификация уксусным и янтарным ангидридами, смесью ангидрида уксусной и адипиновой кислот, ангидридом октинилянтар ной кислоты, фосфорилхлоридом, триметофосфатом и триполифо-сфатом натрия, а также однозамещенный ортофосфат натрия с образованием сложноэфирных производных;

- Этерификация оксидом пропилена, с образованием простых эфиров, кислотная модификация соляной и серной кислот, с образованием гидролизованных продуктов;

- Отбеливание пероксидом водорода, надуксусной кислотой, перманганатом калия и гипохлоритом натрия

- Окисление гипохлоритом натрия.

Набухающие виды крахмала. К набухающих относят такие виды крахмала, могут частично или полностью растворяться в холодной воде (инстант-крахмал). В основе получения таких видов крахмала лежат физические преобразования, которые не ставят существенной деструкции крахмальных молекул. Получают их путем высушивания крахмальной суспензии в распылительной или вальцовых сушилке при температуре, превышающей температуру клей-стеризации крахмала. Вследствие теплового обработки проходит частичное или полное разрушение структуры зерен крахмала.

Вальцовых сушка предусматривает нанесение висококонцентрова ного крахмала на валки, которые нагреваются, с последующим снятием скребком. Новый способ холодного набухания крахмала путем "Spray-Cooking" предусматривает комбинировании процесса варки и сушки распылением. При вальцовом способе крахмал теряет гранулированную структуру, тогда как по методу "Spray-Cooking" структура остается зернистой и улучшается диспергируемые крахмала.

Создаются новые виды деструктурированного, набухающих и эфиры-фикованих разновидностей крахмала для пищевых или технических целей.

По данным ученых, эффективность процесса ферментативного гидролиза крахмала возрастает с увеличением рН, а повышенная степень деструкции полицукридив отмечен в нейтральной среде. Характерную окраску крахмала йодом зависит от степени полимеризации полицукридив. Определение показателя "синее число" набухающих видов крахмала с повышением дозы ферментного препарата от 0,2 до 0,4% показало его интенсивное снижение - от 85 до 55 единиц.

Набухая кукурузный крахмал используется в качестве стабилизатора конфет с помадным корпусом, что позволяет уменьшить удельную долю сахара в рецептуре и формировать корпуса конфет методом выпрессовывания. Набухший кукурузный крахмал с повышенным содержанием белков может заменять часть яичного белка в производстве зефира. Амилопектинового набухший крахмал используется для изготовления продуктов, которые входят в состав лечебных низкобелковой и безбелковых диет.

Набухая картофельный крахмал предусмотрен рецептурами сухих смесей мороженого. Он может быть также с метилцеллюлозой, благодаря чему повышается взбитость мороженого и снижается средний диаметр воздушных пузырьков.

Экструдированный крахмал по своим свойствам относится к группе набухающих, а по методу обработки до крахмала, который подлежит влаготепловой обработки при температуре выше температуры клейстеризации. Вследствие потери свободной и частично связанной влаги, обработанный продукт приобретает вторичную структуру, становится хрупким, в контакте с водой набухает и частично растворяется в ней. Экструдирования проводится на ектрузийних установках, в которых он предварительно увлажняется до 34%, подвергается сжатию, подогрева до 200 ° С и интенсивной механической действия. В результате имеет место клейстеризация крахмала. Набухающие виды крахмала используют в технологиях различных десертов, желейного мармелада, сдобного теста, которое содержит ягоды, а инстант-крахмал - для пудингов быстрого приготовления.

Расцеплении виды крахмала получают путем обработки кислотами, иногда в сочетании с окислителями и отдельно - ферментами. Примером могут служить гидролизованные виды крахмала. Гидролизованные виды крахмала получают обработкой крахмальных суспензий растворами кислот или гидролитических ферментов - амилаз. В зависимости от условий гидролиза формируют соответствующие свойства крахмала. Например, крахмал, обработанный кислотами с повышенной температурой, способный образовывать клейстер низкой вязкости. Чаще используют растворы соляной или серной кислот при температуре суспензии ниже температуры клейстериза-ции крахмала. Эти виды крахмала используют для производства мармеладно-пастильных изделий, желе, жевательных резинок.

Ферментативный гидролиз осуществляют с использованием препаратов, которые разжижают или растворяют крахмал без глубокого расщепления молекулы крахмала или ферменты, которые образуют продукты расщепления различной концентрации с накоплением декстринов, мальтозы, глюкозы и других. Некоторые ферменты способны расцеплять молекулы крахмала с возможным перераспределением образованных групп.

Под разрежением крахмала понимают дезорганизацию крахмального зерна на более мелкие физические частицы, которые длительный период сохраняются в дисперсном состоянии, чем клейстеризований необработанный крахмал.

Растворимые в холодной воде функциональные виды крахмала серии иигга-Зпггее обеспечивают продукты гладкую глянцувату текстуру, улучшают вкусовое восприятие, предоставляют вершковости, имеют легкую растворимость и хорошую стабильность.

Окисленные виды крахмала получают действием на зерна крахмала соответствующих окислителей: Н 2 О 2, КМnO 4, НСIJ 3, КJО 4 и некоторые другие. Под действием окислителей происходит гидролитическое расщепление гликозидных связей с образованием альдегидных групп, окисления спиртовых групп в альдегидные, а позже и в карбоксильные. Окислительные агенты приводят к образованию крахмала с более короткими молекулярными цепями.

По своим свойствам окисленные виды крахмала подобные продукции модифицированной кислотой и отличаются способностью к образованию клейстера пониженной вязкости и стабильных при хранении. Изменением условий окисления (количество и вид реагента, температура и рН), а также вид обработанного крахмала, можно получить большое количество различных по свойствам модификаций, например крахмал желирующий, окисленный для хлебопекарной промышленности).

Крахмал желирующий получают окислением зерен крахмала перманганатом калия в кислой среде. Очищенную крахмальную суспензию с концентрацией сухих веществ 35% окисляют 30 мин. перманганатом калия (0,15-0,20% до сухих веществ крахмала) в присутствии соляной кислоты. Затем смесь промывают, сгущают, знезводнюють, сушат и упаковывают.

За счет воздействия на крахмал окислителя проходит гидролитическое расщепление глюкозидные связи, окисления спиртовых групп в карбонильные и карбоксильные. Такой крахмал способен образовывать концентрированные клейстер пониженной вязкости и повышенной прозрачности. Ценными свойствами клейстер этого крахмала является высокая их стабильность при хранении, перемешивания и охлаждения.

Производят крахмал желирующий для холодильной промышленности, входит в состав мороженого, и кондитерский - для некоторых видов желирующая кондитерских изделий.

Крахмал желирующий всех видов и марок должен быть в виде однородного порошка белого цвета, может иметь кремовый оттенок, без посторонних вкуса и запаха. Влажность картофельного Желю чего до 20%, а кукурузного - до 14%. Кислотность желирующая-го картофельного крахмала для кондитерской промышленности ограничена до 15, для холодильной промышленности - до 20, а кукурузного желирующего для холодильной промышленности до 25 см 3 0,1 моль / дм 3 гидроксида натрия на 100 г сухих веществ. Важным показателем желирующего крахмала для кондитерской промышленности является прочность крахмала - сахарной желе, которая должна быть не ниже 1000 г - для крахмала марки А и 900 г - марки Б.

В Германии на основе картофельного крахмала созданы желирующие виды под фирменным названием Refecta gelchem. Продукты на их основе характеризуются высокой чистотой, эластичностью, устойчивостью за время длительного хранения и могут использоваться для приготовления многих кондитерских изделий. Например, в рецептуре фруктовой жевательной резинки доля его составляет всего 1-2% в сочетании с сахаром (37-40%), глюкозы-сиропом ББ 42 (37-40%), растительным жиром (4-6%) и водой (14- 20%).

Крахмал окисленный для хлебопекарной промышленности. Производят примерно по той схеме, что и крахмал желирующий. В зависимости от вида использованного реагента выпускают крахмал окисленный марки А, приготовленный с внесением бромата калия, марки Б - перманганата калия и марки В - двухосновной соли гипохлорита кальция. Они улучшают качество хлеба, особенно с использованием муки из слабой клейковины.

Сшитые виды крахмала. Поперечное сшивание отдельных крахмальных молекул между собой проходит результате взаимодействия их гидроксильных групп с бифункциональных реагентами. Для пищевых целей используются в основном три вида: дикрохмальни эфиры фосфорной и адипиновой кислот. Эти виды крахмала характеризуются пониженной скоростью набухания и клейстеризации, что создает эффект пролонгированного действия. Клейстер поперечно сшитых видов крахмала более вязкие, устойчивые к внешним факторам - высокой температуры, длительного нагрева, низкого значения рН, механической нагрузки.

Наиболее распространенными являются несколько разновидностей крахмала фосфатного.

Крохмалефосфат представляет собой сложный эфир крахмала и остатков фосфорной кислоты или ее солей. Он отличаются от обычного крахмала повышенной конечной вязкостью клейстера, большей их устойчивостью к механическим воздействиям и кислотности среды, а также к высоким и низким температурам. Его используют для сгущения мясных консервов, как стабилизатор диетических майонезов с пониженным содержанием жира, жировых кремов, соусов, киселей, быстрозамороженных продуктов питания, для улучшения качества хлеба, печенья, вафель. Цвет фосфатного крахмала марки А - от белого до белого с желтоватым оттенком, марки Б - от кремового до палевого.

Для производства крохмалефосфатив используют кукурузный или знезводнений, хорошо смешивают с натрием фосфорнокислым одно - (6,3 кг / т) и двузамещенный (14,4 кг / т), а также Карбомид марки А (26,6 кг / т). После высушивания, просеивания и упаковки отпускают под названием крохмалефосфат марки А.

Если этот продукт подвергают термообработке в декстринизаторах течение 60 мин. при температуре продукта 130 ° С или 30 мин. за 150-170 ° С, то получают крохмалефосфат марки Б. Для изготовления крохмалефосфатив предусмотрено использование и других соединений.

Вследствие такого обработки увеличиваются размеры молекул за счет поперечного связывания их остатками фосфорной кислоты, заметно на схеме:

Внесение малого количества карбамида способствует повышению водо- поглощающих свойств фосфатного крахмала, повышает вязкость и прозрачность его водных растворов.

Сложные фосфатные эфиры крахмала, способствующих увеличению объема продуктов питания (завтраков из зерновых культур, снеков, макаронных изделий), готовят по следующей схеме: утечки массы крахмала фосфатным реагентом; сушка такого крахмала и его нагрева с целью получения сложного фосфатного моноэфира крахмала; экструдирования массы.

Фосфатные виды крахмала используют для загущения мясных консервов, стабилизации диетических майонезов с пониженным содержанием жиров, жировых кремов, загустителей, соусов, киселей, быстрозамороженных продуктов питания, для улучшения качества хлеба, печенья, вафель. Цвет фосфатного крахмала марки А нормируется от белого до белого с желтоватым оттенком, а марки Б - от кремового до палевого.

Разработана технология получения фосфатных моноэфира крахмала маниоки. Для этого высушивают (45 ° С) смесь крахмала маниоки и раствора триполифосфата натрия с рН 5,5 до 15% -го содержания воды и нагревают (2 ч., 140 ° С). Полученные образцы фосфатных моноэфира крахмала с разной степенью замещения (0,029, 0,042, 0,055, 0,064, 0,073).

Стабилизированные виды крахмала представляют собой продукты химической модификации функциональными реагентами с образованием в гидроксильных группах производных с простым или сложным эфирной связью. Такие производные, несмотря на невысокой степень замещения гидроксильных групп (0,002-0,2), отличаются от природного крахмала значительно ниже склонностью межмолекулярных ассоциаций. Наиболее распространенными являются ацетилированные и фосфо-рильовани сложные эфиры, а также гидроксипропильовани простые эфиры монокрохмалю.

Ацетилированные виды крахмала получают путем нагревания смеси 25-100 частей ледяной уксусной кислоты с 100 частями крахмала и выдержкой ее при температуре 100 ° С в течение 5-13 час. Благодаря этому гидроксильные группы глюкозного остатка образуют эфирные связи с остатками уксусной кислоты. Как следствие, содержание ацетильных групп в крахмале достигает 3-6% в зависимости от дозировки кислоты и продолжительности обработки. По максимальной степени а это-тилювання в каждом глюкозно остатка трех гидроксильные группы образуют эфирные связи с остатками уксусной кислоты. Избыток кислоты выделяют промывкой крахмала холодной водой. Одновременно с ацетилированием проходит и расщепление крахмала. Такой крахмал хорошо растворим при температуре 95-100 ° С.

В пищевой промышленности ацетаты крахмала низкой степени замещения используют в качестве загустителей. Модифицированный крахмал этого типа сохраняет свои свойства при низких значений рН, высоких температурах, а также устойчив к механическому воздействию.

Содержание ацетильных групп и степень замещения для кукурузного крахмала ниже, чем для картофельного при одинаковых условиях а это-тилювання. В этих видах крахмала несколько выше доля амилозы по сравнению с аналогичными природными образцами. Ацетилирования повышает набухание и растворимость крахмала и его прозрачность по сравнению с использованной сырьем. Эти свойства усиливаются с повышением концентрации уксусного ангидрида в реакционной смеси и они значительно выше для картофельного крахмала. Синерезис растворов ацетилированного крахмала с 4 ° С менее выражен, чем природного.

Ацетаты крахмала способны образовывать клейстер, стабильные при хранении, замораживания и оттаивания, которые в результате высыхания образуют прочные пленки. Они используются в пищевой промышленности в качестве загустителей.

Предложено использование ацетилированного крахмала с мaниокы для обработки крафт-бумаги, в результате чего гигроскопичность его существенно снижается.

За последние годы проведены многочисленные исследования по улучшению свойств и создания новых видов модифицированного крахмала.

Польские ученые установили, что многократное замораживание и оттаивание существенно увеличивает удельную поверхность крахмальных зерен, размер пор и их плотность. Это влияет на водопоглинальну способность и атакованисть ферментами обработанного крахмала. Такой обработку позволяет получить новый вид модифицированного крахмала, который может использоваться в пищевой промышленности.

В крахмала, модифицированного формированием дополнительных поперечных связей, гранулы B-типа несколько более химически активны, чем гранулы А-типа.

Реакционная способность оксипропильованого крахмала кукурузы, пшеницы и картофеля не зависит от размера частей.

Простые эфиры крахмала для пищевых целей получают взаимодействием природного крахмала с оксидом пропилена степени замещения гидроксильных групп 0,002-0,2. По своим свойствам гидрооксипропилкрохмалы (Е 1 440), аналогичные ацетильова ным модификациям, имеют пониженную температуру гелеобразования, повышенную прозрачность клейстером и такую же устойчивость к ретрогра-ции. Введение в крахмал оксиалкильних групп даже при низкой степени замещения (0,05-0,1 группы на один глюкозидной остаток) снижает температуру клейстеризации крахмала, увеличивает скорость набухания и диспергирования зерен в процессе нагрева, повышает прозрачность клейстера, снижает его драглеутворюючу возможность и способность к ретроградации. Образующиеся эфирные связи устойчивы к действию кислот, щелочей и слабых окислителей.

Оксиалкильовани виды крахмала бывают двух разновидностей: ок-сиетил- и оксипропилкрохмаль. Этерификации подвергают крахмал при температуре ниже точки его кристаллизации, используя оксид этилена или оксид пропилена. Реакция проходит в щелочной среде.

Патент США предусматривает изготовление крахмала, который устойчив к действию ферментов (эндо-а-амилазы, амилоглюкозидазы, протеазы), относится к типу III, имеет температуру плавления более 140 ° С и выход до 25%. Его получают путем желирования, например, кукурузного крахмала с содержанием амилозы выше 50%, в присутствии воды при температуре 130 ° С в течение 15 минут. Затем продукт подвергают нескольким температурным циклам по-родкоутворення.

Путем ферментативного обработки изоамилазы получают медленно усваиваемый крахмал, у которого разветвленность снижается выше 95%. Разработанный способ получения термически модифицированного крахмала. Для этого крахмал с влажностью до 18% смешивают с кислотой, высушивают смесь до безводного состояния и нагревают ее (до 1 ч.) С получением модифицированного крахмала. Содержание влаги в высушенной смеси крахмала не превышает 1%. Процесс превращения крахмала осуществляют в условиях псевдоожиженного слоя в непрерывном или периодическом режиме. Изготовлен сухой модифицированный крахмал содержит большее количество соединений с невысокой молекулярной массой по сравнению с крахмалом, модифицированным обычным кислотным способом. Этот крахмал можно использовать для инкапсулирования, изготовление кондитерских изделий.

Степень окисления крахмала определяется по количеству карбоксильных и гидроксильных групп. Вследствие окисления растет шершавость поверхности гранул и содержание карбоксильных групп. Окисления существенно не влияет на вязкость. Окисленный крахмал с высоким содержанием карбоксильных групп образует повышенное сцепление с волокном.

Карбоксиметилкрахмал в холодной воде образует устойчивые вязкие клейстер. Он используются в качестве загустителя, стабилизатора, структурообразователя. Этот вид эфира крахмала хорошо сгущают и стабилизирует водные пищевые системы, включающие белки, жиры и углеводы (мороженое, низькожирови маргарины, масло, кремы, майонезы). Он образует пленки, растворимые в холодной воде. Карбокси-метилкрохмаль хорошо сочетается с окисленным крахмалом, кар-боксиметилцелюлозою.

В США запатентован стабильный и сшит гидроксипропы-Леванте восковой картофельный крахмал, который отличается высокой вязкостью и полученный путем регулирования вида и степени стабилизации и уровня сшивания. Его используют как загуститель для приправ к салатам, начинки для пирогов и других мучных изделий, напитков и супов. Для достижения одинаковой величины вязкости в пищевых продуктах требуется меньшее количество других видов крахмала. Стабилизированный крахмал также обеспечивает хорошую прозрачность и однородную консистенцию продукции. С завершением модификации крахмала величину рН доводят до 3,0 за счет добавления серной кислоты и крахмал выдерживают в течение одного часа с целью удаления стабилизатора, не вступившего в реакцию. Суспензия модифицированного крахмала также может быть нейтрализована, промыта и высушена для целевого использования.

Модифицированный кукурузный крахмал получают путем спиртового и щелочного обработки. Он представляет собой модифицированный крахмал с высокой вязкостью, растворимый в холодной воде.

Разработана технология экструдированного кукурузного крахмала, температура которого в период экструзионных 100-260 ° С. Его рекомендуют для различных отраслей пищевой промышленности.

Пористый крахмал используют для приготовления порошкообразного масла (40%) путем адсорбции и связывания.

Гранулированные виды крахмала, растворимые в холодной воде. их готовят из кукурузной и картофельного крахмала спирто-щелочным методом. Содержание амилозы в них ниже, чем в натуральных. Картофельный крахмал лучше растворяется в холодной воде, чем кукурузный. Оба вида крахмала меняют форму при получении из начальных, но в картофельном эти изменения более заметны, чем в кукурузном. Крахмал картофельный с большими величинами крахмальных зерен меняется заметнее, чем с более мелкими зернами.

Сравнением свойств модифицированных видов крахмала выявлено, что наиболее трудно поддаются деградации образцы крахмала кукурузного модифицированного и обычного с содержанием амилозы 50%, а наиболее легко с содержанием амилозы 26%. Образцы включающих 70% амилозы занимают промежуточное место по биодеградации, поэтому считается деградация молекул крахмала уменьшается с увеличением количества поперечных сшивок и увеличивается вследствие карбоксиметилювання.

Создаются новые виды модифицированного крахмала пищевого назначения, которые имеют повышенную ферментативную устойчивость (резистентный крахмал). Такой крахмал характеризуется загущать тельный, водо- и жироутримуючою способностью, но только частично усваивается организмом человека. Его получают из злаковых культур. Он увеличивает поступления диетических пищевых волокон, поддерживает пищеварительную систему, регулирует уровень сахара в крови, имеет пребиотические свойства. Этот крахмал минимально влияет на вкус, текстуру, внешний вид продукта и используется в производстве печенья, бисквитов и тому подобное.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >