Строение и физико-химические свойства крахмала. Модифицированный крахмал: виды, свойства и использование. Физические и химические свойства крахмала

Крахмал. Он представляет собой сыпучий порошок белого или слегка желтоватого цвета. 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. i

Химический состав и свойства крахмала. В клетках растений крахмал находится в виде плотных образований, получивших название крахмальных зерен. По внешнему виду зерен при микроскопирова-нии устанавливают происхождение крахмала и его однородность. Зерна картофельного крахмала от 15 до 100 мкм и более имеют овальную форму и на поверхности бороздки, концентрически размещенные вокруг глазка - точки или черточки. Более мелкие зерна имеют округлую форму. Крахмал, состоящий из крупных зерен, отличается

более высоким качеством. Зерна крахмала, выделенные из роговидной части эндосперма кукурузы - многогранные, из мучнистой - круглые. Товарный кукурузный крахмал составляют зерна величиной от 5 до 25 мкм, с большим круглым глазком на поверхности. Зерна пшеничного крахмала имеют плоскую эллиптическую или круглую форму с глазком, расположенным в центре. Пшеничный крахмал содержит фракции крупных зерен (от 20 до 35 мкм) и мелких (от 2 до 10 мкм).

Крахмалы ржаной и ячменный сходны по внешнему виду зерен с пшеничным. Рисовый крахмал состоит из наиболее мелких зерен - от 3 до 8 мкм.

Зерна рисового крахмала имеют многогранную форму. Плотность зерен крахмала: картофельного - около 1,65 кг/м 3 , кукурузного - 1,61, кг/м 3 .

Крахмал по химическому составу и строению относится к углеводам. Он представляет собой природный высокополимер, состоящий из сс-Д-ангидроглкжозных остатков.

Крахмальные зерна состоят из двух природных фракций - амилозы и амилопектина. Свойства этих полимеров различаются. Амилоза образует в горячей воде гидратированные мицеллы, но со временем ретроградирует (осаждается) в виде труднорастворимого геля. Амилопектин набухает вводе и дает стойкие вязкие коллоидные растворы: он препятствует ретроградации амилозы в растворах крахмала. Благодаря способности амилозы образовывать упорядоченные кристаллические структуры из амилозной фракции крахмала получают эластичные пленки.

В зависимости от строения и степени полимеризации макромолекул, прочности связей между ними, структуры и величины зерен крахмалы разного происхождения различаются свойствами. Особенно значительны различия между крахмалом картофельным и злаковым - пшеничным, кукурузным и др. Микропористое строение крахмальных зерен обусловливает их высокую сорбционную способность.

Благодаря гидрофильным свойствам амилозы и амилопектина крахмальные зерна при тонкопористой структуре очень гигроскопичны, особенно высокая гигроскопичность картофельного крахмала.

Основы производства картофельного крахмала. Производство картофельного крахмала условно можно разделить на четыре стадии. Первая стадия -подготовка сырья к переработке: мойка, отделение посторонних примесей и т. д. Во время второй стадии производства картофель измельчают методом истирания или тонкого дробления, чтобы вскрыть клетки тканей клубня и высвободить крахмальные зерна. Далее измельченную массу направляют на центрифуги для отделения сока, способствующего потемнению крахмала, снижению вязкости клейстера, развитию микробиологических процессов. От мезги крахмал отмывают водой на ситовых аппаратах в несколько стадий. Для разделения измельченной картофельной массы применяют гидроциклонные установки, на которых под действием центробежной силы разделяют водную крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком. Последняя стадия включает очистку от мелких частиц мезги, остатков картофельного сока и прочих примесей, в том числе и песка.

Основы производства кукурузного крахмала. Начальная стадия производства кукурузного крахмала заключается в замачивании очищенного от посторонних примесей зерна в растворе сернистой кислоты (0,2-0,3%) при температуре 50 °С для размягчения и извлечения из него экстрактивных веществ. На второй стадии замоченное зерно дробят на крупные части. Следующий этап производства кукурузного крахмала заключается в вымывании свободного крахмала водой и отделении зародыша. Путем тонкого измельчения оставшихся частей зерна освобождают связанные крахмальные зерна. Полученную кашку промывают водой, отделяя мезгу на ситах. Содержащийся в крахмальной суспензии глютен (нерастворимый белок) отделяют, применяя центробежные сепараторы, флотационные машины. Растворимые вещества удаляют, промывая крахмал на вакуум-фильтрах или шнековых центрифугах.

Сырой крахмал высушивают подогретым воздухом и просеивают для отделения крупки (слипшихся оклейстеризованных зерен), крупных комочков, случайных примесей и пропускают через магнитные сепараторы.

Показатели качества. Крахмал в зависимости от органолептических показателей и его состава подразделяют на сорта: картофельный - экстра, высший, 1-й и 2-й (для технических целей); кукурузный - высший, 1-й, амилопектиновый; пшеничный - экстра, высший, 1-й.

Качество картофельного крахмала оценивают согласно ГОСТ 7699-78, кукурузного - ГОСТ 7697-82.

Крахмал независимо от вида и сорта должен быть без посторонних привкусов и запахов. По цвету устанавливают вид и сорт крахмала. Картофельный крахмал сортов экстра и высший белого цвета с кристаллическим блеском; 1-го сорта имеет белый цвет; 2-го сорта - белый с сероватым оттенком. Кукурузный и пшеничный крахмалы имеют характерный природный желтоватый оттенок. .

Независимо от сорта и вида крахмала не допускаются примеси других видов крахмала и присутствие металломагнитных примесей. При просеивании 100 г крахмала через шелковое сито № 55 не должно оставаться песка. По физико-химическим показателям крахмал должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл. 5.1.

Дефекты крахмала возникают в основном при нарушении технологии производства или условий хранения. К ним относятся наличие механических и посторонних примесей, запаха и вкуса испорченного продукта (брожения), хруста при разжевывании от минеральных примесей (песка), серый цвет крахмала и его повышенная влажность. Крахмал с наличием таких дефектов не допускается к реализации в торговой сети, но может быть использован для технических целей.

Упаковка и маркировка. Упаковывают крахмал в мешки льняные, кенафные, джутовые новые или бывшие в употреблении, чистые, сухие, I или II категории массой нетто от 15 до 60 кг. Крахмал, упакованный в двойные бязевые или бумажные многослойные мешки, размещают в наружные мешки из ткани. Для розничной торговли крахмал может быть расфасован массой нетто от 250 до 1000 г в тару из бумаги, полиэтилена и других полимерных материалов. Пачки и пакеты с крахмалом укладывают в чистые ящики по 30 кг.

На каждом мешке с крахмалом должен быть ярлык, на ящиках - этикетка с маркировкой, характеризующей продукцию; наименование организации, в систему которой входит предприятие-изготовитель; наименование предприятия-изготовителя, его местонахождение и товарный знак; наименование продукции с указанием вида и сорта; номер партии; масса нетто; дата выработки; количество единиц потребительской тары (для крахмала в пачках или пакетах); обозначение стандарта. На каждую пачку или пакет наклеивают этикетку, на которой указывают вышеперечисленные характеристики товара, но вместо количества единиц потребительской тары и номера партии обозначают срок хранения.

Хранят крахмал при относительной влажности воздуха не более 75%. Гарантийный срок хранения кукурузного и картофельного крахмала - 2 года, пшеничного - год. Крахмал хранят в упакованном виде на хорошо проветриваемых, -без посторонних запахов, не зараженных мучными вредителями складах.

Крахмалопродукты. Крахмалопаточная промышленность вырабатывает крахмалопродукты более сотни наименований. К крахмало-продуктам, используемым для пищевых целей, относятся: саго искусственное, модифицированные крахмалы, сахаристые гидролизаты крахмала - крахмальная патока, глюкоза и т. д.

Саго выпускают трех видов: натуральное - получают из сердцевины саговых пальм; искусственное - из картофельного и кукурузного крахмала высшего и 1-го сортов; саго-тапиока - из крахмала корней маниоки.

Саго имеет нежный вкус и хорошо усваивается. Из него готовят каши, начинки и др.

Выпускают искусственное саго с зернами диаметром (в мм): мелкое - от 1,5 до 2,1 и крупное - от 2,1 до 3,1. Крупного саго в мелком и мелкого в крупном допускается не более 10%.

По качеству саго делят на высший и 1-й сорта. Саго высшего сорта из картофельного крахмала матово-белое, 1-го сорта может иметь сероватый оттенок. Саго из кукурузного крахмала имеет желтоватый оттенок. В саго не допускаются посторонние привкусы, запахи, хруст при кулинарной пробе. Нормируются влажность (картофельного саго - не более 16%, кукурузного - не более 13%), зольность, кислотность, набухаемость саго, содержание в нем мелочи (частичек менее 1,4 мм).

Упаковывают саго в мешки массой по 50 кг или фасуют в мелкую тару.

Модифицированный крахмал - с направленно измененными свойствами, бывает следующих разновидностей.

Набухающий крахмал получают высушиванием клейстера на специальных сушилках и измельчением пленки в порошок, частицы которого набухают при смачивании водой и увеличиваются в объеме.

Окисленный крахмал получают способом окисления различными окислителями; в зависимости от степени окисления можно получить крахмал с различной вязкостью и желирующей способностью.

Желирующий крахмал - один из видов окисленного крахмала; получают обработкой (КМп0 4) крахмальной суспензии в кислой среде. Применяют в качестве желирующего средства взамен агара и агароида; картофельный желирующий крахмал марок А и Б - в кондитерской промышленности, картофельный и кукурузный желирующий крахмал.- в холодильной промышленности.

Крахмальную патоку вырабатывают из злакового и картофельного крахмала. Представляет собой сладкую, очень густую и вязкую жидкость, бесцветную с желтоватым оттенком. Вырабатывают патоку кислотного гидролиза (гидролиз крахмала под действием соляной кислоты при избыточном давлении и температуре около 140 °С) и патоку ферментативного гидролиза (гидролиз под действием ферментов проросших зерен злаковых культур, плесневых грибов и бактерий при температуре около 60 °С). Используют патоку в основном в кондитерском производстве.

Мальтодекстрины относятся к продуктам ферментативного гидролиза крахмала. Они представляют собой полимеры, молекула которых составлена из пяти-десяти глюкозных остатков. Мальтодекстрины не имеют вкуса и запаха, при концентрации свыше 30% образуют вязкие растворы, способные замедлять кристаллизацию. Их используют при производстве пищевых продуктов в качестве наполнителей, как добавку при выработке мороженого, кремов.

Глюкоза - продукт полного гидролиза крахмала. Вырабатывают глюкозу кристаллическую, медицинскую, пищевую, техническую. Используют при производстве детских кондитерских изделий, напитков, мороженого.

Что бы ни утверждали диетологи и поклонники здоровых диет, а крахмал является важным компонентом в рационе человека. Он считается важным источником энергии людей. Но, как полагают врачи, употребление этого компонента может вызвать нарушения обмена веществ. Поэтому важно знать состав крахмала, а также правила его использования.

Описание

Это белое сыпучее вещество, иногда желтоватое. Порошок не имеет запаха и вкуса. Компонент не растворяется в холодной воде, но при взаимодействии с ней выделяет концентрация которых образует вязкую, густую массу. Если крахмал растирать пальцами или сжать в ладони, то появится поскрипывание. Звук получается из-за трения крупиц друг о друга. Они не разрушаются даже при таком воздействии.

Крахмал есть в различных растениях:

• бананах;
• горохе;
• манго;
• бобах;
• клубнях и корнеплодах.

Состав крахмала влияет на его калорийность - 313 ккал на 100 г. Этот показатель отлично подходит для активных и крепких людей, которые постоянно тратят много энергии. В этом случае продукция будет полезна для организма.

Виды

Крахмал бывает:

• картофельным;
• кукурузным;
• пшеничным;
• рисовым;
• соевым;
• тапиоковым.

Применяется для выпечки хлеба. Он обладает свойством поглощения воды во время замеса теста. В процессе выпечки вещество клейстеризуется, участвуя в формировании мякиша хлеба. При хранении продукта клейстер стареет, из-за чего хлеб черствеет.

Идеален для получения соусов, десертов, сиропов. Тапиоковый создают из клубней маниоки. Клейстер будет более вязким по сравнению с кукурузным продуктом. Применяют его для приготовления супов, подлив.

Крахмал относится к сложным углеводам, которые делятся на природные (овощи, фрукты, бобовые) и рафинированные (мука и продукция из нее). Второй вид продуктов признан вредным.

Из чего состоит картофельный крахмал?

Состав крахмала разнообразный. В нем присутствует много простых сахаров, собранных в длинные цепи. Таковы состав и строение крахмала. Единицей 1 цепи считается глюкоза, которая в организме является источником энергии. Состав картофельного крахмала таков:

• Микроэлементы - фосфор, кальций, калий.

Состав кукурузного крахмала

Для проверки качества продукта используется ГОСТ 32159-2013. В магазинах надо приобретать товары, изготовленные на основе этого документа.

По нему состав кукурузного крахмала следующий:

• вода - 14-16 %;
• кислотность - 20-25 куб. см;
• протеин - 0,8-1 %;
• SO2 - 50 мг/кг.

Примесей других крахмалов не должно быть. В состав крахмала этого вида входит немного селена, марганца, магния, натрия, цинка.

Варианты получения

Химический состав крахмала может отличаться в зависимости от исходного сырья. Ведь он бывает картофельным, кукурузным, рисовым, пшеничным, сорговым. Каждый продукт отличается свойствами и наличием дополнительных компонентов.

Если продукция получается из зерен, массу размачивают и перетирают для удаления зародышей из семян. Остаток вторично измельчают, а потом выделяют из него вещества и сушат. В итоге в нем могут быть минеральные компоненты и витамины. Такая процедура выполняется с картофелем, только вместо устранения зародышей проводится отвод сока и кожуры.

Обычно создание крахмала основывается на переработке картофеля. Клубни содержат этого вещества около 25 %. А в зерновых оно присутствует в пределах 65-80 %. Картофель используется чаще, поскольку из-за его измельчения оборудование не ломается быстро по сравнению с перетиранием зерновых.

Использование

Применяется продукт в пищевой промышленности. Из него готовят кисели, соусы, кремы, колбасы, выпечку. В большинстве сосисок присутствует именно крахмал, который добавляется для получения плотной консистенции. Обычно он служит в качестве загустителя продукта и связывания жидкости в нем. К примеру, для получения желе или майонеза. Для этого применяется модифицированный крахмал.

Этот углевод используется и в других сферах:

1. В фармакологии применяется в качестве наполнителя в препаратах, имеющих форму таблеток. Его добавляют в детские присыпки, мази. С ним готовят сиропы, микстуры, сорбиты и глюкозу.
2. В медицине его используют при интоксикациях, гастритах, язвах. Крахмал прекрасно защищает слизистую желудка и кишечника. Продукт избавляет от шпор на пятках, снимает кожное раздражение, опрелости.
3. В косметологии из продукта готовят маски, кремы. Такие составы обладают питательным и смягчающим действием. Средства не вызывают аллергию, используются для всех типов кожи.
4. В целлюлозной и текстильной промышленности. Продукт нужен для обработки бумаги и считается ее наполнителем. Состав крахмала и целлюлозы позволяет использовать их в разных областях. В текстильной сфере применяется для обработки материалов.

Польза и вред

Важно знать состав и свойства крахмала. Продукт насыщает энергией. Именно из-за его наличия в зернах, крупах хлеб, выпечка и каши являются питательными. Крахмал с большим содержанием амилозы является так называемым массажером для кишечника. Он хуже расщепляется по сравнению с продуктом, который содержит амилопектин, поэтому образует комок в кишечнике, стимулирующий его работу, улучшающий пищеварение. Полезным свойством продукта является способность восстановления организма после изменения уровня сахара в крови при диабете.

Но есть у крахмала и вредные свойства. С ним человек быстро набирает вес из-за содержания большого количества калорий. Продукт прекрасно подойдет людям, которые много двигаются. В остальном у него нет противопоказаний.

Суточная норма

Крахмал под влиянием кислоты подвергается гидролизации, после чего превращается в глюкозу. Она будет главным источником энергии организма. Поэтому для хорошего самочувствия человеку нужно употреблять некоторое количество крахмала.

Достаточно кушать каши, хлебобулочные и макаронные изделия, бобовые, картофель и кукурузу. В пищу следует добавлять хотя бы немного отрубей. Суточной нормой считается 330-450 грамм.

Так как крахмал считается сложным углеводом, его употребляют в том случае, если будет отсутствовать возможность частого питания. Продукт трансформируется из-за желудочного сока, выделяя нужную для организма глюкозу. Потребность в продукте уменьшается при болезнях печени, небольших физических нагрузках, а также при работе, для которой нужно быстрое поступление энергии.

Нехватка и избыток

Необходимо употреблять продукт в меру, чтобы не навредить организму. При недостатке человек мучается:

• слабостью;
• быстрой утомляемостью;
• частыми депрессиями;
• понижением иммунитета;
• снижением полового влечения.

Но бывает избыток крахмала. Тогда наблюдаются следующие признаки:

• головные боли;
• большой вес;
• снижение иммунитета;
• раздражительность;
• проблемы в тонком кишечнике;
• запоры.

Выбор

При покупке следует обратить внимание на дату изготовления, целостность упаковки, отсутствие комков. У продукта не должно быть затвердений. Важно наличие порошка белого цвета. С растиранием образуется характерный скрип. Хранится продукт до 5 лет в герметичной емкости.

Для приготовления крема и бисквитного теста отлично подходит кукурузный крахмал. Внешний вид подобен муке высшего качества. Кисели готовят из картофельного крахмала. Продукт применяется для выпечки творожных и фруктовых тортов. Он имеет белоснежный цвет.

Приготовление

Дома можно приготовить крахмал. Для этого необходим мелкий, подмерзший и травмированный картофель. Его надо помыть, очистить. Подгнившие и сильно грязные участки надо устранить. Потом картофель натирается на терке, пропускается через мясорубку. Но можно его растолочь.

В или кастрюлю надо налить холодную воду. Массу понемногу надо выкладывать в сито и погружать в емкость, протирая кашицу, помыть крахмал, поливать водой сверху. Мезгу следует отжать.

Из таза надо слить прозрачную воду так, чтобы не взболтать крахмал на дне. Затем его заливают холодной водой, размешивают и дают ему осесть. Воду сливают, а крахмал перекладывают на бумагу или полотенце для сушки. Потом продукт просевается и хранится в сухом месте.

В 1841 году в США было запатентовано производство крахмала. С тех пор в наших домах живет скромный, но очень ценный помощник.

Крахмал – что мы знаем про него? Навскидку вспомним про накрахмаленные воротнички и в лучшем случае клейстер? А между тем он является незаменимым помощником на кухне. И все из-за его особенности набухать и становиться очень вязким в горячей воде.

Какой бывает?

Крахмал делают из разных культур: картофеля, кукурузы, риса, пшеницы, корня маниоки, сои. Самый популярный и доступный – картофельный крахмал, но продвинутые хозяйки используют также кукурузный и крахмал тапиоки (из корня маниоки).

Картофельный широко используют в кулинарии, а также для приготовления клейстеров. Кукурузный крахмал нежнее, чем картофельный, его советуют использовать для приготовления молочных блюд. Крахмал тапиоки очень похож на картофельный, но он дает более вязкий клейстер и за счет того, что имеет меньшую влажность весит меньше, чем картофельный, то есть получается более экономичным. Этот вид крахмала обычно используют только в кулинарии.

Как выглядит

Крахмал – это белый порошок, похожий на муку, но если сжать его пальцами – захрустит. На самом деле частички крахмала гораздо мельче, чем мука.

Свойства крахмала

Не растворяется в холодной воде, в горячей воде имеет свойство набухать. Так из него делают клейстер.

При контакте с йодом становится синим.

Кулинарное применение

Загустить соус. Главное назначение крахмала – загущение. Крахмал безвкусный, поэтому не повлияет на качество даже самого капризного соуса.

Кисели. Густые ягодные напитки варят в большинстве случаев с добавлением крахмала. Есть старинные рецепты, где в качестве загустителя используются овсяные хлопья.

Добавить в подливу. Если мясо булькает в очень жидком соусе, нужно добавить только ложку крахмала.

Выпечка. В тесто часто добавляют крахмал. Он убирает лишнюю влагу, в результате булочки и пироги становятся более легкими и пышными.

Без глютена. Люди, которые отказываются от продуктов, содержащих глютен (прежде всего это пшеничная и ржаная мука), могут использовать крахмал для выпечки. Из крахмала тапиоки, например, получаются отличные булочки с сыром.

Панировка. Крахмал часто используют для обваливания и последующей жарки котлет, мяса, сырников, овощей. Он дает тонкую корочку и сохраняет сочность продукта.

Промышленность

Пищевая. Его добавляют в колбасно-сосисочные изделия, йогурты. Практически в любом кетчупе и майонезе вы найдете крахмал.

Текстильная. Крахмал применяют для обработки тканей.

Бумажно-целлюлозная. Тут расходуют больше всего крахмала. Он выступает наполнителем для бумаги.

Косметология

Умывание. Люди с чувствительной кожей могут добавить крахмал в воду для умывания. Такой способ поможет сделать кожу более гладкой и белой, крахмал борется с морщинами, расширенными порами и пигментными пятнами. Кроме того, крахмал делает кожу матовой, так как регулирует работу сальных желез.

Сухой шампунь. Можно воспользоваться крахмалом для сухого мытья волос. Нужно просто распределить ложку крахмала по волосам, и они станут гораздо чище, хотя и не будут блестящими.

Быт

Белье. Простыни и пододеяльники теперь крахмалят редко. Но раньше прополоскать их, добавив в воду ложку крахмала, было обязательным. После такой процедуры высохшее белье начинает хрустеть и становится несколько жестким. И оно кажется ну необычайно чистым.

Животные. Если посыпать шерсть крахмалом, то пушистый зверь перенесет процедуру легче, шерсть будет меньше путаться. Также расчесывание с крахмалом может заменить мытье: он соберет жир и грязь с шерсти животного.

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.

Что бы там ни говорили диетологи и любители здоровых диет, а крахмал - одно из важнейших в рационе веществ.

В своё время именно начало употребления крахмала привело к тому, что человек начал стремительно покорять дотоле неприступные для него территории планеты: до приручения огня древние люди вынуждены были получать основную часть энергии из мяса животных. И лишь после того, как с помощью огня появилась возможность готовить крахмалосодержащие продукты - зерна и корнеплоды - люди перестали быть привязанными к стадам братьев своих меньших.

Крахмал - основной источник энергии для современного человека. Но по мнению докторов его же свойства являются причиной многочисленных болезней, связанных с нарушением обмена веществ. Рассмотрим химический состав крахмала.

Состав крахмала

С чисто научной точки зрения крахмал - это большое количество простых сахаров, собранные в длинные и иногда разветвленные цепи. Основной единицей одной такой цепи является глюкоза, та самая, которая в организме человека играет роль источника энергии.

Каждая длинная цепочка может многократно изгибаться, извиваться и складываться, в результате чего образуются микроскопические гранулы, напоминающие зерна муки. На самом деле, мука - это тоже смесь крахмала и некоторых сопутствующих веществ.

Если крахмал потереть между пальцами или сжать комок его в ладони, можно услышать характерный скрип. Этот звук создаётся при трении крупиц друг о друга: они достаточно тверды и не разрушаются при таком воздействии.

В природе, в организмах растений, он образуется при последовательном соединении большого числа молекул глюкозы. А глюкоза перед этим синтезируется из воды и углекислого газа.

Для большинства растений крахмал - главный аккумулятор энергетических ресурсов. Именно поэтому его активное запасание происходит в семенах, клубнях и корнях. Состав пшеничного или кукурузного зерна более чем наполовину - крахмал.

Физически он представляет собой белый безвкусный порошок без запаха, нерастворимый в . Однако при попадании в воду он образует многочисленные коллоидные частицы, при большой концентрации создающие густую вязкую массу. Её называют клейстером.

Благодаря тому, что крахмал в больших количествах запасается растениями, его достаточно просто получить уже в готовом виде, нежели синтезировать заново. С этим связаны промышленные методы получения крахмала.

Способы получения

В зависимости от исходного сырья для получения вещества различают картофельный, кукурузный, рисовый, пшеничный, сорговый и другие виды крахмала. Все они немного отличаются друг от друга свойствами и наличием в их составе дополнительных веществ.

При получении крахмала из зерен масса сырья размачивается и перетирается, что позволяет удалить зародыши из семян. Оставшийся эндосперм подвергают повторному измельчению, выделению (физическому иди химическому) содержащихся в нём веществ и сушке. В результате в состав крахмала может входить некоторое количество и .

Аналогичную процедуру проводят для , с той только разницей, что в этой операции процедура удаления зародышей заменяется на отвод картофельного сока и кожуры.

Чаще всего производство крахмала основано именно на переработке картофеля. При этом содержание его в картофельных клубнях составляет не более 25%, в то время как в различных зерновых крахмала содержится от 65% до 80%. Картофель предпочитают по той причине, что его измельчение не приводит к столь быстрому износу оборудования, как перетирание зерновых, и в целом процесс получения крахмала из него оказывается более простым.

Находящийся у всех на слуху модифицированный крахмал ни в коем случае не является ГМО. Крахмал - это не организм, у него нет генов, и модификация в нем происходит только на уровне сахаридной структуры. Никакого вреда изменение этой структуры для человека не имеет.

Применение

А вот используется крахмал в пищевой промышленности не менее широко, чем в природе. Он является необходимым ингредиентом при приготовлении различных киселей, соусов, кремов, колбас и выпечки. В подавляющем большинстве и колбасных изделий содержится крахмал для придания им более плотной консистенции.

Наиболее часто в кулинарных целях этот компонент используется для загущения продукта и связывания части жидкости в нём. Например, при приготовлении желе или . Для этого чаще используют модифицированный крахмал.

Применение крахмала в кулинарии - не единственная форма его использования. Из него изготовляют этанол, патоку и различные клея. В огромных объёмах крахмал используется целлюлозной промышленностью. Порошок служит для наполнения и обработки бумаги. Также его используют для обработки тканей и другой текстильной продукции.

В сумме текстильная и целлюлозная промышленность потребляют больше крахмала, чем пищевая.

Польза и вред

Крахмал - продукт двоякий. С одной стороны его состав - кладезь энергии. Именно благодаря обилию крахмала в зернах и крупах , выпечка и различные каши столь питательны. Кроме того, крахмал, содержащий повышенное количество амилозы, играет роль своеобразного массажера для кишечника. Он расщепляется хуже, чем крахмал с большим содержанием амилопектина, и потому, образуя комок в кишечнике, обладает свойствами стимуляции его работы, улучшения пищеварение и уменьшения всасывания холестерина.

Дополнительное полезное свойство крахмала - в пищеварительном тракте он способствует восстановлению организма после скачка уровня сахара в крови у страдающих диабетом.

С другой стороны, вред крахмала известен всем следящим за своей фигурой. Во многих случаях именно он является причиной набора веса, даря человеку избыточное количество калорий.

Поэтому как и большинство калорийных продуктов, крахмал ценен для крепкого и подвижного организма, тратящего большое количество калорий и нуждающегося в стабильном получении энергии и хорошей работе пищеварительной системы.

Кукурузный или картофельный крахмал обычно можно найти на полке магазина рядом с мукой, содой, сахаром и солью. Если нет супермаркета в шаговой доступности - посмотрите среди натуральных продуктов для выпечки в интернет-магазине . Одной упаковки обычно хватает очень надолго.