Технології полісахаридів та їх застосування у харчовій промисловості

Ретроградація амілози. При зниженні температури або при тривалому зберіганні крохмального клейстеру (розчину) відбувається ретроградація, що виявляється в частковій кристалізації та агрегатуванні амілозної фракції, її випаданні з розчину у вигляді дрібнодисперсного гранульованого осаду. При цьому відбувається синерезис клейстеру – самовільне зменшення його об’єму, що супроводжується відокремленням води, – процес, зворотний набуханню. Результатом процесу ретроградації є поступове помутніння розчину і збільшення в'язкості. Якщо концентрація амілозної фракції висока, то крохмальний клейстер перетворюється в непрозорий стійкий гель. На здатності амілози до ретроградації ґрунтується метод її відокремлення від амілопектину.

 

 

При гідролізі під впливом кислот і ферментів амілоза й амілопектин розщеплюються, приєднуючи воду до глюкози. При цьому крохмаль зазнає послідовних перетворень з утворенням проміжних, більш простих полісахаридів, які називаються декстринами. Продукти гідролізу утворюють суміш вуглеводів різного ступеня полімеризації з переважанням якоїсь групи речовин.

Обробленням крохмалю кислотами в більш м'яких умовах для незначної деструктуризації крохмальної молекули можна одержати декстрини і модифікований крохмаль. Використовуючи певні хімічні властивості крохмалю, можна надати йому якостей, що створюють можливості для його застосування в різних галузях промисловості.

 

 

Модифікований – це крохмаль зі спрямовано зміненими властивостями внаслідок фізичної, хімічної, біохімічної або комбінованої обробки. Внаслідок цього суттєво змінюються природні особливості, часом усуваються або зменшуються дії небажаних властивостей поліцукридів і підсилюються їх потрібні цінні властивості. Ці продукти відносять до харчових добавок.

Розрізняють біологічні, фізичні і хімічні способи обробітку крохмалю, які дозволяють помітно змінити їх будову і властивості, зокрема гідрофільність, у тому числі можливість розчинятись у холодній воді, здатність до кристалізації і гелеутворення, стійкість до нагрівання, впливу кислот тощо. За змінами, які мають місце у природних видах крохмалю, виділяють наступні основні види модифікації: набухання, деполімеризацію, стабілізацію (утворення похідних без поперечного зшивання молекул), утворення поперечнозшитих полімерних ланцюгів. У багатьох випадках модифіковані види крохмалю можуть бути одночасно стабілізованими і поперечнозшитими.

Важливе місце займають деякі види крохмалю природної модифікації за рахунок підбору відповідних сортів, особливо кукурудзи, пшениці, рису та стадій стиглості зернівок. Виконуються значні дослідження щодо поліпшення властивостей таких видів крохмалю. Наприклад, етерифікацію поверхні плівок із високоамілозного картопляного крохмалю можна здійснювати октаноїлхлоридом і піридином з підбиранням відповідних концентрацій октаноїлхлориду, а також температури і тривалості обробітку. Цей обробіток використовують для зниження водопроникності плівок. Встановлено, що концентрація є основним показником, який визначає ефективність реакції.

Структура і властивості природного крохмалю визначають особливості їх клейстеризації. Клейстеризація амілопектинового крохмалю (концентрація 4%) характеризується меншим піком в'язкості за температури 95°С, ніж у картопляному.

Нагрівання клейстеру приводить до зменшення в'язкості але під час охолодження і наступного перемішування вона стабілізується.

Компанія National Starch розробила органічні функціональні природні види крохмалю Novation, Novation 9330, Novation 9360, які отримують із топіоки. Вони придатні для використання у випадку інтенсивного обробітку сировини, у тому числі і для дитячого харчування, молочних продуктів, фруктових наповнювачів, супів і соусів. Ці види крохмалю відповідають Постанові 2092/91 ЄС і тому можуть маркуватися як «органічні».

Модифіковані види харчового крохмалю переважно отримують з використанням наступних способів хімічного обробітку, а також їх поєднання:

• етерифікація оцтовим і янтарним ангідридами, сумішшю ангідридів оцтової і адипінової кислот, ангідридом октинілянтарної кислоти, фосфорилхлоридом, триметофосфатом і триполіфосфатом натрію, а також однозаміщеним ортофосфатом натрію з утворенням складноефірних похідних;
• етерифікація оксидом пропілену, з утворенням простих ефірів, кислотна модифікація хлористоводневої і сірчаної кислот, з утворенням гідролізованих продуктів;
• відбілювання пероксидом водню, надоцтовою кислотою, перманганатом калію і гіпохлоридом натрію;
• окислення гіпохлоридом натрію.

Для виготовлення ацетильованих крохмалів використовують льодяну оцтову кислоту СН3СООН, оцтовий ангідрид (СН3СО) 2О та інші реагенти. Крохмаль можна ацетилювати нагріванням суміші 25-100 частин льодяної оцтової кислоти (99%) зі 100 частинами крохмалю і витримуванням при температурі 100 оС протягом 5-13 год. Кількість ацетильованих груп в такому крохмалі становить від 3 до 6% залежно від витрати кислоти й тривалості обробки. Приготовлений ацетат крохмалю має зернисту структуру, нерозчинний у холодній воді, але добре розчинний у гарячій (95-100 оС). Зайву кислоту відокремлюють від ацетату крохмалю промиванням в холодній воді. Крохмаль просушують. В іншому способі нативний крохмаль кип’ятять з оцтовим ангідридом (до 10% від маси крохмалю), осаджують, промивають водою та висушують. Вміст ацетильних груп становить не більше 2, 5%. При ацетилюванні відбувається утворення естеру та розщеплення крохмалю. Підсилити процес деструкції можна додаванням до оцтової кислоти мінеральних кислот, що дозволяє регулювати властивості ацетатів крохмалю.

У лабораторних умовах харчову добавку Е1421 Крохмаль ацетатний, етерифікований вінілацетатом прийнято отримувати шляхом кип'ятіння крохмалю (як правило, кукурудзяного) у воді з вмістом вінілацетату (не більше 7, 5процентов від загальної маси крохмалю). Після цього його необхідно осадити, промити і висушити. У результаті виходить крохмаль, який частково заміщується ацетильними групами, у формі порошку білого забарвлення з допустимим слабким запахом оцту.

 

 

Згідно ДСТУ 4380: 2005 НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ; КРОХМАЛЬ МОДИФІКОВАНИЙ

Класифікація

Терміни та визначення, використані у цьому стандарті, згідно з ДСТУ 2211.

Модифікований крохмаль залежно від характеру змін,