Модификация крахмала

Крахмальные полисахариды – весьма лабильные, реакционноспособные соединения, активно взаимодействующие с ионами металлов, кислотами, окислителями, поверхностно-активными веществами. Это позволяет модифицировать молекулы крахмала – изменять их гидрофильность, способность к клейстеризации и студнеобразованию.

При охлаждении и хранении крахмальных клейстеров в них происходит уменьшение содержания растворимых веществ вследствие ретроградации крахмальных полисахаридов, и в первую очередь амилозы. Известно, что явление ретроградации является результатом образования водородных связей между выровненными цепями амилозы в растворе.

Вытянутая линейная структура молекулы амилозы предопределяет образование большого числа водородных связей по сравнению с разветвлённой компактной молекулой амилопектина. Поэтому ретроградируют, соединяются в агрегаты почти исключительно молекулы амилозы. Ретроградарованная амилоза нерастворима в воде и не поддаётся действию амилолитических ферментов. Процесс отделения воды, который сопровождает ретроградацию, называют синерезисом.

Кукурузный и пшеничный крахмалы значительно быстрее ретроградируют, чем крахмал картофельный.

На скорость ретроградации оказывают влияние многие факторы. Так, скорость ретроградации сильно увеличивается с возрастанием концентрации и со снижением температуры. При С ретроградации нет. Максимальной величины ретроградация достигает при pH 7, при pH свыше 10 этого процесса не наблюдается вовсе, а ниже pH 2 скорость его чрезвычайно мала.

Процесс ретроградации крахмала оказывает негативное влияние на качество (в первую очередь на органолептические показатели) крахмало- содержащих кулинарных изделий, например (каш, отварных макаронных изделий) вследствие снижения содержания в них растворимых веществ. Причиной черствения мучных кулинарных (пирожков, ватрушек, пирогов и др.) и булочных изделий является ретроградация содержащегося в них клейстеризованного крахмала.

Ретроградацию крахмальных клейстеров в кулинарной продукции можно затормозить совсем или свести к минимуму посредством её хранения в горячем состоянии ( С).

При производстве замороженных кулинарных изделий и блюд необходимо использовать крахмалы с возможно более низким содержанием амилозы (амилопектиновые крахмалы), так как при размораживании происходить процесс ретроградации амилозы.

3.7. Декстринизация крахмала

При нагревании свыше С крахмал претерпевает сложные превращения, в результате которых образуются вещества с более низкой, чем исходный крахмал, молекулярной массой, называемые пиродекстринами. На первых этапах нагревания крахмала (до С) идёт простое высушивание с потерей всей капиллярной и части связанной влаги. Декстринизация крахмала начинается при температуре около С и остаточном содержании влаги не более 3%. Дальнейшие повышение температуры приводит к ускорению расщепления полисахаридных молекул, необратимому отделению воды, изменению структуры углеводов.

Наряду с декстринами образуются также летучие вещества (углекислый газ, окись углерода, пары воды и др.). Декстринизация сопровождается разрушением нативной структуры крахмальных зёрен. Микроскопические наблюдения над декстринами, размешанными в воде, показывают, что при обработке зёрна претерпевают существенные изменения, в результате чего в воде они распадаются на осколки, частично растворяются и внутренняя часть зерна отслаивается от наружной поверхности.

В начальный период процесса преобладает реакция расщепления полисахаридов, сопровождаемая увеличением редуцирующей способности. С увеличением продолжительности декстринизации происходит ускорение процесса рекомбинации структуры полисахаридов и образование молекул декстрина.

В процессе декстринизации крахмала растёт его растворимость и цветность, падает вязкость дисперсии.

Также механические характеристики студней. Одни виды модификации способствуют повышению растворимости крахмала в воде, другие ограничивают набухание.

Обширную группу продуктов получают из обычных или модифицированных крахмалов путём деструкции с помощью кислот, щелочей и др., а также в результате действия физических факторов: температуры, механической обработке и др.

Если реакция протекает в кислой среде, то наблюдаются процессы деструкции, которые приводят к получению ряда продуктов – жидкокипящего крахмала (с низкой вязкостью), патоки, глюкозы.

В качестве примера действия механической обработки можно сухое расщепление крахмала вибрационным потоком, при котором на ряду с механическим изменением крахмальных зёрен происходит процесс деструкции молекул.

В результате реакции гидроксильных групп крахмала с органическими и неорганическими веществами образуются простые и сложные эфиры, в том числе амилофосфорнокислые сложные эфиры, которые часто называют фосфатно-модифицированными крахмалами, а также продукты окисления крахмала.

В зависимости от назначения крахмала разработаны различные варианты проведения клейстеризации , введение добавок (соли, жиров, белков) или наполнителей как отдельно, так и в комбинации с друг другом.

Модифицированный крахмал применяют при изготовлении желейных изделий, мучных кондитерских изделий, отделочных полуфабрикатов типа кремов, в качестве загустителей и стабилизаторов для соусов, мороженого и др. Крахмалопродукты со структурой, подобной образующейся при выпечке хлеба, получают в результате нескольких циклов замораживания и оттаивания крахмальной дисперсии, при этом образуется пористый крахмал, нерастворимый в холодной воде. Его применяют после пропитывания сиропами в качестве начинки для конфет.