Технологические свойства модифицированных крахмалов

.

2.3 Изучение технологических свойств модифицированных крахмалов.

Крахмалы по своим технологическим функциям играют роль стабилизатора, загустителя и наполнителя. Они не обладают эмульгирующей способностью.

Молекула крахмала представляет собой смесь двух типов полимеров - амилозы и амилопектина. Их соотношение определяет способность крахмала растворяться при нагревании с образованием вязких коллоидных систем, называемых клейстерами.

Некоторые модифицированные крахмалы сравнительно мало отличаются по своему составу и свойствам от природного крахмала. Их основные виды - это крахмал, лишенный запаха, с измененным цветом, рассыпчатый и др. Наряду с ними известны многие другие модифицированные крахмалы, получаемые путем сильного изменения их природных свойств.

+ из Ш

-хар-ка мод крах все коды

Степень модификации

Технологич св-ва (поднять технич треб из пбад Терещук Л.В.)

Представить хар-ку используемых в технол пр-ва продуктов питания е-коды по сертификату [м12]

2.3.1. Получение модифицированного крахмала (декстринов)

При ферментативном гидролизе крахмала или гликогена под действием экзоферментов (бета-амилазы) образуются высокомолекулярные фрагменты, а под действие эндо-амилазы (альфа-амилазы) – низкомолекулярные линейные или разветвленные олигосахариды. Последовательность реакций гидролиза крахмала, в результате которых образуются декстрины: крахмал – растворимый крахмал – амилодекстрины, эритродекстрины – ахродекстрины – мальтодекстрины.

Амилаза слюны является α-амилазой. Под влиянием этого фермента, в основном, происходят первые фазы распада крахмала с образованием декстринов и небольшого количества мальтозы. Полученные соединения можно идентифицировать по цвету при добавлении раствора йода.

В присутствие раствора йода крахмал окрашивается в сине-фиолетовый цвет, эритродекстрины – в красно-бурый цвет, а хродекстрины образуют желтую или буроватую окраску. Мальтодекстрины не окрашиваются в растворе йода. Для декстринов с линейным строением голубая окраска с раствором йода наблюдается при степени поляризации n более 47, сине-фиолетовая – при n=39…46, красно-фиолетовая – при n=30…38, красная – при n=25…29. При n менее 20 окраска отсутствует.[м13]

Сущность метода:??????????

Реактивы и оборудование: дистиллированная вода, раствор йода в иодиде калия, раствор с массовой долей крахмала 1 %, раствор с массовой долей серной или соляной кислоты 10%, пробирки 6 шт. (на звено), пипетка 2 см³, пипетка 10 см³.

Техника выплнения: 2 мл слюны смешивают с 6 мл воды и раствор используют для работы. Пробирки в штативе располагают в один ряд и нумеруют. В каждую пробирку вносят по 2 мл воды, затем в первую пробирку добавляют 1 мл раствора слюны, содержимое хорошо перемешивают и 1 мл смеси из пробирки 1 переносят в пробирку 2. Содержимое пробирки 2 тщательно перемешивают и 1 мл смеси из пробирки 2 переносят в пробирку 3 и т.д. из последней пробирки 1 мл смеси после перемешивания выливают.

После разбавления во все пробирки по очереди приливают по 1 мл раствора крахмала. Содержимое перемешивают встряхиванием и штатив с пробирками ставят в термостат при температуре 37÷38^ᵒС на 30 мин. По окончании инкубации в каждую пробирку вносят по 1 мл раствора серной или соляной кислоты и по 3 капли раствора йода в том же порядке, в каком приливался раствор крахмала. Содержимое перемешивают и отмечают цвет полученных растворов. По результатам опыта делают вывод.

 

2.3.2 Сравнение технологических свойств натуральных и модифицированных крахмалов

 

Сущность метода:???????????????

Реактивы и оборудование: натуральный и модифицированный крахмал, дистиллированная вода.

Техника определения: [м14]

 

 

1.Охарактеризуйте процесс клейстеризации крахмала. Как влияют на этот процесс температурные режимы?

2.1. Какие факторы обуславливают глубину и скорость гидролиза полисахаридов? Приведите реакции гидролиза крахмала, сахарозы, мальтозы.

3.1.Приведите классификацию углеводов.

4.1.Какие превращения происходят при карамелизации сахаров? Назовите условия проведения данного процесса.

5.1.Приведите механизм реакций меланоидинообразования. Какие факторы влияют на глубину и скорость процесса меланоидинообразования?

6.1.Напишите химические реакции брожения моносахаридов.

7.1.Какие ферменты используют в технологии переработки крахмала?

[м15]

Клейстеризация является свойством крахмала, имеющим важное значение для пищевых продуктов.

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.

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.

Высокие содержания сахара уменьшают скорость клейстеризации крахмала, снижают пик вязкости. Дисахариды являются более эффек­тивными с точки зрения замедления клейстеризации и снижения пика вязкости, чем моносахариды (рис. 2.6). Кроме того, сахара уменьшают силу крахмальных гелей, играя роль пластификатора и вмешиваясь в об­разование зон связывания.

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 (рис. 2.7).

 

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 (Рис. 2.8)

 

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.

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

 

Задание №1. Определить температуру клейстеризации крахмала

 

Смешайте крахмал с предложенными ниже средами в следующих соотношениях:

1:5 для натурального крахмала;

1:20 для модифицированного крахмала.

1) с водой

2) с водой с прибавлением 30% сахара

3)с водой с прибавлением 30% растительного масла

4)с водой с прибавлением 30% соли

5)с раствором (вода + кислота) с рН=4-5

 

Полученные смеси нагревайте при постоянном перемешивании. Измерьте температуру клейстеризации крахмала и модифицированного крахмала.

 

Задание №2. Оформить результаты в виде таблицы

Продукт	температура клейстеризации
в воде	в воде с прибавлением 30% сахара	в воде с прибавлением 30% растительного масла	в воде с прибавлением 30% соли	в растворе (вода + кислота) с рН=4-5

 

Сделайте вывод о влиянии компонентов на клейстеризацию крахмала.[м16]

 

Крахмал относится к группе высокомолекулярных несахароподобных полисахаридов. Крахмал (С₆Н₁₀О₅)_n – смесь полимеров двух типов, построенных из остатков a - Д – глюкопиранозы: амилозы и амилопектина.

В последнее время в пищевой промышленности широкое применение находят модифицированные крахмалы, свойства которых в результате разнообразных видов воздействия (физического, химического или биологического) отличаются от обычного крахмала. Модификация позволяет в определенной степени изменить строение и свойства нативного продукта (гидрофильность, способность к клейстеризации, студнеобразование), а следовательно, и направление использования.

В настоящее время извест­но 19 наименований модифицированных крахмалов условная классификация которых приведена в таблице 3.3.

 

Таблица 3.3

 

Классификация модифицированных крахмалов

 

Тип модификации	Основные группы	Основные подгруппы
1. Набухание	Набухающие	1) растворимые в холодной воды (инстант-крахмалы); - полученные вальцовой сушкой: -полученные экструзией. 2) набухающие в холодной воде
2. Деполимеризация	Расщепленные	- декстрины: - гидролизованные кислотами: - гидролизованные ферментами: - окисленные и др.
3. Стабилизация	Стабилизированные
4. Поперечное сши­вание полимерных сетей	Сшитые	- сшитые хлорокисью фосфора; - сшитые эпихлоргндрином: - сшитые адипнновой кислотой

 

 

Окисленные крахмалы. Состав и свойства крахмалов этой группы определяются выбором окислителей, в качестве которых могут использоваться Н₂О₂, KMnO₄, HClO₃, KJO₄ и некоторые другие. Окисляющие агенты приводят к образованию крахмалов с более короткими молекулярными цепями.

Окисленные крахмалы образуют клейстеры с пониженной вязкостью и повышенной прозрачностью, их используют для стабилизации мороженого, при производстве мармеладов и лукума.

Набухающие крахмалы способны набухать и растворятся в холодной воде и позволяют быстро готовит желеобразные десерты, кремовые смеси, пудинги, соусы.

В основе получения таких крахмалов положены физические превращения, не вызывающие существенной деструкции крахмальных молекул. Крахмалы растворимые в холодной воде в общем случае получают нагреванием крахмальной суспензии в условиях, обеспечивающих быструю клестеризацию и последующее высушивание клейстера, в связи с чем эти крахмалы называют также преклейстерными.

Крахмалы, набухающие в холодной воде, получают термообработкой нативного кукурузного крахмала в 75-90%-ном этаноле при температуре 150…175⁰С в течение 1,5-2,0 ч. Другой способ получения набухающих крахмалов – высушивание крахмальной суспензии в распылительной сушилке.

Набухающие крахмалы могут применяться в хлебопечении, оказывают аналогичное с внесением за­варки влияние на свойства теста и процессы в нем, а также на качество хлеба и продление его свежести (их применение про­ще, чем заварок). Используют набухающие крахмалы и в про­дуктах быстрого приготовления.

 

Расщепленные крахмалы. В эту подгруппу объеденены модифицированные крахмалы, представляющие собой вследствие физических или химических воздействий более короткие (по сравнению с нативными крахмалами) молекулярные цепи.

Декстрины (Е 1400) получают при сухом нагревании нативных крахмалов в присутствии кислотных катализаторов или без них. В зависимости от условий термообработки образуются белые или желтые декстрины.

Гидролизованные крахмалы получают обработкой крахмальных суспензий растворами кислот или гидролитических ферментов – амилаз. Состав и свойства таких крахмалов зависят от условий гидролиза. Например, крахмалы, обработанные кислотами, образуют клейстер с низкой вязкостью при повышенных температурах.

Основная область использования таких крахмалов – кондитерские изделия: пастила и желе, жевательные резинки.

Стабилизированные крахмалы представляют собой продукты химической модификации монофункциональными реагентами с

образованием по гидроксильным группам производных с простой или сложной эфирной связью.

Сложные эфиры крахмалов получают реакцией этерификации между спиртовыми гидроксильными группами крахмальных молекул и ацилирующими или фосфорилирующими агентами. В качестве ацилирующих агентов обычно используют ангидриды карбоновых кислот.

Сшитые крахмалы. Большинство модифицированных пищевых крахмалов относится к подгруппе сшитых. Поперечное сшивание отдельных крахмальных молекул между собой происходит в результате взаимодействия их гидроксильных групп с бифункциональными реагентами.

Для пищевых целей используют главным образом три вида межмолекулярно сшитых крахмалов – дикрахмальные эфиры фосфорной и адипиновой кислот, а также дикрахмалглицерины.

Крахмалофосфаты образуют клейстеры повышенной прозрачности и вязкости, они устойчивы к нагреванию, к действию пищевых кислот, механическому воздействию. Применяются при производстве майонезов, кетчупов и других соусов.

На данный момент допускаются к использованию в пищевой промышленности следующие виды крахмалов группы «Е», подвергшихся модификации:

· 1400 – термически обработанный,

· 1401 – обработанный кислотой,

· 1402 – обработанный щёлочью,

· 1403 – отбеленный крахмал,

· 1404 – окисленный крахмал,

· 1405 – обработанный ферментными препаратами,

· 1410 – монокрахмалфосфат,

· 1411 – дикрахмалглицерин,

· 1412 – дикрахмалфосфат,

· 1413 – фосфатированный дикрахмалфосфат,

· 1414 – ацетилированный дикрахмалфосфат,

· 1420 – ацетатный,

· 1422 – ацетилированный дикрахмаладипат,

· 1423 – дикрахмалглицерин ацетилированный,

· 1440 – оксипропилированный,

· 1442 – дикрахмалфосфат оксипропилированный,

· 1443 – дикрахмалглицерин оксипропилированный,

· 1450 – натриевой соли и крахмала октенилянтарной кислоты эфир,

· 1451 – ацетилированный окисленный.