Крахмал полезные свойства


7 фактов о пользе крахмала для организма и возможный вред

Крахмал – это особая группа высокомолекулярных углеводов, основной структурной единицей которых являются молекулы альфа-глюкозы. Он синтезируется большинством растений под воздействием солнечного света.

Виды крахмала

Существует несколько разновидностей крахмала, которые определяют его биологическое значение для человека:

  1. Медленно перевариваемый (амилоза). Состоит из большого числа молекул глюкозы (от 500 до 20 000). Крайне сложно расщепляется под воздействием пищеварительных соков. Примерно 25% крахмала, содержащегося в растениях, приходится на амилозу.
  2. Быстро перевариваемый (амилопектин). Представляет собой цепочку из нескольких миллионов молекул глюкозы, которые имеют разветвлённую кристаллическую структуру. В процессе пищеварения данное вещество быстро разрушается и хорошо всасывается. На амилопектин приходится около 70% всего природного крахмала.
  3. Устойчивый (резистентный). Доставляется в неизменённом виде до толстого кишечника, где активно ферментируется бактериальной флорой. Во время его взаимодействия с микроорганизмами выделяется огромное количество короткоцепочечных жирных кислот, обеспечивающих энергетическое питание колоноцитов и обладающих большим спектром лечебных свойств для организма.

Самым полезным видом считается резистентный крахмал. Он нормализует пищеварение, улучшает здоровье сердечно-сосудистой, эндокринной систем, предупреждает развитие онкологических заболеваний.

Учёные выделяют несколько типов устойчивого крахмала, которые незначительно отличаются по химическому составу:

  1. Тип 1.Содержится в большом количестве в бобовых и зерновых растениях.
  2. Тип 2. Имеется в отдельных продуктах, богатых крахмалом (незрелые бананы, сырой картофель).
  3. Тип 3. Образуется в ходе термической обработки (нагревание и охлаждение) риса или картофеля.
  4. Тип 4. Представляет собой созданный химическим (искусственным) путём крахмал.

В любом продукте питания может содержаться несколько разновидностей крахмала. В зависимости от способа приготовления меняется не только объём крахмала, но и его тип, что крайне важно учитывать при соблюдении особого режима питания.

Таким образом, существует несколько вариантов крахмала, самым ценным из которых является устойчивый крахмал, он тоже подразделяется на типы. Содержание конкретного вида зависит от способа приготовления пищи.

7 полезных свойств

Устойчивый крахмал обладает большим набором полезных свойств. Продукты, богатые данным веществом, обязательно должны быть включены в рацион, особенно у лиц, страдающих различными патологиями пищеварительного тракта.

В этом разделе мы рассмотрим 7 доказанных фактов о пользе крахмала для организма, а затем обсудим его возможный вред.

1. Восстанавливает микрофлору кишечника

Организм человека не в состоянии ферментировать резистентный крахмал, однако с данной задачей отлично справляются микроорганизмы, постоянно обитающие в просвете толстого кишечника. Устойчивый крахмал выступает в роли пребиотика – служит пищей для полезных представителей микрофлоры.

По мнению учёных из Великобритании, данный тип пищевых волокон значительно увеличивает численность бифидобактерий и лактобактерий. На фоне употребления отмечалось улучшение усвоения питательных веществ и уменьшение выраженности хронического воспаления.

Также доказано, что систематическое наличие в просвете кишечника устойчивых крахмалов значительно повышает выживаемость полезных культур бактерий. В результате поддерживается адекватное течение пищеварительных процессов, угнетаются рост и размножение патогенных представителей микрофлоры, снижается риск развития инфекционно-воспалительных и аутоиммунных заболеваний желудочно-кишечного тракта.

В ходе взаимодействия пищевых волокон с микроорганизмами образуется масса ценных веществ (газы, короткоцепочечные жирные кислоты (бутират)), которые полезны для организма человека.

Резистентный крахмал является пищей для «полезных» бактерий, помогая поддерживать адекватную микрофлору пищеварительного тракта.

2. Снижает риска развития рака

Употребление устойчивого крахмала связно с низким риском развития рака различных отделов кишечника. Эффект реализуется за счёт массивного выделения короткоцепочечных жирных кислот, главным из которых является бутират.

Данное вещество обладает стимулирующим влиянием на клетки толстого кишечника (улучшает метаболические процессы в них), а также дополнительно поддерживает численность дружественных микроорганизмов.

В результате отмечается общее снижение кислотности содержимого пищеварительной трубки, угнетается хроническое воспаление в стенке кишки. Подобные изменения предотвращают злокачественную трансформацию клеток.

Немецкие учёные обнаружили, что устойчивый крахмал является потенциальным средством, предотвращающим развитие злокачественных заболеваний.

Американские исследования выявили, что при постоянном использовании продуктов, содержащих крахмал, реже диагностируются патологии онкологического профиля, в частности, один из самых распространённых видов рака – колоректальный.

Потребление достаточного количества устойчивого крахмала связано с низкой частотой встречаемости злокачественных новообразований кишечника.

3. Снижает уровень сахара в крови

Часть короткоцепочечных клеток, которые выделяются при взаимодействии крахмала с микроорганизмами в кишечнике, всасывается через слизистую оболочку, беспрепятственно попадая в печень, а оттуда в системный кровоток, где реализует массу положительных эффектов, один из которых – снижение уровня сахара в крови.

Бутират, а также пищевые биологически активные добавки с ним повышают чувствительность клеток мышечной и жировой ткани к инсулину, следовательно, улучшают утилизацию глюкозы и снижают её концентрацию в плазме крови. Данный эффект доказан с научной точки зрения.

Прием продуктов с устойчивым крахмалом способствует нормализации уровня глюкозы в крови, а также благоприятно сказывается на лечении и профилактике таких заболеваний, как сахарный диабет II типа, нарушение толерантности к глюкозе, гипергликемия натощак.

4. Улучшает здоровье кишечника

Устойчивый крахмал полезен для кишечника и помогает улучшить общее состояние при различных патологиях пищеварительного аппарата. Он эффективен в отношении неспецифического язвенного колита (НЯК), болезни Крона, запоров и диареи (сопровождающих большой спектр заболеваний), дивертикулита.

Данный вид пищевых волокон, по мнению австралийских экспертов, повышает способность тканей к регенерации, ускоряет заживление любых дефектов слизистой оболочки и более глубоких слоёв стенки кишечника, что крайне важно для больных, страдающих НЯК и болезнью Крона.

Крахмал также нормализует моторную деятельность кишечника, что улучшает течение дивертикулярной болезни и предотвращает развитие дивертикулита.

Действие в отношении запоров и диареи связано с улучшением моторной активности, повышением всасывания (до нормативных значений) воды и электролитов.

Крахмал способствует поддержанию здоровья пищеварительного тракта за счёт предотвращения и улучшения течения различных заболеваний.

5. Помогает похудеть

По данным зарубежных ученых, бутират, образующийся в ходе взаимодействия крахмала с микроорганизмами, способствует быстрому развитию чувства сытости, которое сохраняется в течение нескольких часов (обычно до 4-6) с момента употребления продуктов, богатых устойчивым крахмалом.

В Центре биомедицинских исследований Пеннингтона продемонстрировали посредством экспериментов на животных, что бутират приводит к снижению потребления пищи примерно на 10% и уменьшению объёма жировых отложений на 5,6% в течение 5 недель приёма.

Специалисты из США утверждают, что медленно перевариваемые и устойчивые пищевые волокна значительно повышают продукцию гормонов сытости: пептида YY, глюканоподобного пептида и лептина. Эти вещества воздействуют на центры голода в головном мозге, приводя к угнетению их функциональной активности. Эксперименты на животных показали выраженное снижение массы тела.

Подробнее о том, почему пищевые волокна помогают похудеть, смотрите в отдельной статье.

Британские учёные рекомендуют постоянно употреблять устойчивый крахмал с целью лечения ожирения и предожирения, а также для профилактики развития метаболического синдрома.

Таким образом, крахмалы могут быть использованы с целью лечения и профилактики ожирения.

6. Улучшает всасывания макро- и микроэлементов

Как уже было сказано, устойчивый крахмал нормализует течение пищеварительных процессов.

По данным зарубежных специалистов, он повышает биологическую доступность кальция на 12,3%, фосфора – на 5,5%, железа – на 11,6%, цинка – на 4,4 %.

Французские исследования также отмечают повышение биологической доступности магния.

Подобная особенность крахмалов крайне важна для людей, проживающих в слабо развитых странах.

Употребление крахмала улучшает всасывание ценных питательных веществ, необходимых для адекватного функционирования всех процессов в организме человека.

7. Снижает уровень холестерина

Систематическое добавление продуктов с резистентным крахмалом в рацион приводит к снижению уровня общего холестерина и нормализации его отдельных фракций (ТАГ, ЛПНП, ЛПОНП, ЛПВП).

По данным испанских учёных, пищевое волокно способно оказывать влияние сразу на 9 генов, отвечающих за биосинтез холестерина, ингибируя их.

Работы в данном направлении в настоящее время только ведутся, однако уже зафиксированы положительные результаты.

Устойчивый крахмал, вероятно, оказывает положительное влияние на уровень холестерина в плазме крови и может быть использован для ранней профилактики атеросклероза.

Где содержится?

Многие продукты богаты резистентным крахмалом. Лидерами по содержанию являются:

  • картофель;
  • рис;
  • макаронные изделия;
  • хлеб;
  • кукуруза;
  • все виды бобовых культур;
  • крахмалистые овощи.

Устойчивый крахмал можно получить из привычных продуктов питания, имеющих достаточно низкую стоимость и высокий уровень доступности.

Возможный вред

Обычно побочных эффектов при употреблении продуктов с крахмалом в разумных объёмах не отмечается. К группе наиболее часто регистрируемых вредных свойств относят:

  1. Угнетение всасывания йода. Возможно развитие хронической усталости, сонливости, снижением общего иммунитета ввиду дисфункции щитовидной железы.
  2. Образование каловых камней. Они, в свою очередь, нарушают акт дефекации, способствуют формированию запоров и интоксикации продуктами распада.
  3. Повышенное газообразование в просвете кишечника. Внешне проявляется вздутием живота и усиленным отхождением газов.
  4. Уменьшает всасывание белковых веществ. Не рекомендуется употреблять продукты, богатые устойчивым крахмалом, совместно с мясом и прочими протеинами.

При неадекватном употреблении крахмала возможно развитие опасных осложнений. При наличии сомнений рекомендуется проконсультироваться с врачом.

Заключение

Таким образом, потребление устойчивого крахмала крайне полезно для здоровья. Большинство положительных эффектов реализуются за счёт образования бутирата в ходе взаимодействия крахмала с представителями бактериальной флоры кишечника.

Он способствует угнетению хронического воспаления и предотвращению ряда заболевания кишечника, снижает риск смертности от сердечно-сосудистых (атеросклероз) и эндокринных (сахарный диабет II типа, ожирение) патологий.

При умеренном добавлении в рацион резистентный крахмал хорошо переносится организмом, побочный реакций не отмечается.

Описание функций крахмала | Натуральные продукты INSIDER

Общие сведения о функциях крахмала

Январь 1996 г. - История на обложке

Автор: Скотт Хегенбарт
Редактор *


* (Апрель 1991 г. - июль 1996 г.)

Кукурузный крахмал является основным ингредиентом крахмала, используемым пищевыми компаниями США. Но крахмалы из разных источников и даже крахмалы, полученные из менее распространенных сортов кукурузы, обладают рядом функциональных свойств еще до модификации.Изучение уникальной функциональности различных природных крахмалов дает несколько потенциальных преимуществ.

Расширенный функционал

Многие крахмалы обладают свойствами, которые не так просто воспроизвести путем модификации другого крахмала. Кроме того, при модификации даже желательно начинать с сырья, близкого к желаемым функциональным свойствам. Менее обширная модификация означает ...

Сниженная стоимость

Дизайнеры постоянно требуют, чтобы текстурные ингредиенты были более функциональными, но все же ограничения по стоимости все еще жестче.Во многих случаях, чем меньше обрабатывается крахмал, тем он экономичнее. На рынке уже представлены высокофункциональные нативные кукурузные крахмалы, полученные из специально разработанных гибридов кукурузы. Они могут предложить большую экономию двумя способами.

«У вас будет крахмал, который не будет подвергаться модификациям, что позволит сэкономить средства», - говорит Ибрагим Аббас, доктор философии, менеджер по разработке продуктов American Maize-Products Co., Хаммонд, Индиана. «Когда их модифицируют, в некоторых случаях гибриды становятся более реактивными по отношению к химическим веществам, поэтому мы можем использовать меньше.Это более эффективно и позволяет сэкономить деньги ».

Маркировка

Хотя это не оказалось большой проблемой, о которой когда-то думали, модифицированные крахмалы по-прежнему должны иметь номер E в Европе. Более функциональный нативный крахмал не будет иметь числа E и будет казаться более естественным для европейских потребителей, что вызывает озабоченность на постоянно расширяющемся мировом рынке.

Связанная структура и функции

По химическому составу крахмалы представляют собой полисахариды, состоящие из повторяющихся единиц глюкозы.Молекулы крахмала имеют одну из двух молекулярных структур: линейную структуру, известную как амилоза; и разветвленная структура, известная как амилопектин. Амилоза и амилопектин связываются посредством водородных связей и располагаются радиально слоями, образуя гранулы. Крахмалы из разных источников отличаются друг от друга следующими способами, каждый из которых может влиять на производительность:

Размер и форма гранул

Гранулы крахмала бывают самых разных размеров: от 3 микрон до более 100 микрон.Для некоторых крахмалов размер гранул является полимодальным, то есть гранулы можно сгруппировать более чем в одном диапазоне размеров. Например, пшеничный крахмал имеет распределение как больших, так и маленьких гранул. Форма гранул также может быть разнообразной. Формы гранул включают симметричные сферы, асимметричные сферы, симметричные диски и асимметричные диски. Некоторые гранулы имеют плавную форму, другие представляют собой многогранники с граненой поверхностью.

Соотношение амилоза: амилопектин

Все крахмалы состоят из амилозы и амилопектина в различных пропорциях.Это соотношение варьируется не только между различными типами крахмала, но и между многими разновидностями растений одного типа. Восковые крахмалы содержат не более 10% амилопектина.

Структура молекул амилозы и амилопектина

Длина молекул амилозы в крахмале - известная как степень полимеризации - может сильно различаться. В амилопектине длина и количество разветвлений в молекуле также варьируются.

«Длина молекулы амилозы зависит от типа и сорта», - говорит Дэниел Патнэм, старший научный сотрудник Grain Processing Corp., Мускатин, ИА. «Я видел от 200 до 2000 как степень полимеризации крахмала».

Существуют также другие варианты крахмала

Их нельзя объединить в одну категорию, поскольку они могут быть уникальными для одного конкретного крахмала. В целом, однако, большинство таких вариантов заключается в присутствии в грануле некрахмальных компонентов.

Бесчисленные разновидности многих типов крахмала невозможно охватить исчерпывающе в одной статье.Следовательно, в этой статье будут обсуждаться некоторые общие тенденции среди основных типов крахмала, используемых в пищевой промышленности.

Кукуруза

Существует четыре класса кукурузного крахмала. Обычный кукурузный крахмал содержит 25% амилозы, в то время как восковая кукуруза почти полностью состоит из амилопектина. Два оставшихся кукурузных крахмала представляют собой кукурузные крахмалы с высоким содержанием амилозы; один содержит от 55% до 55% амилозы, а второй - от 70% до 75%.

Джей-Лин Джейн, доктор философии, профессор кафедры пищевых наук и питания человека в Университете штата Айова, Эймс, в рамках своих текущих исследований изучает размер и форму гранул многих типов крахмала.С помощью сканирующей электронной микроскопии Джейн и ее группа исследователей обнаружили, что кукурузный крахмал имеет неправильную форму многогранников. Их размер составляет от 5 до 20 микрон.

Крахмал восковой кукурузы также имеет гранулы неправильной формы, аналогичные по размеру гранулам обычной кукурузы. Однако отдельные лица не так отчетливы. Крахмалы с высоким содержанием амилозы также имеют неправильную форму, но имеют тенденцию быть гладкими. Некоторые из них даже имеют форму стержня. Крахмалы с высоким содержанием амилозы имеют более узкий диапазон размеров: от 5 до 15 микрон или даже от 10 до 15 микрон, в зависимости от разновидности.

Картофель

Картофельный крахмал содержит около 20% амилозы. Гранулы картофельного крахмала, как и многие клубни, большие, гладкие, округло-овальной формы. Из крахмалов, обычно используемых в пищу, самым большим является картофельный крахмал; Размер его гранул составляет от 15 до 75 микрон.

Рис

Обычный рисовый крахмал имеет соотношение амилоза: амилопектин около 20:80, в то время как восковидный рисовый крахмал содержит только около 2% амилозы. Обе разновидности имеют небольшие размеры гранул от 3 до 8 мкм.По словам Джейн, это многоугольники неправильной формы с восковым рисом, имеющим несколько сложных гранул.

Тапиока

Крахмал тапиоки содержит от 15% до 18% амилозы. Гранулы тапиоки представляют собой гладкие сферы неправильной формы размером от 5 до 25 микрон.

Пшеница

Пшеничный крахмал содержит около 25% амилозы. Его гранулы относительно толстые, от 5 до 15 микрон, с гладкой, круглой формой, диаметром от 22 до 36 микрон.Пшеничный крахмал является бимодальным в том смысле, что он также содержит группу гранул крахмала разного размера. В этом случае эти другие гранулы очень маленькие, их диаметр составляет всего 2-3 микрона.

Укладка крахмала конкурентов

Имея представление о том, чем отличаются крахмалы, обсуждение того, как работают эти же крахмалы, должно легко раскрыть, как различные элементы структуры крахмала влияют на производительность, верно? Отнюдь не. Химики крахмала едины во мнении, что структура и состав крахмала влияют на производительность.Однако прямая корреляция не всегда очевидна, и изменения в одной характеристике не обязательно переводятся в рекомендации.

Далее следует обзор того, что в настоящее время известно о том, как структура и состав влияют на производительность. Имейте в виду, что это обсуждение может вызвать больше вопросов, чем ответов. Но сначала, вот краткий обзор того, что происходит во время клейстеризации крахмала:

Когда крахмал диспергируется в воде и нагревается, вода проникает в гранулы крахмала снаружи внутрь до тех пор, пока гранула полностью не гидратируется.После гидратации водородная связь между амилозой и амилопектином поддерживает целостность гранулы, и она начинает набухать от ворот (центр). После желатинизации набухшие гранулы могут увеличивать вязкость дисперсии и / или связываться с образованием гелей и пленок.

Размер и структура гранул

Согласно многим источникам, размер гранул сам по себе не оказывает сильного влияния на характеристики крахмала. Однако считается, что это фактор, влияющий на скорость клейстеризации крахмала и температуру его желатинизации.Например, рисовый крахмал и крахмал тапиоки имеют одинаковое содержание амилозы, но гранулы крахмала тапиоки намного больше и, как следствие, легче набухают.

«Чем больше гранула, тем меньше у нас молекулярных связей, поэтому они набухают быстрее», - говорит Пол Смит, президент Paul Smith Associates, Норт-Плейнфилд, Нью-Джерси. «Но они также быстрее ломаются».

Крупные гранулы крахмала имеют тенденцию к увеличению вязкости, но вязкость низкая, поскольку физический размер гранул делает их более чувствительными к сдвигу.Несмотря на такие различия, более компактная структура меньшей молекулы не всегда означает значительную разницу в желатинизации. Например, пшеничный крахмал имеет бимодальное распределение как мелких, так и крупных гранул. Помимо размера, эти гранулы имеют практически одинаковый состав амилозы и амилопектина и так далее. Однако свойства желатинизации больших и малых гранул не показывают значительных различий в характеристиках.

«Один тест показал, что маленькие гранулы имеют на 3 ° более высокую температуру клейстеризации, чем большие, но начальные температуры были аналогичными», - говорит Аббас.«Я бы сказал, что в пшеничном крахмале (размер гранул) не главный фактор».

Соотношение амилоза: амилопектин

Восковая кукуруза и кукурузный крахмал имеют одинаковый размер гранул, но восковая кукуруза набухает в большей степени, и каждый из них желатинизируется при разных температурах. Это во многом связано с их различным составом амилоза: амилопектин.

«Молекулы амилозы из-за своей линейности легче выстраиваются в линию и имеют более обширные водородные связи», - говорит Аббас.«Следовательно, для разрыва этих связей и клейстеризации крахмала требуется больше энергии».

Как правило, чем выше содержание амилозы, тем выше температура желатинизации. Это наиболее заметно для двух кукурузных крахмалов с высоким содержанием амилозы, которые требуют таких высоких температур для желатинизации, что их нужно готовить под давлением. Соотношение амилоза: амилопектин также определяет вид текстуры, которую будет создавать желатинизированный крахмал.

«Вообще говоря, амилоза обеспечивает прочность геля, а амилопектин - высокую вязкость», - говорит Аббас.«Таким образом, крахмалы с высоким содержанием амилозы придадут вам гелеобразующие свойства, а восковые крахмалы - высокую вязкость».

Линейная структура амилозы также способствует прочности геля. В растворе молекулы линейной амилозы могут легче выстраиваться друг с другом и связываться посредством водородных связей с образованием гелей. Разветвленные молекулы амилопектина не могут так легко выравниваться и, таким образом, дают более слабые водородные связи и прочность геля.

С другой стороны, вязкость зависит исключительно от молекулярной массы.Разветвленная структура амилопектина со всеми присоединенными к нему цепями дает молекулу гораздо большего размера, чем амилоза. Следовательно, амилопектин лучше создает вязкость, чем амилоза.

Итак, если разработчик продукта хочет гелеобразующих свойств, следует выбрать крахмал с высоким содержанием амилопектина (воскообразный), если требуется вязкость, верно? Не совсем. Прочность и вязкость чистого геля часто полезны, но не всегда они нужны дизайнерам. Крахмал с высоким содержанием амилозы может сделать пудинг слишком твердым.Тот, который слишком богат амилопектином, может создать правильную вязкость диетического коктейля, но при употреблении он может выглядеть тягучим и «слизистым». Следовательно, соотношение амилоза: амилопектин определяет не только основную текстуру, но также природу этой текстуры.

Использование крахмала в экструдированных продуктах показывает, насколько тонким может быть баланс этого соотношения. Как и в случае гелеобразования, образование пленки является функцией ассоциации линейных молекул амилозы. Чем выше содержание амилозы, тем лучше пленкообразующие свойства.В экструдированной закуске желательны пленкообразующие свойства для получения хрустящей текстуры конечного продукта. Но сама по себе хрустящая корочка не делает и не ломает закуску.

«Плотно связанная природа полимера амилозы влияет на хрусткость, - говорит Джим Залли, директор по пищевой технологии, National Starch and Chemical Co., Бриджуотер, штат Нью-Джерси. - Но это материал с более низкой молекулярной массой, который не может захватывать воздух. это происходит из-за превращения воды в пар во время вентиляции ".

Использование крахмала с повышенным уровнем амилопектина соответственно увеличивает расширение за счет хрусткости.В результате необходимо тщательно выбирать соотношение амилоза: амилопектин. В некоторых случаях требования к текстуре продукта требуют комбинирования крахмалов из разных источников.

«Некоторые люди используют комбинации различных базовых крахмалов для получения более короткой или более длинной текстуры», - говорит Майк Августин, менеджер по применению пищевых ингредиентов, A.E. Staley Manufacturing Co., Decatur, IL. «Мы пытались собрать смеси, чтобы получить конкретную текстуру или качество готового продукта».

Помимо строительной текстуры, крахмалы используются для обеспечения стабильности пищевых продуктов.Это часто принимает форму удержания воды. Как упоминалось ранее, молекулы желатинизированного крахмала имеют тенденцию повторно связываться друг с другом. Эта повторная ассоциация вытесняет воду из молекулы, вызывая перекристаллизацию крахмала. Тенденция крахмала к рекристаллизации или ретроградности таким образом определяет его пригодность для долгосрочной стабильности.

«Разветвленный амилопектин создает стерические препятствия», - говорит Патнэм. "Это не позволяет молекулам повторно связываться, поэтому не так легко ретроградно."

Молекулярная структура амилозы и амилопектина

Более длинные молекулы амилозы имеют тенденцию делать текстуру продукта тягучей из-за того, как они связываются. Молекулярный вес амилозы также влияет на эластичность геля. Более длинные молекулы имеют тенденцию к более прочному соединению и образованию более прочных и хрупких гелей, но у этого эффекта есть предел.

«И тапиока, и картофельный крахмал содержат амилозу, но они образуют когезионную массу, а не гель, как кукурузный крахмал», - говорит Питер Трзаско, старший научный сотрудник National Starch and Chemical Co.«Теория, лежащая в основе этого, основана на молекулярной массе. Картофель и тапиока имеют молекулярную массу намного выше, чем кукуруза, что на самом деле затрудняет связывание молекул».

Молекулярный вес не всегда обеспечивает прямую зависимость производительности. В 1992 году Джейн из штата Айова сообщила об исследовании влияния размера молекулы амилозы и длины разветвленной цепи амилопектина на пастообразные свойства крахмала. Джейн обнаружила, что молекулы амилопектина с более длинными разветвлениями не только имеют тенденцию к образованию геля, но и что прочность геля увеличивается с увеличением длины разветвлений.Однако вязкость амилоз различной длины также не коррелировала. Фактически, лучшая вязкость была получена с амилозой промежуточной длины, в то время как самые большие и самые маленькие молекулы амилозы давали одинаково низкие вязкости.

Более четкая связь может быть установлена ​​между размером молекул и стабильностью. Более длинная молекула амилозы до некоторой степени будет иметь большую прочность геля из-за ее повышенной способности связываться посредством водородных связей. Эта повышенная способность связываться увеличивает тенденцию молекулы к ретроградному движению.Меньшие молекулы амилозы проявляют более слабую ассоциацию и, следовательно, более устойчивы к ретроградации. Недавняя информация показывает, что молекулы амилопектина с более длинными ветвями также более восприимчивы к ретроградации. Это вызывает особую озабоченность у исследователей, пытающихся удлинить молекулы амилозы путем скрещивания.

«Когда вы вставляете ген-удлинитель амилозы, вы также в конечном итоге удлиняете ответвления амилопектина», - говорит Памела Дж. Уайт, доктор философии, исполняющая обязанности директора департамента пищевых наук и питания человека Университета штата Айова.

Фосфор

Крахмалы содержат фосфор в той или иной форме. Природа фосфора влияет на характеристики крахмала. В большинстве зерновых крахмалов фосфор в основном содержится в виде лизофосфолипидов, которые будут иметь тенденцию образовывать комплекс с амилозой крахмала и снижать его способность связывать воду. Эти комплексы также способствуют непрозрачности крахмальной пасты.

Фосфор в клубневых крахмалах, таких как картофель, находится в форме сложных моноэфиров фосфата, которые присутствуют в молекуле крахмала в виде отрицательно заряженных групп.Ионное отталкивание, создаваемое этими группами, ослабляет связь между молекулами и увеличивает способность связывать воду, способность набухать и прозрачность пасты.

Разгадывая тайны

Понимание функциональности нативного крахмала не только делает работу дизайнера более эффективной, но и является важным звеном в расширении функциональности крахмала за счет модификации. Это верно независимо от того, модифицируется ли крахмал химическими / ферментативными методами, традиционным селекционированием или биотехнологией.

Как указывалось ранее, изучение взаимосвязи структура / функция крахмала порождает больше вопросов, чем дает ответов. В результате у исследователей, работающих в этой области, есть чем заняться. Университет штата Айова - одно из мест, где продолжается изучение крахмала.

С 1987 года исследователи ISU Уайт и Джейн занимаются поиском крахмалов с уникальными функциональными свойствами для использования в разработке новых гибридов кукурузы. С ними работает Линда Поллак, к.D., генетик-генетик Департамента сельского хозяйства и сельскохозяйственных исследований США, работающий с Департаментом агрономии ISU.

Используя доступ Поллака к североамериканской библиотеке мутантных генотипов кукурузы, команда провела скрининг экзотических видов кукурузы, чтобы определить природу вариаций функциональных свойств.

«Прямое структурное исследование сложно и требует много времени», - говорит Уайт. «Итак, наш подход заключался в том, чтобы начать с быстрого скрининга крахмала путем его извлечения в лаборатории всего с одним ядром."

Этот первоначальный скрининг проводится с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Образец крахмала наклеивается, затем сканируется на ДСК. После хранения наклеенного образца в течение семи дней при 4 ° C (оптимальная температура для ретроградации крахмала) образец повторно сканируется.

«Сканирование свежего и сохраненного образца говорит нам, может ли крахмал обладать уникальными функциональными свойствами», - говорит Уайт. «Как только мы обнаруживаем что-то необычное, мы проверяем, что это действительно дает нам другой DSC в другой раз."

Другая информация, полученная с помощью этого анализа DSC, включает температуру желатинизации и диапазон желатинизации. Низкая температура желатинизации может обеспечить экономию энергии при крупном производственном процессе. Узкий диапазон желатинизации также сделает производство более эффективным за счет более быстрой желатинизации.

«Это ключевые вещи, на которые мы начинаем смотреть, - говорит Уайт. - Когда мы видим вещи, которые сильно отличаются от нормы при измерении с помощью DSC, мы затем проводим структурный анализ, чтобы определить, почему они это делают, и соотносим структуру с функция."

Первый шаг в этом требует выращивания мутантной кукурузы в больших количествах для дальнейшего анализа. Тесты включают определение процентного содержания амилозы с помощью йодного потенциометрического титрования и / или гельпроникающей хроматографии; молекулярно-массового распределения с использованием гельпроникающей хроматографии; и длину разветвленной цепи амилопектина, рассчитанную по восстановительному значению, определенному с помощью влажной химии или с помощью гель-проникающей хроматографии.

Если доступно достаточное количество крахмала, также проводятся функциональные испытания, такие как испытания на вязкость и прочность геля.

«Еще одна вещь, которую мы часто делаем - это измерение размера гранул с помощью электронной микроскопии», - говорит Уайт. «Было показано, что мелкие гранулы крахмала хороши для гладкого вкуса, что является полезным свойством для заменителей жира, чтобы избежать зернистой текстуры».

В конечном итоге устанавливается связь между желаемыми функциональными свойствами и структурой крахмала. Затем генетики растений пытаются вывести желаемые качества в сорт, который можно культивировать.

Расширение понимания функций нативного крахмала полезно как для дизайнеров продуктов, так и для создателей новых ингредиентов крахмала.Однако иногда кажется, что каждый шаг на пути к этому пониманию только добавляет расстояние к дороге. Тем не менее, эти усилия должны продолжаться, потому что - хотя путешествие может никогда не закончиться - каждый шаг вперед приносит новые достижения, которые помогают улучшить пищевые продукты.


К началу

© 1996 Издательство Weeks Publishing Company

3400 Dundee Rd. Люкс №100
Нортбрук, Иллинойс 60062
Телефон: 847 / 559-0385
Факс: 847 / 559-0389
Электронная почта: info @ foodproductdesign.com
Сайт: www.foodproductdesign.com

.

Приготовление, характеристики сложных эфиров крахмала и его влияние на физико-химические свойства теста

В качестве перерабатываемого природного материала крахмал является важным сырьем в пищевой и других областях. Натуральный крахмал путем этерификации может улучшить характеристики исходного крахмала и расширить область его применения. В этой статье рассматривается процесс получения ацетилированного адипата дистахмала, октенилсукцината крахмала, ацетата крахмала, гидроксипропилкрахмала и фосфата крахмала, а также исследования влияния сложных эфиров крахмала на тесто.В то же время он прогнозирует тенденции сложных эфиров крахмала и перспективы применения в будущих исследованиях.

1. Введение

Крахмал - это природный, возобновляемый, биоразлагаемый полимер, богатый ресурсами, которые широко содержатся в различных растениях. Многие из его уникальных физико-химических свойств широко применяются в пищевой и других отраслях промышленности [1, 2], но большая часть самого нативного крахмала не может использоваться напрямую [3]. После модификации свойства крахмала улучшаются и могут соответствовать требованиям многоуровневой обработки.

Этерификация - один из эффективных способов денатурации, и крахмал можно модифицировать физическими, химическими или ферментативными методами, которые эффективно применяются в пищевой, текстильной, бумажной, нефтехимической и фармацевтической промышленности в зависимости от его различных свойств. Применение сложного эфира крахмала в зарубежных странах было раньше, и налажено крупномасштабное промышленное производство. Некоторые сложные эфиры крахмала для пищевых продуктов в основном включают ацетат крахмала, ацетилированный адипат крахмала, октенилсукцинат крахмала, фосфат монокрахмала, фосфат крахмала, фосфат фосфат крахмала, фосфат ацетилированного крахмала, фосфат гидроксипропилкрахмала и гидроксипропилкрахмал в США, 5 странах ЕС [4, 5] ].Хотя исследования в Китае проводятся относительно поздно, исследования и разработка сложных эфиров крахмала постепенно развивались в последние два десятилетия. В настоящее время сложные эфиры крахмала в качестве пищевых добавок в основном включают фосфатный дистрахмал, ацетатный крахмал, фосфат натрия крахмала, ацетилированный адипат дистахмала, фосфорилированный фосфат дистрахмала, ацетилированный фосфат дистхмала и фосфат гидроксипропилдихала в Китае [6]. Поскольку многие ученые уже исследовали процесс приготовления, технология синтеза в основном сосредоточена на увеличении степени замещения (DS), которая определяет направление применения этерифицированного крахмала [7, 8].Ниже приводится сводка обычных сложных эфиров крахмала органических кислот и сложных эфиров крахмала неорганических кислот (таблица 1).

или -12 Используется в широком спектре пищевых продуктов, таких как подливки, соусы, соусы, начинки для фруктовых пирогов и пудинги

Типы Препарат Свойства Применения

Этерификация Ацетат крахмала - этерификация уксусным ангидридом или винилацетатом Более низкая температура желатинизации и ретроградация, более низкая тенденция к образованию гелей и более высокая прозрачность пасты Используется в охлажденных и замороженных пищевых продуктах, в качестве стабилизаторов эмульсий и для инкапсуляции
Ацетилированный адипат дистхмала - этерификация уксусным ангидридом и адипиновым ангидридом
Крахмал натрия октенилсукцинат - эстерификация ангидридом октенилянтарной кислоты

Сшивание Монокрахмалфосфат - этерификация ортофосфорной кислотой, или ортофосфатом натрия или калия, или триполифосфатом натрия Высшая стабильность Тип гранул к набуханию, высокой температуре, высокому сдвигу и кислой среде Используется в качестве загустителей и текстуризаторов в супах, соусах, подливках, хлебобулочных изделиях и молочных продуктах
Дикрахмалфосфат - этерификация триметафосфатом натрия или оксихлоридом фосфора
Фосфатированный дистрахмалфосфат - комбинация обработок монокрахмального фосфата и дистахмального фосфата

Двойная модификация Ацетилированный дистахрамовый фосфат - этерификация триметафосфатом натрия или оксихлоридом фосфора в сочетании с этерификацией винилацетатным ангидридом Устойчивость к кислотной, термической и механической деградации и замедленной ретроградации во время хранения Используется в консервированных продуктах, охлажденных и замороженных пищевых продуктах, заправках для салатов, пудингах и соусах
Гидроксипропилдихрамовый фосфат - этерификация натрием tr иметафосфат или оксихлорид фосфора в сочетании с этерификацией пропиленоксидом

Этерификация Гидроксипропиловый крахмал - этерификация пропиленоксидом Повышенная прозрачность крахмальной пасты, большая вязкость, пониженная стабильность синерезиса и замораживание

2.Получение сложных эфиров крахмала и свойства
2.1. Ацетилированный адипат дистрахмала

Ацетилированный адипат дистрахмала (ADiSP) представляет собой сшитый композитный модифицированный крахмал, полученный этерификацией крахмала адипиновой кислотой и уксусным ангидридом. Продукт имеет характеристики сшитого и этерифицированного крахмала, а также термостойкость, высокое сопротивление сдвигу и кислотостойкость. Ацетилированный адипат дистахмала может быть использован в качестве загустителя, стабилизатора и связующего в пищевой промышленности [9].Ацетилированный дистахрамфосфат - это модифицированный крахмал, используемый в некоторых продуктах для детского питания. Биодоступность ADiSP и нативного (немодифицированного) крахмала оценивалась у 20 здоровых младенцев и 21 малыша в возрасте 8–24 мес. С хронической неспецифической диареей [10].

Ацетилированные, поперечно-сшитые и прежелатинизированные крахмалы из маниоки получали в одношнековом экструдере с различным содержанием влаги (180, 220 и 260 г / кг), различными концентрациями смешанного ангидрида адипиновой уксусной кислоты (4, 11 и 18 г). / кг) и скорости шнека (100, 130 и 160 об / мин).Этапы ацетилирования, сшивания и предварительного желатинизации увеличивают вязкость на холоду, индекс водопоглощения и твердость геля, а также снижают когезионную способность геля, прозрачность пасты и ретроградацию полученных крахмалов. Продукты, изготовленные в менее жестких условиях эксплуатации (влажность 260 г / кг и скорость вращения шнека 100 об / мин) и при более высокой концентрации реагентов (18 г / кг), имели основную группу функциональных характеристик, предпочтительных для пудингов, десертов быстрого приготовления и пищевых продуктов, подвергшихся воздействию низкотемпературное хранение.При использовании влаги 260 г / кг, концентрации реагента 11 г / кг и скорости вращения шнека 160 об / мин крахмальные продукты давали высокую прозрачность и отсутствие синерезиса, и их можно было использовать в начинках для фруктовых пирогов, супах и консервированных продуктах [11].

Ацетилированный адипат дистрахмала тапиоки был получен путем ацетилирования и реакции сшивания с использованием крахмала тапиоки в качестве сырья и смеси уксусного ангидрида и адипиновой кислоты в качестве ацеталирующего и сшивающего агента, соответственно, и мокрым способом. Систематически изучалось влияние факторов модификации, таких как количество уксусного ангидрида и адипиновой кислоты, значение pH и время реакции на реакции этерификации.Оптимальными условиями, необходимыми для получения ацетилированного адипинат дистрахмала тапиоки, были 0,050% адипиновой кислоты, 3% уксусного ангидрида, pH 8,0 и 90 мин. Пиковая вязкость и вязкость при низких температурах ацетилированного тапиокового адипината дистахмала составляли 1141 BU и 1695 BU, соответственно, что было выше, чем у нативного крахмала тапиоки. Температура желатинизации ацетилированного адипата дистахрама тапиоки снизилась, но стабильность вязкости повысилась. Сопротивление сдвигу и стабильность при замораживании-оттаивании были значительно улучшены, но прозрачность снизилась [12, 13].

2.2. Крахмал-октенилсукцинат натрия

Крахмал-октенилсукцинат натрия - один из наиболее широко используемых сложных эфиров крахмала. Впервые он был успешно синтезирован Колдуэллом и Вюрцбургом в США и запатентован в 1953 г. [14]. Крахмал-октенилсукцинат натрия - одна из ранее использовавшихся пищевых добавок и своего рода безопасный и надежный загуститель эмульгатора. Когда ангидрид октенилянтарной кислоты реагирует с крахмалом, кольцо ангидрида раскрывается в щелочных условиях: один конец которого соединяется с гидроксидом натрия с образованием натриевой соли, а другой конец реагирует с крахмалом и удаляет одну молекулу воды.PH всей реакции непрерывно снижается по мере протекания реакции, поэтому он непрерывно нейтрализуется щелочным раствором, чтобы обеспечить pH всей реакционной системы, так что реакция протекает эффективно. Поскольку реакция этерификации и реакция гидролиза протекают одновременно, реакция этерификации преобладает в начале реакционной фазы, и реакция переходит в реакцию этерификации; когда время реакции достигает определенного времени, реакция гидролиза будет преобладающей из-за уменьшения концентрации субстрата, поэтому время реакции не настолько велико, насколько это возможно, поэтому вы должны контролировать время реакции.Для получения октенилсукцината крахмала существуют в основном мокрый, сухой и физический методы экструзии [15].

Конкретная операция синтеза заключается в размещении суспензии определенной концентрации в реакционном сосуде и использовании 2% раствора NaOH для регулирования pH раствора крахмала. Обработанный крахмал-октенилсукцинат натрия медленно добавляли к смешанному раствору по частям, поддерживая pH системы на уровне 8,0 ± 0,2 во время добавления. По окончании реакции pH реакционной смеси снова доводили до 6.5 с использованием 2% HCl. Полученный продукт промывали и центрифугировали, трижды сушили в сушильном шкафу при 45 ° C и сушили с получением крахмала октенилсукцината [10]. Таким образом, Yoshimura et al. [16] использовали метод органической фазы для синтеза октенилсукцината крахмала с использованием 4-диметиламинопиридина (DMAP) в качестве катализатора этерификации и диметилсульфоксида в качестве растворителя.

Сухой метод смешивает крахмал со щелочью, разбрызгивает воду до содержания воды в крахмале 25%, распыляет ангидрид, разбавленный органическим растворителем, вступает в реакцию после смешивания или крахмал сначала суспендируется в растворе с массовой долей , а затем фильтруют до тех пор, пока крахмал не высохнет до требуемой влажности, и его распыляют на ангидрид, разбавленный органическим растворителем и нагретый в сухом смесителе.Этот метод позволяет процессу быть простым, высокоэффективным и недорогим, но неоднородным и легко приводит к местной бурной реакции [17].

В обычном влажном методе (метод водной фазы) степень замещения и эффективность этерификации зависят от типа крахмала и параметров реакции, а также от структуры поверхности гранул крахмала. Из-за низкой растворимости крахмала октенилсукцината натрия в воде реакция этерификации с крахмалом в основном происходит на поверхности частиц, и легко возникают такие проблемы, как неравномерное распределение ангидрида кислоты и низкая эффективность реакции.С другой стороны, использование гидроксида натрия, пиридина и ангидрида при высокой температуре часто приводит к образованию других побочных продуктов в процессе химической реакции [18]. В последние годы за счет совершенствования традиционной синтетической технологии была предпринята попытка достичь более высокой эффективности и степени замещения за более короткое время. Основные методы включали механическую активацию, микроволновые и ферментативные методы. Ферментативный метод позволяет реализовать реакцию в мягких условиях и является экологически чистым.Кроме того, благодаря высокой эффективности фермента скорость реакции может быть значительно повышена, а качество продукта также может быть улучшено. Этерификация, конъюгированная с липазой, может резко снизить время реакции с нескольких часов до 30 минут, и это делает биоферментный метод технически осуществимым в крупномасштабном производстве крахмала октенилсукцината [19]. Xu et al. [20] исследовали высокоскоростной синтез OS-крахмала с помощью сдвига и охарактеризовали его модифицированные свойства. По сравнению с контрольным образцом DS крахмала увеличилась с 0.0182 до 0,0202, термическая стабильность, прозрачность и стабильность при замораживании-оттаивании также улучшились. Высокоскоростной сдвиг ослабляет кристаллические области гранул крахмала без изменения типа кристаллизации, в то время как эффект кавитации увеличивает площадь реакции за счет разрушения поверхности гранул, а также способствует уменьшению размера капель и равномерности распределения октенилсукцината натрия крахмала. , заставляя больше групп ОС индуцироваться во внутренние области крахмалов [21].

2.3. Ацетат крахмала

Ацетат крахмала получают путем введения ацетильной группы в атом водорода гидроксильной группы глюкозы. Ацетат крахмала можно разделить на высокую (1,5–3), среднюю (0,2–1,5) и низкую степень замещения (0,01–0,2). Слабозамещенный ацетилированный крахмал широко используется в пищевой промышленности в качестве загустителя или стабилизатора. Однако ацетилированный крахмал со средней и высокой степенью замещения имел высокую растворимость в ацетоне и хлороформе и в основном использовался для исследования и разработки термопластичных материалов и биоразлагаемых материалов [22].

Приготовление агента этерификации ацетата крахмала в основном включает уксусный ангидрид, винилацетат, винилхлорид, кетен и так далее. В химическом синтезе в качестве этерифицирующих агентов обычно предпочтительны уксусный ангидрид и винилацетат. В текущем промышленном производстве в большинстве способов синтеза в качестве катализатора реакции крахмала и ангидрида в щелочной водной суспензии выбирается NaOH [23].

Суспензию крахмала настраивали и встряхивали при 1500 об / мин в течение 1 ч при 25 ° C. PH суспензии крахмала доводили до 8.0 с 3% NaOH и медленно добавляли уксусный ангидрид. Во время добавления pH всегда поддерживали от 8,0 до 8,4. После завершения добавления уксусного ангидрида реакцию продолжали в течение 15 минут. PH доводили до 4,5 с помощью раствора HCl 0,5 моль / л, и суспензию после остановки реакции центрифугировали в течение 3 минут, последовательно промывали этанолом и, наконец, сушили в печи при 40 ° C, получая ацетат крахмала [24 ].

Тупа и др. [25] использовали новый гетерогенный подход, катализируемый органическими кислотами, для синтеза сложных эфиров крахмала, и в нем используется нетоксичный зеленый катализатор - винная кислота в отсутствие растворителя.Volkert et al. использовали различные методы синтеза для сравнения механических свойств ацетата крахмала, полученного путем добавления трех различных активаторов уксусной кислоты, гидроксида натрия и карбоната калия [26]. Colussi et al. сделал различные степени ацетилирования рисового крахмала с высоким, средним и низким содержанием амилозы. Результаты показали, что рисовый крахмал с низким содержанием амилозы легче ацетилируется, а DS выше, чем у амилозы с высоким и средним содержанием при тех же условиях и в разное время реакции [27].

Вспомогательные физические методы получения ацетата крахмала в основном включают синтез с помощью микроволн и механическую активацию. Микроволновая обработка подверглась всесторонним исследованиям за последнее десятилетие. Микроволновое нагревание может преодолеть ограничения, связанные с трудоемкостью и низким уровнем замещения при однократном ацетилировании. При условии сохранения целостности гранул крахмала это вызывает шероховатость поверхности и внутреннее разрушение частиц, способствуя степени ацетилирования [28]. Импульсное электрическое поле (PEF), которое считается новым методом, аналогично применялось к процессу ацетилирования.Hong et al. исследовали, что обработка PEF способна повысить скорость этерификации за короткий период времени при соответствующих условиях. Это было связано с разностью потенциалов и переменным направлением электрического поля. Система PEF будет увеличивать скорость миграции и направление реакционных ионов, а также эффективное столкновение между ионами, что ускоряет скорость реакции и увеличивает DS. Таким образом, умеренная концентрация крахмала (35%) и высокая напряженность электрического поля более способствовали образованию ацетата крахмала с высоким DS [29].

2.4. Гидроксипропилкрахмал

Реакция крахмала с этерифицирующим реагентом, оксидом пропилена, приводит к введению гидроксипропильной группы в полимерную цепь крахмала. Выравнивание полимеров, вызывающее изменение структуры пищевого продукта, приводит к непрозрачной, гелеобразной и / или крупной текстуре с «просачиванием» жидкости из геля. Это называется ретроградацией и нежелательно во многих пищевых приложениях [30]. Процесс этерификации в основном делается для подавления ретроградации [31].Реакционная природа оксида пропилена обусловлена ​​его сильно напряженным трехчленным эпоксидным кольцом. Углы связи в кольце составляют в среднем 60 ° C, что приводит к очень нестабильной (реактивной) молекуле.

В реакциях замещения путем этерификации молекула крахмала должна сначала активироваться, чтобы сделать связь O-H нуклеофильной и облегчить образование крахмала-O -. Щелочные реагенты в этом отношении превосходны в качестве катализаторов. Затем следует реакция крахмала-O - и оксида пропилена, которая приводит к бимолекулярному замещению с образованием гидроксипропилкрахмала [32].Эффективность гидроксипропилирования сильно зависит от используемых реагентов. Этерификация происходит в основном в аморфной области крахмальных гранул. Сообщается, что он влияет на конформацию молекул амилозы, и, как известно, на поверхности гранул появляются дырки [33]. Эффективность реакции определяется как процент реагента, прореагировавшего или замещенного на крахмал. Оставшийся реагент расходуется на образование побочных продуктов. Эффективность зависит от диффузии или проникновения щелочного катализатора и этерифицирующего агента в гранулы крахмала и от вероятности столкновений нуклеофила алкоголятов крахмала с молекулой пропиленоксида.Повышенная температура реакции способствует диффузии щелочного катализатора и более легкому проникновению этерифицирующего реагента в точку реакции внутри крахмальных гранул и, таким образом, снижает расход реагента.

Получение гидроксипропилкрахмала из различных источников зернового крахмала, таких как рис [34], пшеница [35, 36], кукуруза [37], источники клубневого крахмала, такие как картофель [38], и источники крахмала бобовых, например, полевой горох [ 39] не поступало. Был разработан ряд запатентованных способов получения простых эфиров гидроксиалкилкрахмала с низким содержанием заместителей в водной фазе.Высокие уровни замещения могут быть получены в гранулированном крахмале при использовании неводных сред или в сухих условиях [40].

Kim et al. приготовили гидроксипропилкрахмал и сравнили эффекты глицерина, сорбита и ксилита на крахмальную пленку. Оказалось, что лучшим пластификатором был 20% глицерин. После гидроксипропилирования хрупкость крахмальной пленки снижается [41]. Кукурузный крахмал с гидроксипропилглютеном был приготовлен с использованием пропиленоксида в качестве этерифицирующего агента, и было обнаружено, что термическая стабильность, кислотостойкость и прозрачность крахмала повышались по мере увеличения степени замещения.Гидроксипропилкрахмал имеет присоединенную к нему гидроксипропильную группу, которая препятствует полимеризации водородных связей молекул крахмала, что вызывает снижение температуры клейстеризации крахмала, повышение стабильности пастообразной жидкости, улучшение прозрачности, механическую прочность крахмальная пленка должна увеличиваться, а барьерные свойства должны быть улучшены [42].

2.5. Фосфат крахмала

Фосфат крахмала представляет собой этерифицированный крахмал, полученный после фосфорилирования.В настоящее время существуют в основном сухие, влажные и полусухие методы получения фосфата крахмала в стране и за рубежом. В сухом процессе определенное соотношение фосфата и раствора мочевины доводили до pH, а затем равномерно распыляли на сухой крахмал для уменьшения влажности в сушильном шкафу и нагрева реакции для получения фосфата крахмала. Влажный процесс, используемый в традиционном промышленном производстве, позволяет использовать фосфорилирующие агенты (ортофосфат, метафосфат, оксихлорид фосфора и т. Д.,) для добавления к суспензии крахмала или реакции в органических растворителях. Ландерито и Ван [43] исследовали, что фосфорилирование может увеличивать вязкость крахмала и способность связывать воду. При обычном фосфорилировании может образовываться монозамещенный фосфатный моноэфирный крахмал или сшитый фосфодиэфирный крахмал. Тип и соотношение продукта зависели в основном от используемого фосфорилирующего агента, концентрации, pH и условий реакции. В водной среде фосфатный моноэфирный крахмал легко образовывался в мягких кислотных условиях, а сшитый фосфодиэфирный крахмал образовывался в щелочных условиях [44, 45].

Для мокрого синтеза фосфат натрия сначала растворяли в деионизированной воде, pH доводили до 6 или 8,5 с помощью 10 M NaOH и добавляли воду до 100 мл. Добавляют соответствующее количество крахмала, перемешивают, пока он не станет вязким, и дают ему уравновеситься в течение 4 часов. Смесь сушили в сушильном шкафу при 50 ° C в течение ночи, а затем реагировали при 140 ° C в течение 4 часов. Непрореагировавший фосфат натрия экстрагировали горячим водным раствором этанола и собирали осажденный крахмал. Дистиллированную воду промывали и сушили несколько раз с получением фосфатного моноэфира крахмала [46].Przetaczek-Roznowska и Fortuna [47] приготовили фосфаты крахмала в щелочных условиях со смесью триполифосфата натрия, триметафосфата натрия, сульфата натрия и тыквенного крахмала и изучили влияние различных температур этерификации (115 ° C и 145 ° C) и продолжительности фосфорилирование на характеристики клейстеризации крахмала и реологию. Несмотря на то, что мокрый процесс продолжается уже много лет и технология является зрелой, у него были недостатки, связанные с загрязнением сточных вод, высоким потреблением энергии и высокой стоимостью промышленного производства.

В последние годы полусухое приготовление стало предметом исследований. Ларс Пассауэр и др. [45] довели pH раствора дигидрофосфата натрия и гидрофосфата натрия до pH 5 с помощью гидроксида натрия, добавили крахмал к смеси, перемешали и отфильтровали под вакуумом. После этого осадок на фильтре измельчали ​​при 55 ° C и сушили в течение 24 ч. Гомогенизированную смесь снова сушили при 65 ° C в течение 90 минут и реагировали при 150 ° C в течение 3 часов. После охлаждения до комнатной температуры непрореагировавшие продукты разложения фосфата и крахмала удаляли 50% -ным раствором метанола.Отфильтрованный продукт обезвоживали промыванием абсолютным этанолом и сушили, получая фосфат крахмала.

Кроме того, использование экструзии позволяет избежать таких проблем, как затраты времени на эффективность и рабочие операции в обычном процессе. В то же время высокая температура, высокое давление и сила сдвига в сухом состоянии в процессе экструзии также могут способствовать фосфорилированию крахмала. Маной и Ризви [48] разработали сверхкритическую жидкостную экструзию (SCFX) с использованием сверхкритического CO 2 (SC-CO 2 ) в качестве пенообразователя при постоянной скорости вращения шнека 120 об / мин, температуре 60-70 ° C и давление 10–15 МПа.В общем, физическая экструзия дешевле и более рентабельна, чем обычное нагревание в печи.

3. Влияние различных эфиров крахмала на свойства теста

Крахмал может разбавлять глютен в тесте до необходимого уровня, перемешиваться с глютеном и поглощать воду из глютена путем желатинизации. Функциональность сырого крахмала имеет множество недостатков, и его качество напрямую влияет на качество макаронных изделий. Эфиры крахмала - безопасные и надежные пищевые добавки, а также улучшители качества теста.Добавление различных сложных эфиров крахмала может улучшить дефектные свойства исходного крахмала [49]. Комбинируя белки, улучшились технологические характеристики клейковины, характеристики обработки теста и газоудерживаемость, а улучшенные макаронные изделия стали более глянцевыми, эластичными и жевательными. Различные виды и разное количество этерифицированного крахмала играют разную роль в улучшении качества теста. Результаты показали, что добавление ацетата крахмала снижает водопоглощение теста на 4%, делая тесто более твердым.Тесто, содержащее 20% ацетата крахмала (DS: 0,03–0,04), снижает пиковую температуру желатинизации и изменяет эндотермическую энтальпию по сравнению с таким же количеством натурального крахмала тапиоки; таким образом, его можно использовать при приготовлении лапши для замедления старения [50]. Шукри и др. обнаружили реологическую разницу между тестом из чистой пшеничной муки и смешанным порошковым тестом, содержащим 15% фосфатно-сшитого сложного эфира крахмала, степень водопоглощения снизилась с 64,3% до 62,9%, время образования теста (DDT) было в 2 раза больше, чем у исходной муки , а индекс смешанной толерантности положительно коррелировал с добавленным количеством.Пшеничное тесто, богатое фосфорилированным крахмалом, имело значительно пониженную пластичность и имеет тенденцию ломаться быстрее, чем контрольное тесто. Что касается готовой продукции, то приготовленные на пару булочки, армированные сшитым фосфатом крахмала (15% и 30%), имели значительно меньшую твердость, липкость и жевательную способность, при этом эластичность не пострадала [51].

Качество теста при замораживании можно также улучшить, добавив сложные эфиры крахмала. Во время замороженного хранения теста и повторяющихся циклов замораживания-оттаивания поверхностная влага будет потеряна из-за сублимации, а перекристаллизация воды и образование кристаллов льда вызовут физическое повреждение структуры глютена, что приведет к ослаблению гидрофобные связи [52, 53].Добавление ацетата крахмала и сшитого фосфата крахмала может эффективно замедлить старение замороженного теста и улучшить качество теста или хлеба, а сложный эфир крахмала с высокой степенью замещения более четко задерживает явление старения [54]. Октенилсукцинат крахмала также может значительно улучшить внутреннюю структуру замороженного теста и уменьшить старение крахмала. Когда кристаллы льда в тесте постепенно становились больше при охлаждении, молекулы амилопектина крахмала OSA могли образовывать гидрофильные и гидрофобные связи с другими компонентами теста (натуральный крахмал, белок, вода и липиды), тем самым укрепляя глютеновую сеть и избегая кристаллов льда. это нарушило структуру глютеновой сети, а также могло привести к разрушению и растрескиванию замороженного теста во время оттаивания.Точно так же октенилсукцинат крахмала действовал как криопротектор белка, предотвращая денатурацию белка теста при низких температурах, что продлевает срок хранения теста.

Существует ряд важных технологических свойств крахмала, которые можно этерифицировать биотехнологическими, физическими и химическими методами. Этерифицированные крахмалы могут использоваться для замены пшеничной муки в традиционных хлебобулочных изделиях на уровне 20% без ухудшения качества конечной продукции. Их добавление влияет на водопоглощение и реологические параметры теста, клеящие свойства крахмала, консистенцию и черствение полученной крошки.Это позволяет формулировать рецепты хлеба с особыми, строго контролируемыми свойствами [50]. Применение эстерифицированных крахмалов (ацетилированный адипат дистрахмала и фосфат гидроксипропилдистарха) вызывало увеличение объема полученных безглютеновых хлебов, и наблюдаемые различия были статистически значимыми на уровнях выше 10%. Изменения сопровождались изменением структурных свойств хлебной крошки, например уменьшением среднего размера ячеек и увеличением их количества.Однако при добавлении модифицированной крахмальной крошки структура крошки стала более эластичной, что выявилось по результатам релаксации напряжений. Незначительное снижение твердости и жевательной способности мякиша наблюдалось также в день выпечки, причем его степень зависела от уровня модифицированного крахмала и была несколько более выраженной в случае адипата крахмала [55].

4. Ожидание

Процесс получения и физико-химические свойства различных сложных эфиров крахмала были подробно изучены, но в настоящее время все еще остается много недостатков.Эффективность этерификации в химическом синтезе все еще оставалась неудовлетворительной, и, с другой стороны, ожидалось, что придется решить проблему дороговизны и использования органического растворителя, которые вредны для окружающей среды и здоровья человека. С развитием ферментативного синтеза в последние несколько лет будущий процесс станет более экологически безопасным и эффективным. В то же время, за исключением простого этерифицированного крахмала, комплексный модифицированный крахмал также получил большое внимание. С постоянным совершенствованием технологии этерифицированный крахмал будет иметь больше возможностей для разработки в области продуктов питания, биоматериалов и других областях.Технология производства будет постепенно созревать и адаптироваться к тенденциям современного промышленного производства.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить NSFC за финансовую помощь в соответствии с контрактами NSFC на исследования №№. 31701636 и 31171789 и Национальная программа ключевых исследований и разработок (№ 2016YFD0401302).

.

Особенности, полезные свойства и химический состав крахмала

Что бы ни утверждали сидящие на диете и поклонники здорового питания, а крахмал - важный компонент в рационе человека. Считается важным источником энергии людей. Но, как считают врачи, употребление этого компонента может вызвать нарушение обмена веществ. Поэтому важно знать состав крахмала, а также правила его использования.

Описание

Представляет собой рыхлое вещество белого цвета, иногда желтоватого цвета.Порошок не имеет запаха и вкуса. Компонент не растворяется в холодной воде, но при взаимодействии с ней высвобождает коллоидные частицы, концентрация которых образует вязкую густую массу. Если крахмал потереть пальцами или сдавить в ладони, то будет скрип. Звук возникает из-за трения крупинок друг о друга. Они не разрушаются даже под таким влиянием.

Крахмал находится на различных заводах:

  • бананов;
  • горох;
  • манго;
  • бобы;
  • Клубни и корни.

Состав крахмала влияет на его теплотворную способность - 313 ккал на 100 г. Этот показатель отлично подходит для активных и сильных людей, которые постоянно тратят много энергии. В этом случае продукт будет полезен для организма.

Виды

Крахмал бывает:

  • картофельный;
  • кукуруза;
  • пшеница;
  • рис;
  • соя;
  • тапиокак.

Пшеничный крахмал используется для выпечки хлеба. Он имеет свойство впитывать воду при замешивании.В процессе выпечки вещество желатинизируется, участвуя в образовании мякиша хлеба. При хранении продукта паста стареет, что делает хлеб твердым.

Рисовый крахмал идеален для приготовления соусов, десертов, сиропов. Тапиока создается из клубней маниоки. Паста будет более вязкой, чем кукурузный продукт. Применяйте его для приготовления супов, подливок.

Крахмал относится к сложным углеводам, которые делятся на натуральные (овощи, фрукты, бобовые) и рафинированные (мука и изделия из них).Второй вид продуктов считается вредным.

Из чего состоит картофельный крахмал?

Состав крахмала разнообразен. Он содержит множество простых сахаров, собранных в длинные цепочки. Это состав и структура крахмала. Единица 1 цепи - глюкоза, которая в организме является источником энергии. Состав картофельного крахмала следующий:

  • Микроэлементы - фосфор, кальций, калий.

Состав кукурузного крахмала

Для проверки качества продукта используется ГОСТ 32159-2013.В магазинах необходимо покупать товары, изготовленные на основании этого документа.

По нему состав кукурузного крахмала следующий:

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

Примеси других крахмалов быть не должно. В крахмале этого вида немного селена, марганца, магния, натрия, цинка.

Варианты получения

Химический состав крахмала может отличаться в зависимости от сырья.Ведь это может быть картофель, кукуруза, рис, пшеница, сорго. Каждый продукт отличается своими свойствами и наличием дополнительных компонентов.

Если продукт получен из зерен, то его замачивают и измельчают, чтобы удалить зародыши из семян. Остаток вторично измельчается, а затем вещества отделяются от него и сушатся. В результате он может содержать минеральные компоненты и витамины. Такая процедура проводится с картофелем, но вместо удаления зародышей удаляются сок и кожица.

Обычно создание крахмала основано на переработке картофеля. В клубнях содержится около 25% этого вещества. А в крупах он присутствует в пределах 65-80%. Картофель используют чаще, из-за его измельчения оборудование не ломается быстро по сравнению с помолом зерна.

Использование

Продукт используется в пищевой промышленности. Из него готовят кисели, соусы, кремы, колбасы, выпечку. В большинстве колбас есть именно крахмал, который добавляют для получения густой консистенции.Обычно он служит загустителем продукта и связыванием в нем жидкости. Например, получить кисель или майонез. Для этого используется модифицированный крахмал.

Этот углевод также используется в других областях:

  1. В фармакологии он используется в качестве наполнителя в препаратах, имеющих форму таблеток. Его добавляют в детские присыпки, мази. Из него готовят сиропы, снадобья, сорбитол и глюкозу.
  2. В медицине применяется при интоксикациях, гастритах, язвах.Крахмал отлично защищает слизистую желудка и кишечника. Средство устраняет шпоры на пятках, снимает раздражение кожи, опрелости.
  3. Косметология готовит маски и кремы из продукта. Такие составы обладают питательным и смягчающим действием. Средство не вызывает аллергии, применяется для всех типов кожи.
  4. В целлюлозно-текстильной промышленности. Изделие необходимо для обработки бумаги и считается ее наполнителем. Состав крахмала и целлюлозы позволяет использовать их в разных сферах.В текстильном секторе он используется для обработки материалов.

Польза и вред

Важно знать состав и свойства крахмала. Изделие насыщено энергией. Именно из-за его присутствия в зернах крупы, хлеб, выпечка и крупы питательны. Крахмал с высоким содержанием амилозы - это так называемый массажер кишечника. Он хуже, чем продукт, содержащий амилопектин, поэтому образует в кишечнике комок, который стимулирует его работу, улучшает пищеварение.Полезным свойством продукта является способность восстанавливать организм после изменения уровня сахара в крови

.

Страница не найдена - Starch Europe

перейти к содержанию

Искать:

  • Ингредиенты
    • О наших ингредиентах
    • Экстракция и переработка
    • Модифицированные крахмалы
    • Мальтодекстрины
    • Сахар на основе крахмала
    • Полиолы
    • Белки и волокна
    • Обзор Рынок крахмала ЕС в цифрах
    • Данные по рынку крахмала ЕС
    • История
  • О компании
    • О нас
    • Ключевые сообщения
    • История
    • Организация
    • Участники
    • Ссылки
  • 7 Вопросы сельскохозяйственной политики
    • Закон о пищевых продуктах / кормах
    • Экологическая политика
    • Биоэкономика
    • Питание и здоровье
    • Торговля
  • Новости
    • Новости
    • Крахмал в Европе в новостях
    • События
    • Крахмал Европа Конференция 2020
0008
  • Твиттер
  • Главная / 404 - Страница не найдена

    К сожалению, эту страницу не удалось найти!

    404

    Полезные ссылки