Полезные свойства картофельного крахмала


польза и вред для организма

Картофельный крахмал является производным картофеля и широко используется не только в домашней и профессиональной кулинарии, но и в косметологии, медицине и многих других отраслях. Однако, несмотря на такую распространенность, об особенностях этого продукта, его полезном составе и целебных свойствах известно лишь единицам. Именно об этом и пойдет речь в сегодняшней статье.

 

Виды картофельного крахмала

Специалисты разделяют сырой картофельный крахмал на несколько разновидностей, которые отличаются между собой количеством содержащейся в продукте влаги:

  1. Марка А. Картофельный крахмал марки А содержит в себе от 38 до 40% жидкости.
  2. Марка Б. Крахмал из клубней картофеля с маркой Б содержит в своем составе от 50 до 52% влаги.

Каждая из марок крахмала в свою очередь делится на несколько сортов:

  1. Первый и второй сорт. Продукт 1-го и 2-го сорта считается высококачественным. Такой крахмал окрашен в белый цвет, в нем отсутствуют какие-либо примеси и посторонние запахи.
  2. Третий сорт. Для крахмала третьего сорта характерно наличие сероватого цвета и слегка кисловатого аромата. Однако, как и для первых двух сортов, присутствие примесей является недопустимым.

Чем отличается кукурузный крахмал от картофельного

Картофельный и кукурузный крахмал являются схожими продуктами. Они могут быть использованы для приготовления одних и тех же блюд. Однако отличия между этими двумя продуктами все-таки есть:

  1. Цвет. Первой отличительной характеристикой является цвет сырого продукта. Картофельный крахмал окрашен в белый, иногда слегка синеватый оттенок, в то время как кукурузный имеет желтоватый цвет.
  2. Консистенция. Отличить кукурузный крахмал от картофельного можно и по консистенции сырого продукта. Картофельный на ощупь слегка хрустящий, в то время как консистенция кукурузного напоминает обычную пшеничную муку.
  3. Консистенция готового продукта. Готовый картофельный крахмал имеет густую консистенцию, в то время как густота кукурузного будет значительно меньше.
  4. Сырье. Пожалуй, главным отличием кукурузного крахмала от картофельного является сырье, из которого они изготавливаются. Для приготовления первого используется кукуруза, а для второго – клубни картофеля.
  5. Содержание углеводов. Кукурузный крахмал, в отличие от картофельного, содержит в своем составе небольшое количество углеводов.

Что полезнее: крахмал картофельный или кукурузный

Если же говорить о полезных свойствах этих продуктов, то выделить явного лидера крайне сложно. И кукурузный, и картофельный крахмал содержат в своем составе множество питательных веществ, которые в свою очередь помогают:

  • улучшить работу иммунной системы человека;
  • зарядить человеческий организм большим количеством энергии;
  • снизить уровень содержания сахара в крови.

Исходя из этого, можно сказать, что польза от этих двух продуктов равноценна.

Можно ли заменить кукурузный крахмал картофельным

Интересно, что эти два продукта являются взаимозаменяемыми. Если во время приготовления того или иного блюда кукурузного крахмала под рукой не оказалось, можно смело заменить его картофельным. Единственное условие – его количество должно быть в 2 раза меньше, так как плотность готового картофельного крахмала будет больше.

 

Состав и калорийность

На 100 г картофельного крахмала приходится 0,34 г жиров, 6,90 г белков, 6,52 г воды, 3,14 г золы и 83,10 г углеводов. Показатель калорийности этого продукта достаточно высок – 357 калорий на 100 г крахмала.

В состав картофельного крахмала входит большое количество питательных веществ. На 100 г этого уникального продукта приходится:

  • 0,3 мг витамина Е;
  • 25,0 мкг витамина В9;
  • 3,8 мг витамина С;
  • 0,8 мг витамина В6;
  • 0,2 мг витамина В1;
  • 0,5 мг витамина В5;
  • 0,1 мг витамина В2;
  • 39,5 мг витамина В4;
  • 3,5 мг витамина В3.

В состав картофельного крахмала также входит большое количество минеральных веществ. 100 г продукта содержат:

  • 65,0 мг кальция;
  • 1,1 мкг селена;
  • 1,4 мг железа;
  • 0,3 мг марганца;
  • 65,0 мг магния;
  • 0,2 мг меди;
  • 168,0 мг фосфора;
  • 0,5 мг цинка;
  • 1001,0 мг калия;
  • 55,0 мг натрия.

Чем полезен картофельный крахмал

Общая польза

Благодаря богатому составу крахмал способен оказывать благотворное влияние на весь человеческий организм, помогая:

  • снизить уровень содержания холестерина в крови;
  • вывести из организма лишнюю жидкость;
  • остановить развитие воспалительных процессов;
  • предотвратить образование раковых опухолей;
  • улучшить работу иммунной системы;
  • наладить обменные процессы в организме человека;
  • улучшить работу пищеварительной системы;
  • предотвратить развитие сердечно-сосудистых заболеваний;
  • снизить уровень кислотности;
  • предотвратить развитие язвенных заболеваний.

Для женщин

Крахмал оказывает удивительное воздействие на женский организм. Регулярное потребление этого продукта поможет не только предотвратить возникновение опасных заболеваний, но и сохранить женскую красоту, оказывая омолаживающий эффект на кожные покровы, укрепляя и оздоравливая волосы и ногти. Этот уникальный продукт способен положительно влиять на организм женщины не только изнутри, но и снаружи. Благодаря этой особенности он входит в состав многих домашних косметических средств.

Для мужчин

Незаменим картофельный крахмал и для мужского организма. Регулярное употребление этого продукта помогает:

  1. Насытить организм большим количеством энергии, что особенно важно для тяжело работающих мужчин.
  2. Предотвратить развитие авитаминоза.
  3. Сохранить крепость костных тканей.
  4. Предотвратить развитие сердечно-сосудистых заболеваний, от которых мужчины страдают чаще женщин.

Стоит отметить, что все свои полезные свойства картофельный крахмал сможет проявить только в том случае, если он употребляется в умеренных количествах. Чрезмерное потребление этого продукта приведет к обратному эффекту.

При беременности

Переоценить пользу крахмала во время беременности сложно. Регулярное употребление этого продукта поможет беременной женщине предотвратить возникновение многих проблем. В их перечень входят:

  • частые простудные заболевания;
  • изжога;
  • порча зубов;
  • нарушение обмена веществ;
  • отеки;
  • нарушения в гормональном фоне;
  • выпадение волос;
  • порча ногтей;
  • раздражительность и другие беспокойные состояния.

Стоит отметить и тот факт, что употребление крахмала в период вынашивания ребенка способствует правильному формированию костных тканей плода, что возможно благодаря составу этого уникального продукта.

Видео: как правильно питаться во время беременности Развернуть

При грудном вскармливании

Медики советуют молодым мамам включать в ежедневное меню домашний кисель, неизменным компонентом которого является картофельный крахмал. Этот продукт не способен навредить новорожденному ребенку. Он оказывает положительное воздействие на ослабленный родами организм женщины:

  • выводит токсины;
  • избавляет от лишней жидкости;
  • предотвращает развитие заболеваний печени и поджелудочной;
  • улучшает работу желудочно-кишечного тракта;
  • предотвращает обострение таких хронических заболеваний, как гастрит и язва;
  • выводит из организма вредный холестерин;
  • нормализует обменные процессы;
  • улучшает работу иммунной системы;
  • предотвращает развитие тревожных и депрессивных состояний;
  • укрепляет ногти и восстанавливает волосы.

Для детей

В детском возрасте крахмал не менее полезен. Однако вводить блюда, содержащие этот продукт, в ежедневный рацион ребенка стоит с особой осторожностью. В некоторых случаях картофельный крахмал может спровоцировать возникновение серьезной аллергии. Появление сыпи, покраснений на кожных покровах, зуда или беспокойное состояние ребенка после употребления картофельного крахмала в том или ином виде – эти симптомы свидетельствует о том, что продукт следует полностью исключить из ежедневного меню и проконсультироваться с лечащим врачом.

В случае отсутствия аллергических реакций употребление картофельного крахмала поможет улучшить работу пищеварительных органов ребенка, укрепит его костные ткани, зубы и иммунитет.

При похудении

Несмотря на высокую калорийность, диетологи не советуют полностью исключать картофельный крахмал из ежедневного рациона. Регулярное потребление этого уникального продукта помогает:

  1. Справиться с такой проблемой, как невосприимчивость к инсулину, которая является одной из самых главных причин скопления большого количества жировых отложений.
  2. Улучшить микрофлору кишечника, питая ее большим количеством полезных веществ.
  3. Снизить аппетит.
  4. Предотвратить развитие заболеваний органов желудочно-кишечного тракта.

Несмотря на все эти удивительные свойства продукта, пользу от его употребления можно увидеть только в том случае, если принимать его правильно. Как ингредиент любимых десертов, выпечки или других привычных блюд крахмал не поможет снизить вес. Он будет полезен только как компонент здоровой, правильной диеты и в небольших количествах.

 

Польза и вред киселя из картофельного крахмала

Чаще всего картофельный крахмал используют для приготовления киселя. Этот напиток отличается не только своим особенным вкусом, но и множеством полезных свойств. Его регулярное употребление помогает:

  • нормализовать работу органов желудочно-кишечного тракта;
  • улучшить пищеварительные процессы;
  • снизить уровень кислотности;
  • насытить организм человека витаминами, макро- и микроэлементами.

Кисель может быть изготовлен из разнообразных продуктов, в том числе и из:

  • ягод;
  • разнообразных фруктов;
  • фруктово-ягодных соков;
  • молока;
  • овсянки.

При этом одним из самых полезных напитков считается именно овсяный кисель. Такой напиток содержит в своем составе большое количество аминокислот, витаминов и других полезных компонентов. Помимо стандартного воздействия киселя, напиток из крахмала и овсяных хлопьев способен предотвратить развитие проблем со стороны иммунной, сердечно-сосудистой системы.

Кисель, основным составляющим которого является клюква, поможет справиться с проявлениями простудных заболеваний и улучшить остроту зрения. Употребление блюда, приготовленного на основе свежих яблок, поможет предотвратить возникновение авитаминоза и анемии.

Некоторые виды киселя могут быть включены в диету, целью которой является снижение веса. Они помогут подавить чувство голода и могут заменить один из приемов пищи, что помогает избавиться от лишних килограммов.

Однако стоит обратить внимание и на то, что в некоторых случаях кисель может оказать и противоположное воздействие на человеческий организм. Это возможно только в том случае, если у человека есть те или иные противопоказания, которые предусматривают полное или частичное исключение напитка из ежедневного рациона:

  • личная непереносимость одного из компонентов киселя;
  • сахарный диабет;
  • постоянные запоры.

В других случаях кисель не способен каким-либо образом навредить здоровью человека.

Как сделать кисель

Конечно, говорить о полезных свойствах напитка можно только в том случае, если он приготовлен в домашних условиях. При этом на приготовление этого напитка не уйдет много времени и сил.

Чтобы приготовить домашний кисель, подготовьте следующие ингредиенты:

  • 800 г черешни;
  • 150 г сахара;
  • 40 г крахмала;
  • 800 мл очищенной воды.

Во время приготовления следуйте инструкции:

  1. Промойте черешню в чистой проточной воде комфортной температуры.
  2. Выньте из ягод косточки и удалите плодоножки.
  3. Отожмите сок любым удобным способом и поставьте в холодильник.
  4. Доведите мезгу до кипения в небольшом количестве воды и оставьте до полного остывания.
  5. Когда отвар остынет, процедите его через мелкое сито, высыпьте сахар и доведите до кипения еще раз.
  6. Влейте в эту смесь разведенный в небольшом количестве черешневого сока, крахмал и тщательно перемешайте.
  7. Варите полученную смесь до того момента, пока она не приобретет желаемую густоту.
  8. Влейте в кисель сок черешни и дайте остыть.

Кисель можно подавать как горячим, так и холодным. Используйте вместо черешни любые другие ягоды или фрукты и регулируйте количество сахара по своему вкусу.

Картофельный крахмал в медицине

Картофельный крахмал широко используется не только в кулинарии, но и в медицине. Средства, в состав которых входит этот уникальный продукт, способны остановить развитие

  • заболеваний органов желудочно-кишечного тракта;
  • острых воспалительных процессов;
  • кожных заболеваний, в том числе и различных детских дерматитов.

При сахарном диабете

По мнению квалифицированных медиков, картофельный крахмал может входить в диабетическое меню, но только в строго ограниченных количествах. Необходимость ограничивать потребление этого продукта возникает из-за содержания в нем большого количества калорий, которые могут привести к резкому увеличению веса. Однако в небольших количествах этот продукт способен оказать уникальное воздействие на организм диабетика:

  • предотвратить развитие сердечно-сосудистых заболеваний;
  • снизить уровень содержания вредного холестерина в крови;
  • вывести из организма скопления токсинов и шлаков;
  • предотвратить нарушения в работе нервной системы;
  • нормализовать обмен веществ.

Питание при заболеваниях что можно, а что нельзя есть:

При панкреатите

Во время лечения панкреатита крахмал также является незаменимым продуктом. Он способен улучшить работу поджелудочной железы, снять неприятную симптоматику заболевания, остановить развитие воспалительного процесса и ускорить процесс выздоровления. При этом идеальным крахмалосодержащим блюдом, которое медики рекомендуют вводить в ежедневное меню пациентов, страдающих от панкреатита, является кисель. Он отлично утоляет голод, обладает хорошими обволакивающими свойствами и насыщает организм большим количеством питательных веществ.

При гастрите

Гастроэнтерологи настоятельно рекомендуют вводить картофельный крахмал в ежедневный рацион пациентов, страдающих от острого или хронического гастрита. Он поможет ускорить процесс выздоровления, снимет острую боль и значительно снизит риски рецидива заболевания.

Картофельный крахмал проявляет свои уникальные свойства как при регулярном, так и при систематическом его употреблении.

Для кишечника

А вот для кишечника польза крахмала относительна. С одной стороны, употребление этого продукта помогает предотвратить развитие язвенных заболеваний и прочих воспалительных процессов в кишечнике, а с другой – может привести к застою каловых масс и усугубить состояние тех людей, которые часто страдают от запоров. Поэтому тем пациентам, которые страдают от заболеваний кишечника, рекомендуется проконсультироваться с лечащим врачом перед введением крахмалосодержащих продуктов в ежедневный рацион.

При геморрое

Многие медики сходятся во мнении, что картофельный крахмал является отличным средством при первой и второй стадии геморроя. Это средство идеально подойдет тем пациентам, которым противопоказаны медикаментозные препараты. Крахмал поможет снять острую боль, которая является характерной для этого заболевания, укрепить сосуды, остановить развитие воспалительных процессов, снять раздражение и сильный зуд, ускорить заживление микротрещин.

Картофельный крахмал в косметологии

Картофельный крахмал широко используется в косметологии. Косметические средства, в состав которых входит этот продукт, помогают сохранить молодость кожных покровов, убрать возрастные и мимические морщины, улучшить внешний вид сухой кожи, питая ее большим количеством полезных веществ и предотвращая развитие воспалительных процессов.

Кроме того, косметологи утверждают, что состав картофельного крахмала способен благотворно повлиять и на жирный тип кожи. Благодаря воздействию компонентов, которые содержатся в этом продукте, исчезает жирный блеск и улучшается цвет кожных покровов.

Для лица

Существует огромное множество домашних косметических средств, которые помогут улучшить внешний вид кожи лица, но самыми популярными среди девушек являются следующие варианты.

Омолаживающая маска
Для приготовления этого косметического средства понадобится всего несколько ингредиентов:

  • 30 г картофельного крахмала;
  • 75 мл морковного сока;
  • 25 г жирной сметаны;
  • 500 мл очищенной воды.

Разведите указанное количество крахмала в 100 мл воды, температура которой должна быть немного выше комнатной. После этого влейте еще 400 мл воды, тщательно перемешайте и подогрейте смесь, не доводя ее до кипения. Когда крахмал растворится, а жидкость загустеет, влейте в нее оставшиеся ингредиенты и хорошо перемешайте.

Нанесите маску на чистое лицо в 2–3 слоя и выдержите в течение 30 минут. Спустя указанное время смойте средство при помощи воды без использования мыла или других средств для умывания.

Маска с лифтинг-эффектом
Чтобы приготовить это средство, понадобится:

  • 15 г картофельного крахмала;
  • 15 мл очищенной воды;
  • 1 куриное яйцо;
  • 5 мл лимонного сока.

Растворите крахмал в указанном количестве воды, добавьте к нему взбитый белок и чайную ложку лимонного сока. Тщательно перемешайте полученную смесь и нанесите ее на кожу лица и шеи. Выдержите маску 30–40 минут, после чего смойте при помощи прохладной, проточной воды.

Восстанавливающая маска
Чтобы приготовить это домашнее средство, возьмите:

  • 12 г картофельного крахмала;
  • 1 яичный желток;
  • 20 г свежих помидоров;
  • 8 мл масла растительного происхождения.

Измельчите указанное количество помидоров до кашеобразного состояния и смешайте с остальными ингредиентами. Полученную маску нанесите на кожные покровы лица и шеи на 40 минут. По истечению указанного времени удалите остатки маски при помощи спонжа и умойтесь водой комфортной температуры.

Также можно смешивать крахмал с косметической глиной и разводить состав водой для применения.

Для волос

Картофельный крахмал используется и для восстановления волос. Самыми популярными домашними средствами являются такие варианты.

Маска для увеличения объема
Для приготовления средства возьмите:

  • 1 помидор;
  • 20 г масла растительного происхождения;
  • 20 г крахмала.

Смешайте крахмал с разогретым маслом. Добавьте полученную смесь к измельченному в пюре помидору и тщательно перемешайте. Нанесите маску на всю длину волос, выдержите 30 минут и смойте при помощи проточной воды с использованием привычного шампуня.

Маска для жирных волос
Для приготовления этого средства подготовьте следующие ингредиенты:

  • 30 мл меда;
  • 10 г крахмала;
  • 5 мл сока лимона.

Добавьте крахмал и лимонный сок в теплый, растопленный мед и нанесите полученную смесь на кожные покровы головы, распределяя ее остатки по всей длине волос. Выдержите маску не больше 40 минут, после чего смойте проточной водой, используя привычный шампунь и бальзам.

Маска для улучшения внешнего вида волос
Чтобы приготовить это средство, возьмите:

  • 150 мл кефира;
  • 1 яичный белок;
  • 10 г картофельного крахмала;
  • 5 мл сока лимона.

Подогрейте кефир и введите в него указанное количество крахмала, белок и лимонный сок. Тщательно перемешайте полученную смесь, после чего распределите ее по всей длине волос. Оставьте маску на 20–30 минут и смойте при помощи шампуня.

 

Как используют картофельный крахмал в кулинарии

Картофельный крахмал широко используется для приготовления многих блюд. Он необходим во время приготовления:

  • выпечки;
  • киселей;
  • соусов;
  • кремов.

Кроме того, многие хозяйки предпочитают использовать его в качестве загустителя во время приготовления фарша для тефтелей или котлет.

Чем можно заменить

Если же в рецепт приготовления того или иного блюда входит картофельный крахмал, а на кухне его не оказалось, то не стоит расстраиваться и отказываться от запланированного кушанья. Отличной заменой крахмала станет обычная пшеничная мука или манка. Эти продукты обладают схожими свойствами и не смогут испортить вкус готового блюда.

Вред и противопоказания

Несмотря на множество полезных свойств, картофельный крахмал способен навредить человеческому организму. Это возможно в случае употребления этого продукта в неограниченных количествах. Чрезмерное употребление крахмала приведет к ожирению, нарушениям в работе внутренних органов и развитию опасных заболеваний.

Что касается противопоказаний – их у крахмала практически нет, так как в небольшом количестве навредить организму он не способен.

Как хранить картофельный крахмал

Чтобы крахмал сохранил все свои полезные свойства, важно соблюдать нормы хранения продукта:

  1. Влажность воздуха. Крахмал должен храниться в помещении, влажность воздуха в котором не должна превышать отметку в 75%.
  2. Температурный режим. Идеальной температурой для хранения крахмала считается 20 градусов по Цельсию.
  3. Емкость для хранения. Хранить крахмал нужно в емкости, которую можно герметично закрыть плотной крышкой. Это предотвратит проникновение влаги и посторонних запахов.

В таких условиях крахмал может храниться до 2 лет, сохраняя при этом все свои полезные и целебные свойства.

Как сделать картофельный крахмал в домашних условиях

Приготовить картофельный крахмал можно и в домашних условиях. Для этого понадобится всего 2 ингредиента:

  • 1 кг картофеля;
  • 2 л воды.

Приготовление состоит из нескольких этапов. Следуйте такой инструкции:

  1. Очистите каждый клубень от кожуры.
  2. Измельчите картофель при помощи мясорубки, терки или блендера.
  3. Процедите заготовку при помощи марли.
  4. Оставьте жидкость отстояться в течение 2–3 часов.
  5. Аккуратно слейте воду, оставляя осадок, который образовался на дне.
  6. Долейте небольшое количество воды и оставьте еще на 2 часа.
  7. По истечении указанного времени слейте воду.
  8. Повторяйте процедуру до того момента, пока вода не станет прозрачной.
  9. Слейте всю жидкость.
  10. Отделите влажный крахмал от дна емкости.
  11. Выложите крахмал на отрез натуральной ткани и оставьте до полного высыхания.
  12. Сухой крахмал просейте и переложите в сухую емкость.

Условия хранения и способы использования домашнего крахмала ничем не отличаются от того, что был куплен в магазине.

Видео: как приготовить картофельный крахмал Развернуть

Как сделать слайм из картофельного крахмала

В последнее время слаймы из крахмала приобрели огромную популярность. Сделать их можно и самостоятельно.

Для этого понадобится:

  • шарик любого цвета;
  • крахмал.

Этапы изготовления:

  1. Растяните шарик у его основания таким образом, чтобы в него можно было всыпать крахмал.
  2. Заполните весь шарик крахмалом.
  3. Завяжите слайм толстой нитью.
  4. Обрежьте верхушку шарика.

Вот и все! Слайм из крахмала готов. Украсьте его, нарисовав забавную рожицу или красивые узоры.

Интересные факты о картофеле

Наверное, невозможно найти человека, который не знает о том, что для производства картофельного крахмала может быть использован любой сорт картофеля. Но только единицы знают такие факты:

  1. Картофель относится к ядовитым растениям.
  2. Ягоды, которые произрастают на кустах картофеля, очень токсичны.
  3. Ботаники относят картофель к роду пасленовых, как и томаты, баклажаны, паслен.
  4. Растение попало в Европу раньше, чем в Северную Америку.
  5. На территорию Северной Америки картофель был завезен только в 1621 году. При этом в странах Европы к этому времени он уже успел стать распространенным продуктом питания.
  6. Сорт картофеля La Bonnotte является самым дорогим в мире. Его цена составляет 500 евро за 1 кг.
  7. В 1897–1898 году этот корнеплод был ценнее золота, так как был единственным спасением от цинги.
  8. В 1995 году картошка была выращена в космосе.

Говорить о картофеле можно много, так как его история уходит далеко в прошлое и сопровождается различными событиями. Но главным из них можно с уверенностью назвать изобретение картофельного крахмала.

Картофельный крахмал считается очень полезным продуктом. Но нельзя забывать о том, что он сможет благотворно повлиять на организм только в том случае, если употреблять его в умеренных количествах.

«Важно: вся информация на сайте предоставлена исключительно в ознакомительных целях. Перед применением тех или иных рекомендаций проконсультируйтесь с профильным специалистом. Ни редакция, ни авторы не несут ответственности за любой возможный вред, причиненный материалами.»

Фото картофельного крахмала

Понравилась статья?
Поделитесь с друзьями!

Была ли данная статья
Вам полезна?

Крахмал картофельный, свойства - Большая химическая энциклопедия

Доступны аналогичные материалы на основе картофельного крахмала, например PaseUi SA2, который заявляет DE ниже 3 и обладает уникальными свойствами, основанными на его соотношении амилоза-амилопектин, pecuhar и картофельный крахмал. Продукт содержит всего 0,1% протеина и 0,06% жира, что помогает стабилизировать приготовленные на его основе сухие пищевые смеси. Еще одно углеводное сырье - крахмал восковой кукурузы. Доступны мальтодекстрии с разными значениями DE 6, 10 и 15, использующие крахмал восковидной кукурузы (Staley Co.). Этот продукт, получивший название Stellar, предлагается в нескольких физических формах, таких как агломераты и сферы, и его получают путем кислотной модификации (49). Комовый крахмал на основе мальтодекстрии предлагается с DE 5, 10, 15 и 18 в виде порошков или агломератов (Grain Processing Corp.). [Стр.119]

По сравнению с нативным крахмалом, сложные монофосфатные эфиры имеют уменьшенный диапазон температур желатинизации и набухают в холодной воде при DS 0,07. Фосфаты крахмала имеют повышенную вязкость и прозрачность пасты и снижают ретроградацию.Их свойства во многом аналогичны свойствам картофельного крахмала, который естественным образом содержит фосфатные группы. [Pg.346]

Крахмалы остаются популярными скользящими веществами, особенно с крупными зернами, такими как картофельный крахмал, возможно, из-за их дополнительной ценности в качестве разрыхлителя в составе. Обычны концентрации до 10%, но следует понимать, что избыток может привести к прямо противоположному эффекту по сравнению с желаемым (т. Е. Свойства текучести могут ухудшиться). Тальк также широко используется и имеет то преимущество, что он превосходит крахмалы в том, что сводит к минимуму любую тенденцию к прилипанию материала... [Pg.307]

Не все модифицированные крахмалы подходят для удаления только путем водного растворения. Такие модификации натуральных крахмалов проводятся для уменьшения вязкости раствора, улучшения адгезии и якобы повышения растворимости в воде. Коммерческие бренды варьируются [169], однако, от легкорастворимых типов до продуктов с ограниченной растворимостью. Действительно, некоторые из них могут быть так же трудно растворимы, как картофельный крахмал, если они были пересушены. Таким образом, очень важно быть уверенным в свойствах любого присутствующего модифицированного крахмала.Если есть какие-либо сомнения относительно растворения в воде, следует провести очистку путем ферментативной или окислительной обработки. Даже если клеевой полимер достаточно растворим, важно обеспечить адекватный диапазон отмывки. Хотя приведенные выше комментарии относятся к модифицированным крахмалам, полимеры других размеров, такие как сополимеры поли (винилацетат / спирт) и акриловой кислоты, варьируются от бренда к бренду в отношении легкости растворения. [Стр.105]

Сорбция воды вспомогательными веществами, полученными из целлюлозы и крахмала, рассматривалась многими исследователями, при этом было идентифицировано по крайней мере три термодинамических состояния [82].Вода может быть непосредственно и прочно связана при стехиометрии 11 на единицу ангидроглюкозы, неограниченная вода, имеющая свойства, почти эквивалентные объемной воде, или вода, имеющая свойства, промежуточные между этими двумя крайностями. Были определены характеристики водопоглощения картофельного крахмала и микрокристаллической целлюлозы, и их сравнение показано на фиг. 11. Хотя крахмал свободно адсорбирует воду практически при всех значениях относительной влажности, микрокристаллическая целлюлоза делает это только при повышенных значениях влажности.Эти тенденции были интерпретированы с точки зрения степени доступных целлюлозных гидроксильных групп на поверхностях и как функция количества присутствующего аморфного материала [83]. [Стр.30]

РИСУНОК 5.4 Гранулы картофельного крахмала в поляризованном свете (увеличение в 400 раз). Перепечатано из Энциклопедии пищевых наук и питания (второе издание), Джексон (2003b), крахмал - структура, свойства и определение. Страницы 5561-5567, с разрешения Elsevier. [Pg.227]

Картофельный крахмал и клубневый крахмал в целом обладают некоторыми уникальными свойствами по сравнению с зерновыми крахмалом.Наиболее важные из них включают длинные цепи амилопектина, образующие гидратированные и упорядоченные кристаллиты B-типа, а также наличие сложных эфиров фосфорной кислоты. Группы амилопектина картофеля сравнительно небольшие, состоят из 5-10 коротких цепочек. Внутренняя часть кластеров организована в виде разветвленных строительных блоков, которые в основном встречаются в аморфных ламелях ... [Стр.94]

Нода, Т., Такигава, С., Мацуура-Эндо, К., Ким, С. -Дж., Хашимото, Н., Ямаути, Х., Ханаширо, И., Такеда, Ю. (2005). Физико-химические свойства и структура амилопектина больших, малых и очень мелких гранул картофельного крахмала.Carbohydr. Polym., 60,245-251. [Стр.97]

Элиассон, А.С., Ким, Х.Р. (1992). Изменения реологических свойств паст с гидроксипропиловым крахмалом во время обработки замораживанием-оттаиванием I. Реологический подход к оценке стабильности при замораживании-оттаивании. J. Texture Stud, 23, 279-295. [Pg.215]

Сузуки, А., Шибанума, К., Такеда, Ю., Абэ, Дж. И Хизукури, С. (1994). Структуры и пастообразные свойства картофельных крахмалов от Jaga Kids Purple 90 и Red 90. Oyo Toshitsu Kagaku, 41,425-432.[Pg.218]

Понимание физико-химических и структурных свойств крахмала даст возможность контролировать качество картофеля и картофельных продуктов (например, усвояемость) и производить новые картофельные крахмалы с добавленной стоимостью. В результате очень важно понимать и применять передовые аналитические методы для характеристики и оценки качества картофеля и картофельного крахмала. В этой главе представлены и подробно обсуждаются передовые аналитические методы оценки качества картофеля и картофельного крахмала.[Стр.222]

Большинство картофельных крахмалов состоит из смеси двух полисахаридов, линейной фракции амилозы и сильно разветвленной фракции амилопектина. Содержание амилозы для большинства крахмалов составляет от 15 до 25%. Отношение амилозы к амилопектину варьируется от одного крахмала к другому. Два полисахарида представляют собой гомоглюканы только с двумя типами связи цепи: a- (l 4) в основной цепи и a- (l 6) -связанные разветвленные цепи. Считается, что на физико-химические свойства картофеля и его крахмала влияют содержание амилозы и амилопектина, молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение, длина цепи и ее распределение, а также содержание фосфора (Jane and Chen, 1992).[Pg.230]

Картофельный крахмал обычно содержит 0,01-0,6% (мас. / Мас.) Фосфора. Хотя фосфор присутствует в очень низких количествах, он оказывает значительное влияние на физико-химические свойства крахмала. Фосфор частично отвечает за высокую набухаемость, стабильность пасты и устойчивость картофельного крахмала к ферментному гидролизу. Картофельные крахмалы содержат значительные количества монофосфатных эфиров ... [Pg.233]

Eerlingen, R.C., Jacobs, H., Block, K., Delcour, J. А. (1997). Влияние гидротермальных обработок на реологические свойства картофельного крахмала.Исследование углеводов, 297, 347-356. [Pg.245]

Коттрелл, Дж. Э., Дульфус, К. М., Патерсон, Л., Джордж, Р. М. (1995). Свойства картофельного крахмала Влияние генотипа и условий выращивания. Phytochem., 40,1057-1064. [Pg.270]

Физически модифицированный картофельный крахмал предпочтительнее в переработанных пищевых продуктах из-за его улучшенных функциональных свойств по сравнению с его нативным аналогом. Более того, этот модифицированный ремень можно безопасно использовать в различных пищевых продуктах и ​​других промышленных применениях.Различные физические ... [Pg.285]

OPT - это новый метод физической модификации, при котором картофельный крахмал суспендируется в растворе, насыщенном солью, такой как сульфат натрия, и нагревается (автоклавируется) при температурах выше 100 ° C для различных раз. Сообщалось, что эта обработка оказывает такое же влияние на свойства крахмала, как и HMT, но крахмал, модифицированный с использованием OPT, демонстрирует лучшую гомогенность (Pukkahuta et al., 2007). [Pg.288]

Физико-химические свойства производного картофельного крахмала... [Стр.302]


.

Физико-химические и морфологические характеристики картофельного крахмала, модифицированного бактериальными амилазами, для применения в пищевой промышленности

Два мультиферментных бактериальных препарата α -амилазы Bacillus licheniformis и амилозубтилина® были использованы для модификации картофельного крахмала при различных концентрациях ферментов. Получено восемь типов крахмала, изучены их морфологические, функциональные и физико-химические характеристики. Индукция ферментных препаратов позволила получить крахмалы, обладающие повышенной растворимостью и водопоглощающей способностью, а также более низкими температурами и вязкостью гелеобразования.Было обнаружено, что изученные амилолитические препараты действительно по-разному влияют на гранулы крахмала, несмотря на идентичные основные активности амилазы. Сочетание изученных характеристик ферментативно модифицированных крахмалов делает их перспективными для использования в качестве компонента пищевых систем, требующих корректировки их текстурных особенностей.

1. Введение

В современной пищевой промышленности обычно используются некоторые функциональные пищевые добавки, в том числе модифицированные крахмалы, которые обладают высокой способностью удерживать влагу и придают конечному продукту желаемую текстуру и консистенцию.Каждая пищевая добавка имеет свои преимущества и недостатки, знание которых позволяет нам достичь наилучших результатов при использовании таких добавок в определенных условиях обработки.

Картофель, кукуруза, пшеница, рис, тапиока и некоторые другие крахмалы используются для получения модифицированных крахмалов. В процессе обработки крахмалы обрабатываются физическими, химическими или ферментативными методами [1, 2].

Различия в свойствах крахмалов проявляются в зависимости от источника и генотипа. Свойства крахмала в основном зависят от их физических и химических характеристик, среднего размера гранул, процента распределения групп гранул разного размера, соотношения амилоза / амилопектин и их минерального содержания [3].Форма и размер гранул крахмала являются характеристиками их ботанического происхождения. Форма гранул может варьироваться от абсолютно сферической и округлой до овальной [4, 5].

По изменениям, происходящим в нативных крахмалах, можно выделить пять основных модификаций: предварительное желатинизация, деполимеризация, окисление, стабилизация (без сшивания полимерных цепей) и образование сшитых крахмалов [1].

Картофельный крахмал - один из наиболее распространенных полисахаридов, используемых в качестве загустителей и стабилизаторов в пищевых системах.Картофельный крахмал исторически наиболее широко использовался в производстве колбас, в основном из-за его низкой температуры желатинизации. Учитывая, что пастеризация колбас происходит при относительно низкой температуре (70–72 ° C), всегда существует риск того, что гранулы любого другого крахмала не смогут желатинироваться в таких условиях и эффективно связывать воду [6]. Для картофельного крахмала разница в гранулированной структуре крахмала от одного сорта к другому намного выше. Установлено, что в картофеле размеры гранул крахмала находятся в широком диапазоне: от нескольких микрон в диаметре для мелких гранул до 110 мкм мкм для крупных [7].

Исследования различных фракций картофельного крахмала разных сортов показали общее правило для содержания амилозы: самая высокая концентрация амилозы была обнаружена во фракции с высокомолекулярными гранулами, а более низкая - во фракции со средними молекулярными гранулами, и самый низкий - с низкомолекулярными гранулами [8]. Аналогичная тенденция была обнаружена при анализе желатинизирующей способности фракций и индексов вязкости.

Хорошо известно, что желирующие свойства гранул высокомолекулярного и низкомолекулярного крахмала, полученных из разных сортов картофеля, имеют разные температурные профили желатинизации [9].Фракция мелких гранул крахмала имеет более высокое содержание фосфора, чем более крупные гранулы [10, 11]. Физические и химические свойства, такие как светопропускание, содержание амилозы, способность набухать и водопоглощающая способность, сильно коррелируют со средним размером гранул крахмала, извлеченного из различных сортов картофеля [12, 13].

Помимо способности к гелеобразованию и набуханию, важно, чтобы крахмалы, используемые в пищевой промышленности, сохраняли воду в течение всего процесса пастеризации и имели желаемый срок хранения.Для нативного картофельного крахмала это на самом деле нереальная задача. Однако ее можно решить с помощью модифицированных крахмалов. Модифицированные крахмалы с разными температурами желатинизации могут использоваться как в низкотемпературных процессах, таких как пастеризация колбас, так и в процессах стерилизации, таких как стерилизация мясных консервов. Поскольку в данном случае биологическая модификация столь перспективна и необходимо получить безопасный продукт, картофельный крахмал был модифицирован двумя полиферментными бактериальными препаратами с ведущей амилазной активностью.Изучены физико-химические, функциональные, технологические и морфологические параметры крахмалов.

2. Материалы и методы
2.1. Ферментные препараты
2.1.1. Получение α -амилазы Препарат Bacillus licheniformis

Мы используем среду, оптимизированную для синтеза α -амилазы: кукурузная мука: 8%; пшеничная мука: 8%; кормовые дрожжи: 3%; MgSO 4 × 7H 2 O: 0,2%; и CaCO 3 : 0,25%. Уровень pH среды перед стерилизацией был равен 8.0–8,2. Штамм культивировали в колбах объемом 750 мл с 30 мл ферментационной среды на качалке (240 об / мин) при 37–43 ° С в течение 48–144 ч. Препарат получали путем отделения биомассы клеток-продуцентов от ферментационного бульона с использованием центрифугирования при 8000 об / мин в течение 10 мин. В ферментационном бульоне активность α -амилазы составляла 250 Ед / мл при 40 ° C.

Амилосубтилин ® (Бердский завод биопрепаратов (ныне Сиббиофарм), Россия) получают сушкой ферментационного бульона при глубинном культивировании Bacillus subtilis .Это однородный гигроскопичный водорастворимый порошок светло-бежевого или светло-серого цвета. Амилозубтилин G3X состоит из следующих ферментов: α -амилаза: 1000–1600 Ед / г, глюкоамилаза: до 100 Ед / г, β -глюканаза: до 500 Ед / г, целлюлаза: до 30 Ед / г г, ксиланаза: до 10 Ед / г и нейтральная протеаза: до 20 Ед / г. Его амилолитическая активность составляет 1000 Ед / г. Оптимальные условия для его деятельности: pH = 4,5–7,0 и температура 30–50 ° C.

2.1.2. Определение активности амилазы

Объем 0.5 мл субстрата (1% растворимого крахмала в ацетатном буфере) при 50 ° C добавляли в пробирку, содержащую 0,5 мл фермента (ферментационный бульон), на 30 минут. Затем добавляли 450 мкл мкл 3,5-динитросалициловой кислоты (DNSA) (буфер для удаления ингибитора). Готовили 0,5 г буфера для удаления ингибитора. DNSA растворяли в 30 мл H 2 O при 50 ° C, добавляя 5 мл раствора Na и K (8 г NaOH + 11,2 г KOH, растворенных в 50 мл H 2 O) и 5 ​​мл. мл раствора (15 г тартрата Na, K в 50 мл H 2 O).Смесь инкубировали на кипящей водяной бане при 100 ° C в течение 5 минут и охлаждали при 0 ° C в течение 5 минут. Добавляли 4,5 мл дистиллированной воды. Затем образец измеряли при 540 нм. Контрольный образец готовили следующим образом: контрольные пробирки, содержащие 0,5 мл субстрата (1% растворимого крахмала в ацетатном буфере), инкубировали при 50 ° C в течение 30 минут. 450 мкл мкл DNSA (буфера для удаления ингибитора). Затем добавляли 0,5 мл ферментационного бульона, инкубировали на кипящей водяной бане при 100 ° C в течение 5 минут и охлаждали при 0 ° C в течение 5 минут.Затем добавляли 4,5 мл дистиллированной H 2 O. Результат оценивали с помощью калибровочной кривой редуцирующих сахаров (глюкозы).

2.2. Модификация крахмала

Крахмал картофельный нативный (по ГОСТ Р52791-2007). Модификация этого крахмала была основана на применении амилозубтилина® (AM) и амилазы из Bacillus licheniformis (Bl) в различных концентрациях (Таблица 1). Модификацию проводили в воде (30 г / 100 мл), pH = 7, 40 ° C в течение 1 часа.Реакцию гидролиза останавливали добавлением концентрированной серной кислоты (pH = 2). Затем крахмал отделяли от жидкости фильтрацией и сушили при 40 ° C. Крахмалы были использованы для дальнейших исследований.


Крахмалы Активность амилазы (ед. / Г крахмала) Амилосубтилин (г / 100 мл реакционной смеси) Амилаза Bacillus licheniformis (мл / 100 мл реакционной смеси)

АМ-0.05 0,415 0,01 -
AM-0,1 0,83 0,0201 -
AM-0,05 4,15 0,1005 -
AM-1 8,3 0,201 -
Bl-0,05 0,415 - 0,05
Bl-0,1 0,83 - 0,1
Bl-0.5 4,15 - 0,5
Bl-1 8,3 - 1

2.3. Анализ физико-химических свойств крахмала

Содержание амилозы определяли методом связывания йода, описанным Williams et al. [14]. Количество белка измеряли по методу, описанному Брэдфордом [15]. Определение остаточного редуцирующего сахара анализировали с помощью метода 3,5-динитросалициловой кислоты (DNS) [16].Влажность крахмала определяли сушкой при 105 ° C в течение 2 ч.

Водопоглощающая способность (WAC) и индекс водорастворимости (WSI) были описаны Omojola et al. [17], которые используются для определения WAC и WSI. Образец крахмала (5% мас. / Об.) Диспергировали в предварительно взвешенной центрифужной пробирке. Пробирку помещали в вихревой смеситель на 2 минуты, оставляли при комнатной температуре на 30 минут, осторожно перемешивали в течение этого периода и затем центрифугировали при 3000 об / мин в течение 15 минут. Затем супернатант сливали и измеряли вес пробирки и гидратированного образца.Вес был рассчитан и выражен как вес воды, связанной 100 г сухого крахмала.

Индекс растворимости в воде [17] определяет количество полисахаридов или высвобождение полисахаридов из гранул при добавлении избытка воды. WSI - это масса сухих твердых веществ в супернатанте из теста WAC. Затем надосадочную жидкость декантировали в тарированную чашку для выпаривания известного веса. Регистрировали вес высушенного твердого вещества после испарения в печи с циркуляцией воздуха при 103 ° C.WSI (выраженный в граммах твердых веществ / 100 г крахмала) рассчитывали по массе сухих твердых веществ, извлеченных путем выпаривания супернатанта при 110 ° C в течение 12 часов. Определения производили в трех экземплярах.

Температуру желатинизации оценивали с использованием метода Attama et al. [18]. Образец крахмала (1 г) помещали в химический стакан на 20 мл и добавляли 10 мл дистиллированной воды. Дисперсию нагревали на горячей плите. Затем измеряли температуру желатинизации с помощью термометра, подвешенного в крахмальной суспензии.

2.3.1. Динамическая вязкость

Вязкость оценивали для 1% раствора крахмала, предварительно желатинизированного и охлажденного до 20 ° C, на стеклянном капиллярном измерителе вязкости ВНЖ (Россия), отслеживая время истечения крахмального геля.

2.4. Морфология и размер гранул
2.4.1. Оптическая микроскопия

Морфологию суспензий крахмала изучали с помощью светового микроскопа Axio Imager.Z2m (Carl Zeiss). Тонкий слой пасты готовили на предметном стекле и окрашивали раствором йода.Гранулы фотографировали с помощью камеры Nikon, прикрепленной к микроскопу.

2.4.2. Сканирующая электронная микроскопия (SEM)

Образцы крахмала закрепляли на металлических стержнях и покрывали сплавом золото-палладий (толщиной ~ 15 нм) с использованием вакуумной машины для нанесения покрытий Quorum Q150T ES. Затем образцы наблюдали с помощью автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа Merlin (Carl Zeiss, Германия) при потенциале ускорения 15 кВ, детектор вторичных электронов. Снимки были сделаны с помощью программного обеспечения автоматического захвата изображений (Hitachi High-Technologies, Плезантон, Калифорния).Увеличение указано внизу каждого рисунка.

Полученные микроизображения использовались для обнаружения любых повреждений гранул крахмала и определения их формы.

2.4.3. Размер гранул

Влияние ферментативной обработки на размер крахмала изучали методом динамического рассеяния света (DLS) с использованием метода с использованием анализатора размера частиц и дзета-потенциала серии Zetasizer Nano-ZS (Malvern, Великобритания) при 25 ° C. Для этого готовили растворы крахмала в диметилсульфоксиде 0,5 г · л −1 .Определен гидродинамический радиус D h частиц после 24 ч экспозиции при температуре окружающей среды.

2,5. Термогравиметрический анализ (ТГА) и Дифференциальный термический анализ (ДТА)

Кривые ТГ и ДТ были записаны с использованием одновременной системы TG 60 (Shimadzu) в потоке воздуха 100 мл · мин -1 и скорости нагрева 10 ° C · мин -1 . Начальная масса образца составляла около 9 мг. Тигли из глинозема использовали для экспериментов ТГ и ДТА.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Свойства ферментированных модифицированных картофельных крахмалов

Процент амилозы в крахмале под действием фермента Amylosubtilin® снижается на 6–11%, причем наибольшее снижение наблюдается для образцов, обработанных наибольшей или наименьшей концентрацией фермента (Таблица 2). После обработки крахмалов амилазой Bacillus licheniformis относительное содержание амилозы увеличилось на 1–3% в трех образцах и снизилось на 6% в крахмале, обработанном наибольшей концентрацией фермента (Bl-1).


Образцы крахмала Амилоза (%) Амилопектин (%) Остаточный редуцирующий сахар (г / г крахмала) Белок (г / 100 г крахмала) Влажность (%)

Собственная 24,99 ± 1,22 74,32 ± 2,54 0,69 ± 0,25 0,48 ± 0,05 10,22 ± 1,02
AM-0.05 13,09 ± 1,52 85,47 ± 1,27 1,44 ± 0,25 0,15 ± 0,09 10,23 ± 1,23
AM-0,1 17,83 ± 2,15 81,99 ± 2,68 0,78 ± 0,09 0,13 ± 0,02 9,78 ± 2,05
AM-0,5 14,80 ± 1,27 84,28 ± 1,89 0,92 ± 0,12 0,12 ± 0,03 10,63 ± 1,25
AM-1 13 .00 ± .2,01 86,01 ± 0,98 0,99 ± 0,27 0,24 ± 0,59 12,46 ± 0,98
Bl-0,05 25,87 ± 1,25 72,90 ± 1,25 1,23 ± 0,09 0,44 ± 0,08 11,42 ± 1,23
Bl-0,1 27,70 ± 0,98 71,29 ± 0,98 0,99 ± 0,24 0,12 ± 0,05 9,40 ± 2,24
Bl-0,5 25,35 ± 1,27 73.44 ± 0,26 1,21 ± 0,35 0,19 ± 0,08 10,41 ± 1,02
Bl-1 18,99 ± 2,01 79,40 ± 2,01 1,61 ± 0,07 0,43 ± 0,03 9,92 ± 0,95

Содержание свободных редуцирующих сахаров во всех исследуемых образцах было выше, чем в нативном крахмале. В то же время это значение было выше в образцах, обработанных амилозубтилином, чем в образцах, обработанных амилазой B.licheniformis.

Содержание белка в исследуемых образцах было ниже, чем в исходном крахмале, что могло быть следствием присутствия протеаз в композициях ферментных препаратов. Остаточная влажность образцов варьировала в пределах 9–11%.

В результате модификации водопоглощающая способность практически удвоилась у крахмалов, обработанных амилосубтилином, в то время как ее увеличение у крахмалов Bl было меньше. В то же время после модификации растворимость крахмалов (WSI) увеличилась, самая высокая WSI была для крахмалов АМ-0.1 и Bl-1 (таблица 3).


Образцы крахмала WAC (г H 2 O / г крахмала) WSI (г твердых веществ / 100 г крахмала) Температура желатинизации (° C) Динамический вязкость (с)

Собственная 1,37 ± 0,11 1,22 ± 0,030 69,0 ± 0,9 28,03 ± 1,21
AM-0,05 2.14 ± 0,12 6,97 ± 0,58 61,5 ± 1,2 4,58 ± 1,39
AM-0,1 2,27 ± 0,28 8,64 ± 0,24 57,9 ± 0,6 3,44 ± 1,38
AM -0,5 2,18 ± 0,22 5,30 ± 0,59 59,8 ± 1,0 3,96 ± 1,66
AM-1 2,05 ± 0,30 2,79 ± 0,64 54,7 ± 1,5 4,55 ± 1,82
БЛ-0.05 2,08 ± 0,14 4,30 ± 0,51 55,1 ± 2,1 4,24 ± 1,53
Bl-0,1 2,15 ± 0,12 3,38 ± 0,25 56,7 ± 1,7 4,11 ± 0,98
Bl-0,5 1,97 ± 0,08 4,40 ± 0,65 57,6 ± 1,3 5,22 ± 2,02
Bl-1 1,68 ± 0,14 7,39 ± 0,29 61,0 ± 1,9 4,69 ± 1,09

Модификация привела к значительному снижению температуры желатинизации.В крахмальных продуктах AM увеличение концентрации фермента при обработке приводило к получению крахмала с более низкой температурой желатинизации. В случае увеличения концентрации амилазы B. licheniformis при обработке от самой низкой до самой высокой, в полученных крахмалах было обнаружено повышение температуры желатинизации.

3.2. Морфология гранул
3.2.1. Оптическая микроскопия

Нативный крахмал имел ядра круглой правильной формы с небольшими частицами крахмальных гранул с ровными, не аппликационными краями (рис. 1 (а)).


Потеря четких внешних границ и появление внутренних радиальных слоев характерны для крахмала, модифицированного самой низкой концентрацией амилозубтилина (AM-0,05). Удвоение концентрации (образец АМ-0.1) привело к уменьшению количества крупных гранул и увеличению количества нерегулярных частиц, вызванных делением. Для образцов АМ-0.5 и АМ-1 характерна желатинизация круглых зерен, что привело к увеличению количества нечетких гранул неправильной формы с пятнистыми краями (рис. 1).

В крахмале, модифицированном амилазой B. licheniformis , в концентрации 0,05 внешние слои не задействованы; однако в ядре имеется центральная бороздка. Для образца Bl-0.1 эффекты центрального пересечения и размытия границ гранул выражены сильнее. Дальнейшее увеличение концентрации (В1-0,5) привело к более выраженному проявлению концентрических кругов, при этом наблюдается как желатинизация гранул, так и размытие границ. В образце В1-1 форма гранул становится неправильной с неровными краями, а количество мелких гранул увеличивается (рис. 1).

3.3. Сканирующая электронная микроскопия

Нативный крахмал имел ядра круглой и правильной формы, были как крупные, так и мелкие частицы, а гранулы имели ровные, незакрашенные края (рис. 2 (а)). Потеря чистых внешних границ и наличие бороздок и зазубрин являются характеристиками крахмала, модифицированного самой низкой концентрацией амилозубтилина (AM-0,05). Удвоение концентрации (образец AM-0.1) привело к увеличению количества индуцированных делением частиц неправильной формы с многогранными краями и уменьшению количества крупных гранул, в то время как остальные имели неровные края (рис. 2).


Желатинизация ядер и дробление крупных гранул на более мелкие, неправильной формы с пятнистыми краями и бороздками характерны для образцов АМ-0,5 и АМ-1.

В крахмале, модифицированном амилазой B. licheniformis , с концентрацией 0,05 (наименьшая) внешние слои стали шероховатыми, форма гранул не изменилась, видимых бороздок не наблюдалось. В образце В1-0,1 было видно увеличение количества более мелких гранул с неровными краями и трещин на поверхности.

Дальнейшее увеличение концентрации (Bl-0,5) привело к желатинизации, и преобладали гранулы с неровными пятнистыми краями. Виден гидролиз внешних слоев (трещины и бороздки). В образце В1-1 гранулы неправильной формы с неровными краями; в некоторых гранулах наблюдалось расслоение и деформация (рис. 2).

3.4. Размер гранул

Распределение макромолекул нативного крахмала в ДМСО имеет бимодальный характер с максимумами R h 28 и 68 нм.При этом 67% общей площади под пиками распределения интенсивности светорассеяния приходится на долю крупных частиц (50–141 нм). Распределение таких двух фракций соответствует части крахмала на основе амилозы и на основе амилопектина, причем последняя играет ключевую роль в светорассеянии раствора крахмала (рис. 3).


Распределение гидродинамических радиусов молекул крахмалов AM-0,05, Bl-0,05 и Bl-0,1 также является бимодальным. В то же время модальные значения радиусов крахмалов Bl-0.05 и Bl-0.1 для фракции амилозы стало ниже: 4–7 и 5–8 нм соответственно, а для амилопектиновой фракции увеличилось до 80–182 и 91–209 нм соответственно. Значения радиусов частиц крахмала AM-0,05 практически такие же, как размеры молекул нативного крахмала: 29-50 нм для амилозы и 66-100 нм для амилопектина. Причем общее содержание этой фракции значительно снизилось. Размеры молекул амилопектина крахмала AM-0,05 по сравнению с нативным стали немного меньше, а максимальные значения радиусов составили 100 и 141 нм соответственно (рис. 3).

Распределение гидродинамических радиусов макромолекул крахмалов АМ-0,1, АМ-0,5, А-1, В1-0,5 и В1-1 было мономодальным. Радиусы частиц, на которых наблюдались пики интенсивности светорассеяния, составляют 76–263 нм в крахмале АМ-0,1, 50–115 нм в АМ-0,5, 44–115 нм в АМ-1, 138–479 нм в Bl-0,5 и 138–240 нм в Bl-1.

3.5. Характеристики TG и DTA

Нагревание крахмала широко используется в пищевой промышленности и при производстве продуктов на основе крахмала. Термическое разложение и термическая стабильность нагретого крахмала являются ключевыми проблемами как с точки зрения исследований, так и с точки зрения практики.Дегидратация и разложение молекул крахмала - два основных процесса механизмов разложения крахмала.

На первом этапе (таблица 4) молекулы крахмала теряют свою массу из-за дегидратации, которая завершилась при температуре около 100 ° C для всех образцов (рисунки 4 (а) и 4 (б)). Этот процесс связан с эндотермическим пиком на кривой ДТА (Рисунки 4 (c) и 4 (d)). По окончании дегидратации образцов крахмала каждый из них был стабильным до определенной температуры: 290 ° C для нативного крахмала, 190 ° C для АМ-0.05 и Bl-0,05, 200 ° C для AM-0,1 и Bl-0,1, 230 ° C для AM-0,5, 250 ° C для Bl-0,5, 270 ° C для AM-1 и 280 ° C для Bl-1 .


Образцы Первая стадия (%) Вторая стадия (%) Третья стадия (%) Остаток (%)

Родной 13,09 58,77 27,25 0,89
AM-0,05 15.21 51,93 29,45 3,40
AM-0,1 15,03 50,31 31,64 2,02
AM-0,5 17,54 47,54 34,78 0,14
AM-1 17,50 57,67 24,66 0,17
Bl-0,05 14,26 52,9 32,72 0,01
Bl-0.1 15,34 52,4 32,06 0,14
Bl-0,5 15,98 50,55 33,11 0,34
Bl-1 16,28 53,67 29,85 0,2

Более низкие температуры разрушения образцов модифицированных крахмалов на втором этапе, вероятно, связаны с их частично разрушенной структурой и более низкой молекулярной массой по сравнению с нативным крахмалом.

Температура окончания второй стадии дегидратации крахмала была разной для всех образцов: 330 ° C для нативного крахмала, 350 ° C для A-0,05, Bl-0,05 и A-0,1, 370 ° C для Bl-0,1, 390 ° C для AM-0,5, Bl-0,5 и Bl-1 и 430 ° C для AM-1. Вторую стадию потери массы можно объяснить разложением органического вещества с соответствующим экзотермическим пиком, видимым на кривой ДТА. Вторая стадия химической дегидратации и химической деградации имеет более высокие значения в модифицированном крахмале, чем в нативном крахмале.Этот эффект модификации ферментов может быть связан с более аэрированными структурами ядер крахмала и с более глубоким и сильным проникновением молекул воды в структуру полимера. Это вызывает более длительное и постепенное обезвоживание и более плавный ход кривой ТГ (потеря массы).

Экзотермический пик на кривой ДТА связан с тепловой энергией, выделяющейся при сгорании производных крахмала. В то время как в нативном крахмале самые высокие пики высвобождения энергии были на уровне 5 и 6 Вт / г крахмала; в модифицированном ферментом она превышала 8 Вт / г крахмала.Таким образом, эти крахмалы содержат молекулы как простой, так и более сложной структуры по сравнению с нативным крахмалом. Это подтверждается температурами начала и окончания второй стадии деструкции крахмала, которые ниже и выше, чем у нативного крахмала соответственно. Дальнейшее нагревание относительно больших сопряженных структур, в том числе ароматических структур, образованных при температуре около 600 ° C, приводит к образованию аморфного углерода. В результате третьей стадии деструкции образовались зольные остатки.В результате модификации фермента процент потери массы при температурах выше 500 ° C увеличился, что может косвенно указывать на увеличение доли высокомолекулярных остатков полисахаридов (таблица 4). Это коррелирует с результатами измерения гидродинамического радиуса частиц, что указывает на увеличение доли более крупных частиц крахмала после ферментативной обработки (рис. 3).

Модификация фермента становится одним из самых популярных методов, позволяющих получить безвредный крахмал с заданными свойствами [19–22].Объединенные результаты анализа процентного содержания амилозы / амилопектина, размера динамических радиусов и термогравиметрических характеристик показали, что обработка амилосубтилином в основном связана с гидролизом фракции амилозы картофельного крахмала (рисунки 3 и 4 и таблица 2). . Естественно, что процесс гидролиза тем интенсивнее, чем выше концентрация фермента, участвующего в модификации.

Модификация амилазой Bacillus licheniformis вызывает изменения в размерах молекул крахмала и соотношении амилоза / амилопектин, которые подтверждают наличие как фракции амилозы, так и фракции амилопектина.В то же время при использовании малых доз фермента фракция амилопектина подвергается более значительным изменениям, и ее процентное содержание уменьшается. Крахмалы В1-0,05 и В1-0,1 содержат меньшие молекулы амилозы и большие молекулы амилопектина по сравнению с нативным крахмалом. Увеличение концентрации фермента во время модификации приводит к удалению мелких гранул, в то время как фракция амилопектина крахмалов Bl-0,5 и Bl-1,0 оказалась больше по сравнению с нативным крахмалом.Увеличение размеров молекул амилопектина в крахмале Bl-0.5 и Bl-1, вероятно, связано с эффектом, обеспечиваемым ферментом сложной природы, с его аэрирующей способностью, разрывом внутренних связей и изменением архитектуры структур гранул. Более того, можно предположить, что в результате гидролиза эндо-связей амилопектина фракция амилопектина легче аэрируется в среде ДМСО.

Различия во влиянии амилозубтилина и амилазы Bacillus licheniformis на структуру гранул картофельного крахмала показаны на микрофотографиях, полученных с помощью SEM (рис. 2).Действие амилозубтилина приводит к появлению гранул с неровными краями, выемками и бороздками, которые ухудшаются по мере роста концентрации фермента. Что касается амилазы Bacillus licheniformis , то она разрушает внешние слои, которые становятся шероховатыми, но форма гранул не изменяется при малых дозах препарата. Увеличение дозы этой амилазы приводит к желатинизации гранул; в то время как набухание и отверстия визуализируются, это свидетельствует о начальном разрушении внутренних слоев гранул крахмала.Можно сделать вывод, что при одинаковой активности амилазы в амилозубтилине и ферменте Bacillus licheniformis их эффекты не совпадают, что может определяться минорной активностью мультиферментных препаратов низкой степени очистки.

Частичная обработка бактериальными препаратами увеличивает растворимость, что важно с точки зрения использования крахмалов в технологиях, не требующих критических температур. Повышение водосорбционной активности ферментативно модифицированных картофельных крахмалов также важно, что может быть объяснено как увеличенной дозой амилопектина, так и изменениями в архитектуре гранул крахмала.Снижение и сглаживание профиля ТГА, а также уменьшение диапазонов температур и температуры желатинизации показали, что произошли значительные изменения во внутренней гранулированной организации нативных и ферментативно модифицированных крахмалов. Обнаружено, что на температуру и структурные свойства различных крахмалов напрямую влияет присутствие амилозы / амилопектина [23].

4. Заключение

Обработка ферментом может снизить вязкость картофельного крахмала, одновременно увеличивая WAC и его растворимость при комнатной температуре (WSI).Изменения связаны с морфологическими изменениями, разрыхлением гранул крахмала, соответственно увеличением общей площади контакта. Наиболее целесообразна обработка ферментом Bacillus licheniformis в низких дозах, так как зерна крахмала имеют мелкозернистую структуру, оптимальную для равномерного проникновения молекул воды с последующим гелеобразованием.

Сочетание функциональных, технологических, термических и структурных характеристик крахмалов, полученных в результате модификации, показывает их пригодность для использования в качестве материалов для компонентов пищевых систем, требующих коррекции их текстурных характеристик.Такие крахмалы перспективны для методов коррекции структурных и механических свойств обезжиренных кисломолочных продуктов, таких как пудинги или обезжиренные молочные коктейли. Использование бактериальных амилолитических препаратов с низкой степенью очистки может быть рентабельным и эффективным способом получения крахмалов с модифицированными свойствами без каких-либо небиологических компонентов или воздействия высоких температур или давлений.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке Молодежных научных грантов и премий Республики Татарстан (Россия) (№ 10-79-xG / 2017) и Программы повышения конкурентоспособности Казанского федерального университета.

.

Влияние мальтодекстринов на реологические свойства паст и гелей из картофельного крахмала

В исследовании изучается влияние мальтодекстринов, осахаривавшихся в различной степени, на некоторые реологические свойства дисперсий картофельного крахмала. Характеристики склеивания, кривые текучести и механические спектры определяли для нативного картофельного крахмала и для его смесей с картофельным мальтодекстрином, имеющим эквиваленты декстрозы (DE) 10,5, 18,4 и 26,5. Результаты показали, что среднеосахаренный мальтодекстрин (DE = 18.4) дал наиболее сильный эффект, проявив себя в значительном снижении вязкости при склеивании, уменьшении кажущейся вязкости во время течения и уменьшении модулей накопления и потерь. Добавление осахаренных мальтодекстринов с высоким (DE = 26,5) или низким (DE = 10,5) содержанием оказывает заметно меньшее влияние на реологические свойства крахмала. Различия в эффектах, производимых мальтодекстринами, тесно связаны со степенью полимеризации мальтоолигосахаридов в системах.

1. Введение

Крахмал, один из наиболее распространенных полисахаридов, обладает рядом специфических свойств, которые делают его очень полезным в пищевой промышленности и других секторах экономики. Он относится к самым дешевым загустителям, текстуризаторам, наполнителям и стабилизаторам. Нагревание гранул крахмала в водной среде вызывает их склеивание. Когда они высвобождают амилозу в процессе, крахмал теряет свою специфическую зернистую структуру [1–3]. Характерная температура склеивания зависит от растительного происхождения крахмала, а также от наличия других веществ в системе.Сахара, присутствующие в суспензии крахмала, снижают активность воды в системе и стабилизируют аморфные области гранул. В результате повышается температура приклеивания крахмала и изменяются реологические свойства системы [4–7]. Чем больше этот эффект, тем выше концентрация раствора и больше молекулярная масса добавляемого вещества [3, 8, 9].

В странах с умеренным климатом, например в Польше, картофель является важным источником крахмала. Картофельный крахмал отличается от зерновых крахмалов главным образом размером и структурой гранул [10, 11], содержанием амилозы, содержанием фосфора и способом связывания фосфора, а также содержанием жира и белка [1, 12–14].Поскольку природные свойства крахмала не всегда выгодны с точки зрения технологии и применения, он часто подвергается различным модификациям, в том числе гидролизу. Такая модификация может производить мальтодекстрины, то есть углеводные полимеры, построенные из звеньев D-глюкозы, имеющие эквивалент декстрозы (DE) менее 20 [15, 16]. В Польше гидролизаты крахмала с DE от 20 до 30 называются мальтодекстринами с высоким содержанием сахаров. Благодаря своим свойствам мальтодекстрины широко применяются в пищевой промышленности [15].Один из интересных вопросов - влияние мальтодекстринов на полимеры крахмала. Например, Smits et al. [17] наблюдали, что присутствие мальтоолигосахаридов со степенью полимеризации (DP) от 2 до 5 препятствует образованию спиралей амилозы, тем самым снижая степень ретроградации пшеничного крахмала, в то время как те, у которых DP превышает 6, могут сами образовывать небольшие спирали, которые вместе -кристаллизоваться с полимерами крахмала, ускоряя тем самым ретроградацию. Об увеличении уровня ретроградации крахмала при температуре 2 ° C в присутствии высокомолекулярных мальтоолигосахаридов сообщили Ван и Джейн [18].Как обнаружили Дуран и др. [19] добавление олигосахаридов с DP от 3 до 5 задерживает желатинизацию крахмала и снижает энтальпию его ретроградации. Такое явление можно использовать для подавления черствения хлеба [17, 20–22].

Знание реологических свойств крахмальных паст и гелей имеет жизненно важное значение для пищевой промышленности и других секторов, использующих крахмал в качестве сырья [3, 22]. Поскольку в сложных пищевых системах крахмал сосуществует с широким спектром других соединений, полезно понимать влияние отдельных компонентов пищевых продуктов на свойства крахмала.Настоящее исследование было разработано для определения влияния мальтодекстринов различных эквивалентов декстрозы (называемых мальтодекстринами с низким, средним и высоким содержанием сахаров) на выбранные реологические свойства картофельного крахмала.

2. Материалы и методы

Картофельный крахмал был получен от PZZ Piła, Польша, а мальтодекстрины картофеля были предоставлены CLPZ Luboń, Польша. Мальтодекстрины осахаривались до различной степени: низкой (DE = 10,5, DP = 10,6), средней (DE = 18,4, DP = 6,0) и высокой (DE = 26.5, DP = 4,2). Эквивалент декстрозы (DE) определяли методом Лейна-Эйнона согласно соответствующему польскому стандарту (PN-EN ISO 5377: 2001). Среднюю степень полимеризации (DP) рассчитывали на основе значений эквивалента декстрозы: DP = 111 / DE.

Реологические исследования проводили при постоянной концентрации крахмала (5 г сухого веса / 100 г). Системы крахмал-мальтодекстрин получали растворением соответствующего количества мальтодекстринов (1, 2 или 3 г сухого веса / 100 г) в дистиллированной воде с последующим добавлением крахмала.

Характеристики пасты как нативного крахмала, так и смесей крахмал-мальтодекстрин определяли на вискографе Brabender, тип 801201 (Германия) с мерным стаканом 250 смг при скорости вращения 75 об / мин. Исследуемые системы нагревали, а затем охлаждали со скоростью 1,5 ° C / мин, используя следующую процедуру: повышение температуры с 25 до 96 ° C, поддержание постоянной температуры 96 ° C в течение 20 минут, снижение температуры с 96 до 50 ° C. , и поддержание постоянной температуры 50 ° C в течение 10 минут.Полученные вискограммы использовали для считывания температуры склеивания, максимальной вязкости, температуры при максимальной вязкости, вязкости при 96 ° C, вязкости через 20 минут при 96 ° C, вязкости при 50 ° C и вязкости через 10 минут при 50 ° C.

Образцы для реометрических исследований были приготовлены путем нагревания суспензии крахмала или крахмала с каждым мальтодекстрином при температуре 95 ° C в течение 30 минут при непрерывном перемешивании со скоростью 250 об / мин. Затем горячую пасту помещали в измерительный элемент реометра, расслабляли и термостатировали в течение 15 минут при температуре измерения.Кривые течения при 50 ° C получали с помощью ротационного реометра Rheolab MC1 (Physica, Германия) с системой коаксиальных цилиндров (диаметр чашки 27,12 мм, диаметр боба 25,00 мм) для диапазона скоростей сдвига 1–300 с −1 . Экспериментальные кривые описывались с помощью уравнения Гершеля-Балкли: где τ - напряжение сдвига (Па), - скорость сдвига (с -1 ), - предел текучести (Па), K - коэффициент консистенции (), а n - индекс поведения потока.

Механические спектры при 25 ° C определяли с помощью реометра Rheostress RS (Haake, Германия) с системой конус-пластина (диаметр конуса 35 мм, угол 2 °, ширина зазора 0,105 мм). Измерения проводились в диапазоне линейной вязкоупругости при постоянной деформации 0,03 в диапазоне частот 0,1–10 Гц.

Статистическая оценка проводилась путем выполнения одностороннего дисперсионного анализа и вычисления наименьшей значимой разницы (LSD) при α = 0,05.

3.Результаты и обсуждение

На рисунке 1 показаны кривые склеивания нативного картофельного крахмала и систем крахмал-мальтодекстрин, а в таблице 1 представлены характеристики пасты. Мальтодекстрины, добавленные к крахмалу, изменили его вязкость при склеивании. Изменения зависели от типа мальтодекстрина и его количества в системе. Они не оказали никакого влияния на температуру склеивания крахмала, за исключением малосахаренного мальтодекстрина, добавленного в количестве 3 г / 100 г, в этом случае эта температура незначительно (на 1.5 ° C), но значительно увеличился (Таблица 1). Смешанный с крахмалом мальтодекстрин с низкой степенью осахаривания вызывал заметное снижение пиковой вязкости, которая возрастала с увеличением содержания мальтодекстрина в системе. Кроме того, такие системы достигают максимальной вязкости при несколько более высокой температуре, чем нативный крахмал (таблица 1). Картофельный крахмал характеризуется значительно более высокими значениями пиковой вязкости по сравнению с зерновыми крахмалом, то есть за счет его высокой способности к набуханию при относительно низкой температуре [14].Присутствие мальтодекстринов в системе снижает способность крахмала к набуханию из-за ограничения количества воды, доступной для гранул крахмала, в зависимости от DE мальтодекстрина. Мальтодекстрины с низким значением DE и, следовательно, с высокими значениями DP также могут набухать в меньшей степени, чем гранулы нативного крахмала. Мальтодекстрины с высоким содержанием сахаров набухают в незначительной степени, но легче растворяются и, таким образом, загущают непрерывную фазу системы. В настоящем исследовании вязкость при 96 ° C систем, содержащих малосахаренный мальтодекстрин, была значительно снижена по сравнению с крахмальной пастой.Поддержание паст при этой температуре привело к резкому падению вязкости как нативного крахмала, так и смесей. Система с малосахаренным мальтодекстрином, добавленным на уровне 1 г / 100 г, показывала вязкость, аналогичную вязкости пасты из нативного крахмала, в то время как при более высоких уровнях мальтодекстрина вязкость систем значительно снижалась. Аналогично, при охлаждении вязкость системы, содержащей наименьшее количество малосахаренного мальтодекстрина, не отличалась от вязкости пасты из нативного крахмала, в то время как добавление большего количества мальтодекстрина приводило к снижению вязкости паст.Разницы в вязкости между системами с 2 и 3 г / 100 г мальтодекстрина не наблюдали. Падение вязкости пасты из-за добавления мальтодекстрина было наиболее выраженным для пасты со средней степенью осахаривания и было больше, когда содержание мальтодекстрина было выше (Рисунок 1 (b), Таблица 1). Более того, системы, содержащие этот вид мальтодекстрина, достигают максимальной вязкости при гораздо более низкой температуре (72,3–73,0), чем другие системы. Мальтодекстрин с высокой степенью осахаривания (рис. 1 (c), таблица 1) также значительно снизил пиковую вязкость пасты, но в гораздо меньшей степени, чем при средней степени осахаривания.Системы, содержащие 2 и 3 г / 100 г рассматриваемого мальтодекстрина, показали аналогичную вязкость. Пиковая вязкость и вязкость при 96 ° C были выше для систем с мальтодекстрином с высокой степенью осахаривания, чем для соответствующих систем с мальтодекстрином с низким содержанием сахара, в то время как после охлаждения эта картина изменилась на противоположную. Конечная вязкость крахмальной пасты является результатом структуры двухфазной гелеобразной системы, образованной после стадии охлаждения, в которой непрерывная фаза состоит из связанных линейных цепей амилозы, а дисперсная фаза состоит из фрагментов гранул крахмала, состоящих в основном из амилопектина.Процесс ассоциации линейных амилозных цепей является начальной стадией явления ретроградации. Согласно литературным данным [19, 20], малосахаренные мальтодекстрины, то есть с более высокой СП, могут участвовать в формировании структур непрерывной фазы, тогда как среднеосахарированные мальтодекстрины со средней длиной цепей слишком малы для совместного образования. гелеобразных структур; однако они имеют достаточно длинные цепи, чтобы ограничить ассоциацию амилозы и ослабить структуру системы.


Образец Температура склеивания (° C) Пиковая вязкость (BU) Температура при максимальной вязкости (° C) Вязкость при 96 ° C (BU) Вязкость через 20 мин при 96 ° C (BU) Вязкость при 50 ° C (BU) Вязкость через 10 мин при 50 ° C (BU)

NS 65,8 ± 0,3
NS / LSM 1
.

Влияние гидроксипропилирования на функциональные свойства различных сортов сладкого картофельного крахмала в Шри-Ланке

Крахмалы, полученные из разных сортов сладкого картофеля, обычно потребляемых в Шри-Ланке, были химически модифицированы гидроксипропиловым замещением для анализа изменений физико-химических свойств. Из-за модификации наблюдались значительные изменения () в уровне перевариваемости сырой нефти, тепловых свойствах и водоотделении (синерезис) крахмальных гелей (7,0% db) во время хранения в холоде и замороженном состоянии.Гидроксипропилирование значительно повысило стабильность геля, растворимость в воде, усвояемость и стабильность при хранении нативных крахмалов при хранении в холодильнике. Для дериватизированных крахмалов наблюдались пониженные энтальпии желатинизации и ретроградации, а также температура желатинизации по сравнению с нативным крахмалом. В образцах гидроксипропилированного крахмала, за исключением малазийского сорта (S5), наблюдались низкие уровни пастообразной стабильности с повышенным уровнем разрушения и пониженной вязкостью холодной пасты.Химически модифицированные крахмальные гели, хранящиеся в холодильнике, не показали синерезиса в течение двух недель цикла, а замороженное хранение показало значительно улучшенную стабильность крахмальных гелей в течение четырехнедельного цикла. Химическая модификация крахмала сладкого картофеля с замещением гидроксилом пропила может улучшить функциональные характеристики нативного крахмала, что улучшит его потенциальное применение в пищевой промышленности.

1. Введение

Крахмалы имеют широкий спектр применения как в пищевой, так и в других отраслях промышленности, таких как текстильная и косметическая.Нативный крахмал имеет ограниченное использование в процессах обработки пищевых продуктов, распределении и условиях хранения из-за преобладающих неблагоприятных характеристик. Нативные крахмалы, которые были модифицированы путем физической или химической обработки, демонстрируют значительно улучшенные функциональные свойства, которые будут иметь более широкую область применения в процессах пищевой промышленности [1]. Химически модифицированные крахмалы пищевого качества демонстрируют повышенный уровень консистенции крахмальной пасты, гладкости, прозрачности пасты, а также стабильности при хранении при низких температурах и при замораживании-оттаивании [2–4].

Реологические, морфологические и физико-химические характеристики могут быть улучшены за счет химической модификации нативного крахмала путем сшивания, замещения или реакции с кислотами или щелочами. Количество химического реагента, необходимого для достижения функциональных свойств, необходимых в крахмале, может варьироваться в зависимости от источника крахмала, типа реагента, необходимого для замены, степени замещения химического реагента в источнике крахмала и требуемого диапазона свойств. в конечном модифицированном крахмальном продукте [5, 6].Изменения происходят в структуре крахмала, и области, содержащие замещенные группы, могут быть обнаружены с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), колориметрически или с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) [7].

Гидроксипропилирование (ГП) обычно используется при химической модификации нативного крахмала из-за значительно улучшенных термических характеристик при желатинизации. Гидроксипропильные группы заменяются на нативный крахмал в присутствии щелочных катализаторов, и количество монозамещенных групп в HP крахмала пищевого качества не должно превышать 10% уровня [8].Сообщается [9], что химическое сшивание POCl 3 в крахмале сладкого картофеля в основном происходит в центральных областях гранул крахмала, а замещение, происходящее во всех гранулах, наблюдалось в [10]. Возникновение начальной дериватизации в более доступных аморфных областях с последующим постепенным продвижением к более организованным областям кристаллитов наблюдалось в [11]. Замещение групп HP может усилить свободное движение цепей крахмала в аморфных областях гранулы из-за разрывов, происходящих между меж- и внутримолекулярными водородными связями.Ослабленная структура внутренних связей в гранулах крахмала из-за дериватизированных групп HP улучшает функциональные характеристики крахмала, такие как стабильность при замораживании-оттаивании, пониженная температура желатинизации, высокие уровни пиковой вязкости и прозрачность крахмальной пасты [12, 13].

Основным источником модифицированного крахмала, используемого в пищевой промышленности в Шри-Ланке, является кукурузный крахмал, и стране приходится нести большие расходы при импорте продукта. Поэтому важно использовать альтернативные продукты, которые можно производить на месте с небольшими модификациями или без них, чтобы улучшить экономическое положение страны.Предыдущие исследования, проведенные нами с использованием этих широко потребляемых сортов сладкого картофеля в Шри-Ланке, показали очень благоприятные функциональные характеристики как в естественной, так и в физически модифицированной форме в результате гидротермальной обработки [14]. Текущее исследование направлено на изучение эффективности химической модификации посредством замещения HP тех же сортов сладкого картофеля в улучшении функциональных характеристик, что может повысить потенциальное применение в пищевой промышленности.

2. Материалы и методы
2.1. Материалы

Созревшие корни сладкого картофеля примерно через 2-3 дня после сбора урожая были случайным образом выбраны из трех разных мест в районах Дхамбулла, Гокарелла и Хорана в Шри-Ланке. Были проанализированы функциональные характеристики экстрактов крахмалов из сортов S1 (Wariyapola red), S3 (Wariyapola white), S4 (сорт Pallepola), S5 (сорт Малайзии) и S7 (CARI 273).

2.2. Экстракция крахмала

Отделение крахмала проводили по методике, описанной в [14].Свежие корни промывали, очищали от кожуры, нарезали кубиками и измельчали ​​во влажном состоянии на низкой скорости в лабораторном смесителе с водопроводной водой 1: 2 (вес / объем) в течение 2 минут и фильтровали через марлевую ткань. Остаток многократно измельчали ​​во влажном состоянии и трижды фильтровали, и суспензию оставляли на ночь для осаждения крахмала. Супернатант декантировали и осажденный остаток дополнительно очищали повторной суспензией в водопроводной воде (1: 2 мас. / Об.) С последующим отстаиванием в течение 3 часов. Очищенный крахмал сушили при 35 ° C в течение 30 часов в сушильном шкафу с принудительной подачей воздуха, просеивали через сито 300 µ мкм, герметизировали и упаковывали для анализа.

2.3. Гидроксипропилирование

групп HP заменяли на нативный крахмал в соответствии с методом, описанным в [15]. Образец крахмала с концентрацией 50 г / дб, 110 мл дистиллированной воды и 10 г Na 2 SO 4 смешивали в центрифужной пробирке. PH доводили до 11,3 с помощью 1 M NaOH и добавляли 4,5 мл 3,0% пропиленоксида для замещения, поскольку предыдущие исследования показали более эффективные уровни замещения на этом уровне [15]. Немедленно закрывают пробирку с образцом и энергично встряхивают для надлежащего перемешивания.Затем инкубировали при 35 ° C на встряхиваемой водяной бане в течение 24 ч, и реакцию останавливали, доводя pH до 5,3 с помощью 1 M HCl. Затем суспензию центрифугировали при 3000 × g в течение 10 минут, а оставшийся остаток после удаления супернатанта промывали дистиллированной водой и сушили при 35 ° C.

2.4. Набухаемость (SP) и индекс водорастворимости (WSI)

Набухаемость и WSI нативного и химически модифицированного крахмалов определялись методом, описанным в [16].В пробирку с завинчивающейся крышкой отвешивали 100 мг / дб крахмала и добавляли 10 мл дистиллированной воды. Плотно закрытые пробирки помещали в вихревой смеситель на 10 секунд для гомогенного перемешивания. Затем образцы нагревали при 85 ° C на водяной бане в течение 30 минут с периодическим перемешиванием и немедленно охлаждали до температуры окружающей среды. Образцы центрифугировали при 2000 × g в течение 30 минут, а оставшийся остаток в пробирке взвешивали (). Супернатант сушили до достижения постоянной массы () в сушильном шкафу при 100 ° C.SP и WSI рассчитывались следующим образом: где %.

2.5. Желатинизация

Термические характеристики клейстеризации и ретроградации крахмала определяли с использованием дифференциального сканирующего калориметра (DSC) (TA 2920, Newcastle, DE). Приблизительно 3 мг крахмала смешивали с 9 мкл л дистиллированной воды на алюминиевом поддоне для ДСК и выдерживали при температуре окружающей среды в течение 1 часа для уравновешивания смеси. Чашку DSC сканировали от 30 до 120 ° C со скоростью 10 ° C / мин.В качестве эталона использовали пустую чашу, и все измерения проводили в трех экземплярах. Соответствующая энтальпия (Дж / г) была выражена в пересчете на сухой вес крахмала.

2.6. Ретроградация

Гель крахмала готовили с использованием отношения крахмала к воде 1: 1 в чаше для ДСК и уравновешивали в течение 1 часа. После уравновешивания чашу для ДСК нагревали в конвекционной печи при 120 ° C в течение 10 минут для желатинизации крахмала. Чашку DSC с желатинизированным крахмалом хранили при 4 ° C в течение 24 ч для инициации процесса зародышеобразования.Перед сканированием с помощью ДСК образец выдерживали при 40 ° C в течение 7 минут. Чашку для ДСК нагревали от 30 до 120 ° C со скоростью 10 ° C / мин. Изменение (Дж / г) измеряли для трех образцов, взяв пустую чашку в качестве эталона.

2.7. Свойства склеивания

Свойства склеивания нативного и замещенного крахмалов определяли с помощью экспресс-анализатора вязкости (3D, Newport Scientific, Warriewood, Australia). Образец крахмала с приблизительной массой 2,0 г / дб был смешан с 25.5 г дистиллированной воды в канистре RVA до общей массы пробы 27,5 г (концентрация крахмала 8,1%). Общий цикл вставки был установлен на 22 минуты; гомогенизированную суспензию нагревали при 50 ° C в течение 1 минуты, а затем при 95 ° C в течение 12,5 минут. Затем образец охлаждали до 50 ° C в течение 7,5 минут и выдерживали при 50 ° C в течение 1 минуты для завершения цикла. Для всех образцов были проведены трехкратные измерения.

2.8. Усвояемость

In vitro перевариваемость крахмала нативного и HP крахмала измеряли с использованием метода, описанного в [17].500 мг крахмала помещали в центрифужную пробирку на 50 мл и добавляли 15 мл фосфатного буфера (0,15 М, pH 6,5), 30 мг CaCl 2 , 30 мг желатина и 30 мг панкреатина (Sigma Aldrich, США). . Закрытые пробирки выдерживали при 37 ° C на водяной бане со встряхиванием в течение 12 часов, и реакцию останавливали добавлением 5 мл 1% H 2 SO 4 . Расщепленную суспензию центрифугировали при 20000 × g в течение 10 минут и супернатант декантировали. Оставшийся осадок диспергировали в 15 мл 80% этанола и повторно центрифугировали в течение 5 минут.Полученный осадок сушили при 50 ° C в течение 6 ч, а затем при 80 ° C до постоянного веса. Образец взвешивали при температуре окружающей среды, и процентную потерю веса после переваривания in vitro рассматривали как грубый уровень перевариваемости крахмала. Бланк образца без панкреатина оставляли в качестве контроля для корректировки результатов.

2.9. Синерезис вареного крахмала после охлаждения и замораживания-оттаивания

Синерезис крахмальных гелей нативного и модифицированного крахмала во время холодного и замороженного хранения определяли с небольшими изменениями в методах, описанных в [17, 18].Суспензию крахмала (7% сухой основы, мас. / Мас.) Готовили с 0,1% бензоатом натрия для предотвращения микробной порчи во время повторных обработок охлаждением или замораживанием-оттаиванием. PH суспензии доводили до 6,5 0,01 М растворами NaOH или HCl и нагревали при 92,5 ° C в течение 30 минут. После охлаждения до температуры окружающей среды 10 г пасты переносили в полипропиленовые пробирки и закрывали крышками. Крахмальные пасты хранили при 4 ° C в течение 1 недели, а затем выдерживали при температуре окружающей среды в течение 6 часов и центрифугировали при 300 × g в течение 10 минут.Супернатант декантировали, взвешивали и рассчитывали в процентах от исходной массы. Этот цикл охлаждения повторяли четыре раза для всех образцов.

Крахмальные пасты хранили в морозильнике (-18 ° C) в течение 1 недели, а затем размораживали при 40 ° C в течение 2 часов для определения стабильности при замораживании-оттаивании. Оттаявшие образцы центрифугировали при 3000 × g в течение 10 минут, и после удаления супернатанта взвешивали остаток. Гели повторно замораживали после измерения вытесненной воды, чтобы повторить цикл.Все образцы крахмала были подвергнуты четырем циклам замораживания-оттаивания. Кумулятивные значения для вытесненной воды были получены после расчета каждого процента вытесненной воды из оставшегося геля. Общий синерезис рассчитывали путем добавления средних значений вытесненной воды из трех образцов после каждой обработки охлаждением или замораживанием-оттаиванием.

2.10. Статистический анализ

Все численные результаты были средними для трех независимых повторов. Данные были проанализированы с помощью одностороннего дисперсионного анализа (ANOVA) с использованием Minitab Ver 14.0. Статистическая значимость определялась с использованием критерия Тьюки.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Набухаемость, индекс водорастворимости и усвояемость

Замещенные крахмалы с HP-группами показали значительно высокий уровень набухаемости и водорастворимости по сравнению с их нативными формами во всех изученных сортах. Для химически модифицированных типов крахмала S1, S3 и S5 существенной разницы в SP и WSI не наблюдалось (таблица 1). В крахмале S7 наблюдалась сравнительно большая степень набухания, чем у нативного крахмала, из-за химической модификации.Исследования степени замещения HP показали, что заместители HP не были распределены равномерно по цепям крахмала сладкого картофеля и около 2 гидроксипропильных групп на 10 единиц глюкозы, и было высказано предположение, что более высокий уровень замещения будет иметь место в аморфных областях и периферические области кластеров крахмала [19]. Сообщалось [20], что увеличение способности к набуханию и растворимости в воде из-за гидроксипропилирования и высокого уровня молекулярного замещения групп HP сильно влияет на эти значения.


Образец Усвояемость (%) SP (г / г) WSI (%)

S1 21,7 ± 0,2 d 7,9 ± 0,1 c 1,6 ± 0,1 c
S1 * 30,9 ± 0,7 c 9,6 ± 0,5 b 4,2 ± 0,3 a
S3 21.9 ± 1,5 d 8,7 ± 0,2 c 1,8 ± 0,05 c
S3 * 40,6 ± 1,6 b 9,4 ± 0,1 b 4,4 ± 0,3 a
S4 23,5 ± 0,5 d 8,7 ± 0,1 c 1,3 ± 0,05 c
S4 * 47,3 ± 0,7 a 12,3 ± 0,1 а 3.2 ± 0,02 b
S5 23,3 ± 0,1 d 8,0 ± 0,1 c 2,1 ± 0,05 c
S5 * 41,8 ± 0,5 b 9,5 ± 0,2 b 4,6 ± 0,04 a
S7 19,3 ± 0,3 d 5,8 ± 0,1 d 0,5 ± 0,01 d
S7 * 20.6 ± 0,5 d 9,8 ± 0,1 b 2,6 ± 0,02 b

Значения, обозначенные одинаковыми надстрочными индексами в каждом столбце, не имеют существенной разницы при уровне> 0,05 .

Ослабленная внутренняя структура крахмала из-за замещенных групп HP, которые являются гидрофильными по своей природе, усиливает притяжение большего количества молекул воды в перестроенную гранулированную структуру, что вызывает раннее набухание гранул с повышенным уровнем.Высокий уровень набухания способствует быстрому разрыву гранул, что вызывает повышенный уровень выщелачивания амилозы, что положительно влияет на растворимость в воде [15]. Повышенный pH из-за щелочной обработки во время гидроксипропилирования ионизирует гидроксильные группы в цепях крахмала, тем самым разрушая водородные связи внутри молекул, что способствует увеличению набухания гранул [11, 15]. Также было замечено [15], что наличие амилозо-липидного комплекса при более высоких уровнях pH также может приводить к более высоким значениям набухания.

Уровень усвояемости нативных крахмалов находился в диапазоне 19,3–23,5%, а при дериватизации с группами HP этот диапазон увеличивался до 20,6–47,3%. Сравнительно не наблюдалось значительной разницы () в перевариваемости нативного и гидроксипропилированного крахмала S7. Это может быть связано с более низкой степенью замещения групп HP в гранулированной матрице, чем другие химически модифицированные типы крахмала, и полученная структура кристаллитов, возможно, не повлияла на ферментативную атаку крахмала типа S7.Первоначальное рентгеноструктурное исследование до лечения и после него вместе с анализом степени замещения дало бы больше доказательств в этом. Крахмалы S3, S4 и S5 показали почти двукратное увеличение усвояемости за счет дериватизации (таблица 1). Предыдущие исследования усвояемости муки этих сортов с ферментом панкреатином находились в диапазоне 36–55%, а самые низкие и самые высокие значения были показаны для сортов S1 и S7 соответственно [14]. [18] сообщил о широком диапазоне усвояемости сладкого картофеля среди различных сортов.Сообщалось [21, 22], что сырой крахмал имел плохую перевариваемость около 24% с ферментом α-амилазы, что соответствовало нашим результатам.

Наши результаты показали, что гидроксипропилирование значительно повысило уровень усвояемости нативных крахмалов у всех сортов, кроме S7. Обнаружено, что крахмалы сладкого картофеля имеют определенные зоны чувствительности к α-амилазе [23], а области, которые подвержены атаке фермента, в основном представляют собой аморфные области гранулы.Изменение кристаллической структуры гранулы путем дериватизации гидроксипропильных групп могло повлиять на предрасположенность к ферментативной деградации. Ослабленная молекулярная структура крахмала из-за перестройки в результате замены HP, возможно, расширила поверхностные каналы, чтобы облегчить проникновение большего количества ферментов, что привело к повышению уровней усвояемости in vitro и [17].

3.2. Желатинизация

Диапазон температур желатинизации () изменен с 15.5–17,1 ° C в нативном крахмале до 13,9–16,8 ° C при замене. Каждый тип крахмала показал более низкий уровень диапазона температур желатинизации, чем его нативная форма, из-за химической модификации (Таблица 2), а низкая температура начала () и конечная температура () может быть связана с изменением гетерогенности молекулярной структуры крахмала из-за подмена. Значительное снижение () максимальной температуры () желатинизации наблюдалось для всех химически модифицированных крахмалов. Снижение значений температур перехода (,, и) и энтальпии () желатинизации для крахмалов HP и дальнейшее снижение значений с повышенными уровнями молекулярного замещения сообщалось в [24].


Сорт (° C) (° C) (° C) (° C) (Дж / г)

S1 78,3 ± 1,2 a 82,0 ± 0,7 a 94,0 ± 1,1 a 15,7 ± 0,1 b 15,7 ± 0,4
S1 * 74.2 ± 0,5 b 77,8 ± 0,2 b 88,1 ± 1,8 c 13,9 ± 0,4 c 13,4 ± 0,7
S3 77,6 ± 0,4 a 81,9 ± 0,5 a 94,5 ± 1,4 a 16,9 ± 0,1 a 16,4 ± 0,7
S3 * 73,8 ± 0,7 b 78,1 ± 0,6 b 67,8 ± 1.8 c 14,0 ± 0,3 c 13,9 ± 0,2
S4 77,0 ± 0,3 a 81,8 ± 0,3 a 94,3 ± 0,9 a 17,3 ± 0,2 a 14,3 ± 0,3
S4 * 71,9 ± 0,4 c 77,2 ± 0,4 c 88,1 ± 1,3 c 16,2 ± 0,2 a 14,3 ± 0,3
S5 77.3 ± 0,6 a 80,5 ± 0,2 a 92,8 ± 1,5 b 15,5 ± 0,2 b 15,5 ± 0,6
S5 * 73,3 ± 0,6 b 76,8 ± 0,2 c 87,5 ± 2,1 c 14,2 ± 0,3 c 13,0 ± 0,4
S7 78,6 ± 0,4 a 83,6 ± 0,2 a 95,7 ± 1.8 a 17,1 ± 0,1 a 20,1 ± 0,5
S7 * 73,8 ± 0,7 b 79,4 ± 0,5 b 90,6 ± 2,0 c 16,8 ± 0,4 a 15,2 ± 0,3

= начальная температура; = пиковая температура, = конечная температура; = температурный диапазон желатинизации;
.

Смотрите также