Модифицированные крахмалы

Существуют различные физические и химические способы обработки крахмала, благодаря которым можно получать разнообразные продукта с заранее заданными свойствами.

В последнее время важное практическое значение приобретают модифицированные, или измененные крахмалы. Модификации крахмала различны в зависимости от их степени. При некоторых модификациях молекулы почти не подвергаются никакому воздействию, при других можно обнаружить значительные химические изменения. Однако обычно во всех случаях для модифицированного крахмала характерно сохранение внешнего вида, способности к набуханию, образованию клейстеризованных растворов со свойствами гидрофильных золей и т.п. При модифицировании крахмалов могут быть значительно изменены его свойства. Так, уменьшение величины молекулы крахмала достигается частичным гидролизом, обработкой химикатами, некоторой деструкцией путем сухого прогревания или замораживания и т. п. Все этом часто повышает способность крахмала к набуханию и растворению, позволяет получать так называемые набухающие и растворимые в холодной воде крахмалы. "Сшивание" молекул крахмала поперечными дополнительными связями (фосфатными или другими), наоборот, препятствует процессам набухания. Введение в молекулу крахмала алкильных радикалов (СНз-, СНз-СН2-) на место водорода (в гидроксильных группах) ослабляет межмолекулярные связи и позволяет перевести крахмал в водный раствор при обычной температуре, резко повысить его поверхностную активность. Крахмалы такой модификации могут быть использованы для изготовления пищевых продуктов с пенообразной структурой.

При производстве пищевых продуктов крахмал используют в качестве желирующего и загущающего вещества. Крахмал в этих случаях должен давать студни с достаточной прочностью, часто - прозрачностью, долго не отдавать при охлаждении и хранении воду путем синерезиса. В настоящее время в мировой практике известны и вырабатываются модифицированные крахмалы очень многих видов. Они различаются по способу приготовления и в зависимости от этого по назначению. Выпускают различные виды модифицированных крахмалов с заранее заданными свойствами.

Некоторые модифицированные крахмалы сравнительно мало отличаются по своему составу и свойствам от природного крахмала. Их основные виды - это крахмал, лишенный запаха, с измененным цветом, рассыпчатый и др.

Крахмал, лишенный запаха, в основном добавляют к порошкообразным пищевым продуктам для предупреждения их комкования, например к сахарной пудре или к детским присыпкам.

Крахмал с измененным цветом используют главным образом для технических целей в случае необходимости сохранения первоначального цвета предмета, например бумаги.

Крахмал рассыпчатый (мобильный) не комкуется, применяется в виде добавлений для того, чтобы предотвратить комкование, придать рассыпчатость продуктам, например пекарским порошкам (химическим разрыхлителям), сахарной пудре и т. д.

Наряду с ними известны многие другие модифицированные крахмалы, получаемые путем сильного изменения их природных свойств: набухающие, термически расщепленные, жидкокипящие и др.

Крахмалы набухающие находят различное применение в пищевой промышленности. Их используют как составные части различных порошкообразных композиций для приготовления соусов, кетчупов, майонезов, йогуртов, пудингов и кремов. Как загустители и стабилизаторы эти крахмалы входят в состав отделочных полуфабрикатов (начинок и др.) для тортов и пирожных, десертных блюд, сухих концентратов супов, молочных напитков. Их можно употреблять в качестве улучшителей хлеба, бисквитного теста и печенья, длительное время не черствеющих. Для их получения используют полную или частичную клейстеризацию крахмала водой при нагревании. Образующаяся студнеобразная масса высушивается.

Крахмалы термически расщепленные (декстрины) получают путем нагревания ("обжарки") природных или окисленных высушенных крахмалов выше температуры клейстеризации. Растворы декстринов обладают более низкой вязкостью, чем крахмалов. Благодаря хорошему цвету и вкусу они могут быть использованы в пищевой промышленности. В кондитерском производстве их добавляют для образования устойчивых пенообразных структур при сбивании. Некоторые композиции из декстринов и других модифицированных крахмалов пригодны как основа при получении резинистожелейных кондитерских изделий (типа жевательных конфет).

Перспективными являются методы механической обработки крахмала для его модифицирования. Энергия механического воздействия на крахмал затрачивается в основном на дезагрегацию структуры крахмальных зерен без разрушения микромолекул полисахаридов. Модифицированные умеренным ионизирующим облучением крахмалы отличаются тем, что в них наблюдается наряду с некоторой деполимеризацией также частичное "сшивание" отдельных молекул.

Крахмалы модифицированные жидкокипящие отличаются тем, что их клейстеризованные растворы в нагретом состоянии имеют значительно меньшую вязкость, чем у обычных крахмалов. Вместе с тем после охлаждения растворы их образуют студни хорошего достоинства. Получают такие крахмалы часто обработкой обычного крахмала слабой кислотой в условиях, не вызывающих гидролиза и клейстеризации крахмала. Так, для этого нагревают около 2 час при температуре, например 50° С крахмальное молочко из крахмала, содержащее около 1 % соляной кислоты. Чем дольше и интенсивнее термическая обработка, тем сильнее будет степень модификации крахмала, меньше вязкость его клейстеризованных растворов. Степень модификации обозначается условными единицами текучести. Чем выше текучесть крахмала, тем ниже его вязкость. Текучесть необработанного крахмала обычно бывает около 1, а воды-100. Модифицированный жидкокипящий крахмал готовят обычно с текучестью около -40-60.

В последнее время , еще в СССР был предложен и применен новый метод получения жидкокипящих желирующих кислотно-окисленных крахмалов. Он состоит в том, что крахмальное молочко подвергают комбинированной обработке в два этапа - сначала нагреванием в слабом растворе соляной кислоты, а затем, во втором этапе, введением в раствор окислителя (марганцевокислого калия). Процесс обработки заканчивается очень быстро -через несколько минут. Физико-химические свойства модифицированного жидкокипящего желирующего крахмала отличаются от свойств исходного крахмала. При повышении "текучести" не только значительно снижается вязкость их клейстеризованных растворов, но и несколько уменьшается температура их клейстеризации и удельное вращение. Молекулярная масса крахмала после модифицирования несколько снижается, например на 10% при умеренной модификации, на 40% - при более значительной. Прочность студня модифицированного крахмала зависит от его "текучести". При "текучести" 25-50 она часто больше, чем у исходного крахмала, а при "текучести" 70 и выше-меньше. При модифицировании разветвленные молекулы амилопектина подвергаются некоторому расщеплению с образованием длинных без ветвистости молекул, отличающихся значительной студнеобразующей способностью. Поэтому меньшие по весу, но линейные по строению молекулы, образующиеся из одной крупной, но ветвистой молекулы амилопектина, в пространственном расположении имеют большую длину, чем одна исходная молекула. В результате студни одинаковой концентрации (по весу) крахмала в последнем случае имеют более развитую структурную сетку и большую прочность. При более интенсивном модифицировании ("текучесть" 70 единиц и выше), вероятно, происходит расщепление всех молекул амилопектина и амилозы. Они становятся меньше, линейные цепи их короче, в результате чего не могут получаться студни с достаточной прочностью, как у исходного крахмала, и процесс структурообразования замедляется и сокращается. Прочность студней, содержащих 10%, модифицированного жидкокипящего картофельного крахмала, но разной "текучести" (25 и 50 единиц), может быть почти одинакова. Вязкость их клейстеризованных растворов различна. Чем больше "текучесть", тем более жидкой (менее вязкой) получается масса, содержащая крахмал, благодаря чему она при варке не пригорает к стенкам котла, быстрее уваривается, хорошо отливается.