Характеристика і властивості крохмалю.

ТЕМА 4.

ПОЛІСАХАРИДИ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ І ЇХ ВЛАСТИВОСТІ

План

4.1. Характеристика і властивості крохмалю.

4.2. Інші полісахариди харчових продуктів.

4.3. Контрольні запитання.

4.4. Рекомендована література.

Вищі полісахариди – високомолекулярні речовини, мало розчинні або нерозчинні у воді, позбавлені смаку. До них відносяться найважливіші вуглеводи, що входять до складу продуктів харчування: крохмаль, клітковина, пектинові речовини.

Полісахариди класифікують за такими ознаками.

За моносахаридним складом:

Гомополісахаріди, побудовані з одного моносахариду (глікоген, крохмаль, клітковина, хітин);

Гетерополісахаріди, що складаються із залишків різних моносахаридів (пектин, гепарин).

За характером поліглікозідного ланцюга:

- Лінійні (амілоза);

- Розгалужені (амілопектин).

За джерелами виділення:

- Тваринні - зооглікани;

- Рослинні - фітоглікани;

- Мікробні.

Залежно від біологічної функції:

- Резервні (крохмаль, глікоген);

- Структурні (клітковина, пектин та ін.).

Полісахариди називають також гліканами (від слова глікоза), а приватні назви утворюють від назви вихідного моносахарида, замінюючи суфікс оза суфіксом ан, наприклад, фруктан, галактани і т.д. На відміну від моносахаридів і олігосахаридів глікани або нерозчинні у воді або дають дуже в'язкі розчини, не мають солодкого смаку, важко виділяються з тканин, причому часто при цьому деполімеризуються і окислюються.

Найважливішими представниками глюканів є крохмаль і целюлоза.

Характеристика і властивості крохмалю.

Крохмаль (С₆Н₁₀О₅)_n.

За хімічною природою крохмаль є полімером глюкози. Хімічна формула його (С₆Н₁₀О₅). Молекулярна маса молекул крохмалю дуже велика і знаходиться в межах 10⁴…10⁸. Цей полісахарид побудований з двох складових частин – лінійної амілози та розгалуженого амілопектину.

Амілоза являє собою довгі, як правило, нерозгалужені ланцюги, в яких залишки D-глюкопіранози з’єднані a-(1®4)-зв’язками. Молекулярна маса амілози складає від 10⁵ до 10⁶.

У нативних гранулах крохмалю ланцюги амілози згорнуті в спіраль з 6…10 глюкозидними залишками на кожному витку (рис. 4.1). Завдяки такій будові розмір молекул зменшується. Амілоза легко розчиняється у розведеному лугу, в окремих органічних сполуках. Вона здатна утворювати комплекси з полярними і неполярними органічними сполуками, зокрема з довголанцюговими жирними кислотами. Амілозні драглі являють собою непрозору білу масу, незворотну за нормальних температур.

Розчином йоду амілоза забарвлюється в синій колір, обумовлений утворенням комплексного „сполучення включення” (клатрату): молекули йоду входять у канал амілозної спіралі.

Для амілози характерний перехід у свій первинний гранулоподібний стан, що має назву «ретроградація». Механізм процесу переходу цього полісахариду в кристалічний стан полягає в тому, що витягнуті лінійні молекули амілози більш вільно орієнтуються відносно інших розчинних амілозних молекул, ніж значно компактніші розгалужені молекули амілопектину. Тому ретроградація пов’язана майже виключно з амілозною фракцією.

Рис. 4.1 – Одинарна спіраль, утворена глюкозними залишками амілози в просторі: 1 – молекула амілози

Амілопектин складається з сильно розгалужених ланцюгів, які побудовані теж з a-D-глюкопіранози. Але в них, окрім зв’язків a (1®4)-типу, є в точках розгалуження a(1®6)-зв’язки, (їх 4…5 % від загальної кількості глюкозидних зв’язків), які розміщені приблизно через 20 глюкозних залишків (рис. 4.2).

Молекулярна маса амілопектину може сягати від 10⁷ і вище. Розчини амілопектину дають з йодом синьо-фіолетове забарвлення, яке обумовлює утворення як комплексних, так і адсорбційних сполук.

Унаслідок малої міцності сполук крохмальних полісахаридів з йодом вони легко розпадаються під час нагрівання або додавання лугу, при цьому синє забарвлення зникає.

Крохмаль у рослинних клітинах відкладається у вигляді зерен (гранул). У різних рослин вони відрізняються за своїми розмірами, формою, структурою шарів.

Співвідношення амілози та амілопектину у різних видів рослин відрізняються (табл. 4.1).

У той же час, вони ідентичні за своєю основною хімічною будовою (рис. 4.3).

основний ланцюг

боковий ланцюг

Рис. 4.2 – Будова молекули амілопектину

 

Таблиця 4.1 – Співвідношення амілози та амілопектину

в крохмалі різних крохмаленосіїв

 

Вид крохмаленосія	Амілоза, %	Амілопектин, %
Картопля
Пшениця
Рис	15…35	65…85
Кукурудза воскоподібна
Сорго
Овес
Горох
Банани
Яблука (плоди)

 

Згідно з цією моделлю, у центральній частині зерна знаходиться „точка росту”, навкруги якої сконцентровані кільця росту з’єднаних водневими зв’язками крохмальних полісахаридів – амілози та амілопектину. Ці шари різні за щільністю, кристалічністю та опором хімічним та ферментним діям. Вони формують структурний комплекс гранул, який складається з кристалічної і аморфної частин. Ступінь кристалічності зерен крохмалю знаходиться в межах 14…42% і залежить від співвідношення вмісту амілози і амілопектину. Короткі ланцюги в молекулі амілопектину утворюють подвійні спіралі, які формують кристалічні ламелі (кристаліти). Вільні подвійні спіралі і кристаліти створюють так звані напівкристали. Решта молекули амілози і довгі ланцюги амілопектину формують аморфну частину крохмальних зерен.

У процесі синтезу амілопектину і його кристалізації незначна кількість фосфатів залишається зв’язаною з гідроксильною групою шостого атому вуглецю. Амілозі притаманно під час утворення спіралей захоплювати ліпіди.

Граничний шар крохмального зерна, на погляд більшості дослідників, побудовано з амілопектину.

 

Амілоза

Амілопектин

Кристалічний шар

Аморфний шар

 

Рис. 4.3 – Модель утворення зерна крохмалю

 

Властивості крохмалю.

1. Водоутримуюча здатність крохмалю. Нативний крохмаль практично не розчинний у холодній воді, але через гідрофільність поглинає до 30% вологи до власної маси, незначно збільшуючись в об’ємі. Зерна крохмалю зв’язують воду в основному адсорбційно, і лише незначна частина її зв’язується мікрокапілярами. Швидкість і величина водопоглинання залежать від стану крохмального зерна. Цілі зерна крохмалю поглинають максимально 0,3…0,4 г/ г води на суху речовину, а ушкоджені – 2…3 г/ г води.

2. Гідроліз крохмалю. Під час нагрівання з водою в кислому середовищі крохмаль підлягає гідролізу за схемою:

(С₆Н₁₀О₅) _n ® (С₆Н₁₀О₅) _m ® n/2 С₁₂Н₂₂О₁₁ ® n С₆Н₁₂О₆.

Крохмаль Декстрини Мальтоза D-глюкоза

Розщеплення крохмалю під дією ферментів має назву амілолізу.

a-амілаза каталізує розрив a-1,4-глюкозидних зв’язків цього біополімеру з утворенням низькомолекулярних розгалужених олігосахаридів, невеликої кількості глюкози і мальтози. Діючи на ціле крохмальне зерно, a-амілаза атакує його, розпушуючи поверхню й утворюючи канали і борозенки, тобто неначе розколює зерно на частини.

Схематично дію a-амілази на крохмаль зображено на рис. 4.4.

Під дією цього ферменту утворюються в основному декстрини.

Для a-амілаз солоду і грибних оптимальні значення рН знаходяться в межах 4,5…5,5 і температури 55…65°С. Бактеріальні a-амілази виявляють максимальну активність при рН 6,0…7,0 і температурах 65…90°С.

b-амілаза є ферментом кінцевої дії, виявляє спорідненість до другого a-1,4-зв’язку з нередукуючого кінця лінійного ланцюга амілози і амілопектину.

На відміну від a-амілази, b-амілаза практично не гідролізує нативний крохмаль.

Рис. 4.4 – Схема дії a-амілази на амілозу та амілопектин

Клейтеризований крохмаль гідролізується нею з утворенням мальтози в b-конфігурації. Якщо гідролізу підлягає амілоза, то гідроліз іде повністю до мальтози.

У разі гідролізу амілопектину процес розщеплення проходить значно меншою мірою. Він призупиняється на передостанньому a-1,4-зв’язку, який межує зі зв’язком a-1,6. У гідролізаті накопичується 54…58% мальтози, решту складають високомолекулярні декстрини, які містять значну кількість a-1,6-зв¢язків – так звані b-декстрини (рис. 4.5).

Оптимальні умови дії b-амілази: рН 4,2; температура 50°С. Іони кальцію інгібують дію ферменту.

Ні a-, ні b-амілази окремо не можуть повністю гідролізувати крохмаль. За одночасної дії обох цих ферментів крохмаль гідролізується на 95%.

Рис. 4.5 – Схема дії b-амілаз на амілозу та амілопектин

Амілоглюкозидаза (глюкоамілаза) у крохмалю розщеплює a-1,4-, a-1,6-глікозидні зв’язки. Причому швидкість гідролізу a-1,4-зв’язків у 15 разів більша, ніж a-1,6-зв’язків. Єдиним продуктом гідролізу на всіх стадіях є b-глюкоза.

Залежно від оптимальних значень рН відрізняють кислі (рН 3,5…5,6) і нейтральні глюкоамілази. Оптимальна температура дії глюкоамілаз коливається в межах 45…60°С.

Оцінювати ступінь гідролізу крохмалю амілазами можна за забарвленням його розчину з йодом. На перших стадіях гідролізу одержують декстрини, які мало відрізняються від крохмалю за розмірами молекул і за властивостями. Із йодом вони дають синє або фіолетове забарвлення. У процесі подальшого гідролізу молекулярна маса декстринів знижується, від йоду вони починають забарвлюватись у темно-бурий, потім – у червоний колір і нарешті перестають давати реакцію з йодом. Відповідно до властивостей відрізняють такі види декстринів, що наведені в табл. 4.2.

Таблиця 4.2 – Види декстринів, що утворюються під час гідролізу

крохмалю

Декстрини	Молекуляр-на маса	Колір з йодом	Розчинність	Спосіб осадження
Аміло-декстрини	10 000	Фіолетово-синій	У 25% спирті	40% спиртом
Еритро-декстрини	6 000	Червоно-бурий	У 55% спирті	65% спиртом
Ахро-декстрини	3 000	Не забарвлю-ються	У 70% спирті	Гарячим спиртовим розчином
Мальто-декстрини	від 700 і нижча	Не забарвлю-ються	–	–

 

3. Піроліз крохмалю. У результаті термічної обробки сухого крохмалю протікають складні перетворення, які представлені рядом хімічних реакцій. На перших етапах (до 130°С) відбувається втрата в ньому всієї капілярної і частини зв’язаної вологи. Подальше підвищення температури призводить до прискорення розщеплення полісахаридних молекул, необерненого відділення води, зміни структури вуглеводів за рахунок утворення нових a- та b-зв’язків, тобто має місце реакція рекомбінації. Першим кроком таких перетворень є утворення левоглюкозану (рис. 4.6).

Рис. 4.6 – Механізм утворення левоглюкозану

4. Клейстеризація крохмалю. Під час нагрівання крохмалю у воді відбувається утворення клейстеру – дисперсія набряклих крохмальних зерен у воді та розчинених фракцій амілози та амілопектину.

Набрякання і клейстеризація – це одна з найважливіших властивостей крохмалю, від якої залежить вихід, об’єм, консистенція продуктів на його основі. Він набрякає, поглинаючи велику кількість розчинника і значно збільшуючись в об’ємі.

Під час нагрівання крохмальної суспензії до 50…60°С відбувається обмежене і зворотне поглинання води зернами крохмалю. Зерна стають прозорими. Під час видалення води обережним висушуванням властивості крохмалю не змінюються: зберігається форма, шаруватість зерен, подвійне променезаломлення ними поляризаційного світла.

Подальше нагрівання до температур 80…90°С призводить до необоротного сильного набрякання, яке супроводжується збільшенням об’єму зерен у декілька разів, втратою шаруватості, переходом у розчин низькомолекулярної фракції амілози.

Нагрівання вище 100°С викликає розпад зерен. При цьому клейстер являє собою розчин полісахаридів (амілози і амілопектину), в якому дисперговано фрагменти зруйнованих зерен.

Ступінь набрякання залежить від температури середовища та співвідношення води і крохмалю.

Зважаючи на відмінності температурних інтервалів клейстеризації, властивості крохмалів різних видів значно відрізняються. Так, температури початку і завершення клейстеризації крохмалю відрізняються на 5…15°С, що обумовлено як розміром та будовою зерен, так і складом полісахаридів крохмалю.

Сахароза має велику гідратаційну здатність, тому в трикомпонентній системі крохмаль-вода-сахароза вона зв’язуватиме молекули води, запобігаючи їх адсорбуванню на поверхні та набряканню крохмальних зерен.

Збільшення концентрації сахарози сприяє уповільненню протікання клейстеризації крохмалю. Зі збільшенням концентрації в’язкість клейстерів збільшується, проте міцність утворених крохмалем драглів знижується.

Вплив інших цукрів, наприклад D-глюкози, менший, ніж сахарози, оскільки кількість молекул води, що зв’язується гідроксильною групою цього дисахариду значно більша.

В’язкість крохмальних клейстерів зменшується зі зниженням рН.

Така закономірність пояснюється гідролітичною дією іонів Н⁺ на крохмальні полісахариди. Для виготовлення асортименту продукції з низьким значенням рН використовують модифіковані крохмалі.

У багатокомпонентних крохмалевмісних системах (часто одноразово) присутні кислоти і цукри. У цьому випадку впливу кислоти деякою мірою запобігає висока концентрація цукру, яка інгібує набрякання зерен крохмалю. Додавання до підкислених клейстерів значної кількості сахарози уповільнює гідроліз, що відбувається через високу її гідратаційну здатність, а через це – недостатнє зв’язування води зернами крохмалю.

Хлорид натрію навіть у незначних концентраціях знижує в’язкість крохмального клейстеру.

Більша частина поверхнево-активних речовин підвищує температуру досягнення максимальної в’язкості, проте ці речовини стабілізують клейстер під час зберігання.

Білки є або натуральними супутниками крохмалю в природних системах, або їх додають у вигляді молока та яєць. Вони виказують стабілізуючий вплив на крохмальні клейстери.

Кількість води в системі також впливає на процес клейстеризації крохмалю. Для повної клейстеризації крохмальних зерен потрібне співвідношення крохмаль:вода – 1:10. У тістовій заготовці під час випікання булочних виробів процес клейстеризації значно відрізняється, оскільки води в системі в три рази менше, ніж потрібно.

Процес клейстеризації в тістовій заготовці сприяє утворенню сухої та еластичної м’якушки в виробах.

Властивості крохмальних клейстерів:

1. Прозорість клейстерів. Властивість прозорості оклейстеризованих крохмальних клейстерів використовується для ідентифікації та характеристики крохмалів. Так, клейстери з бульбових культур мають прозору безкольорову желеподібну консистенцію, із зернових – непрозору молочно-білу пастоподібну. Клейстер кукурудзяного амілопектинового крохмалю за властивостями ближчий до картопляного. Прозорість клейстерів крохмалю залежить від присутності інших речовин. Так, цукор значно збільшує цей показник.

Поверхнево-активні речовини суттєво підвищують прозорість клейстерів. А харчові емульгатори, такі, як гліцеринмоностеарат, роблять клейстери непрозорими. Білкові речовини, що присутні разом з крохмалем у багатьох харчових продуктах, зменшують прозорість клейстерів.

2. Драглеутворююча здатність клейстерів. Крохмальні клейстери в концентраціях, починаючи від 4%, протягом певного часу здатні утворювати драглі. Для одержання желеподібної консистенції застосовують картопляний крохмаль або інші бульбові крохмалі, а для виготовлення в’язких пастоподібних мас – кукурудзяний або інші зернові крохмалі.

Під час зберігання або заморожування в драглях відбувається відшаровування води й ущільнення структури самих драглів. Для одержання стійких до синерезису драглів використовують амілопектинові крохмалі, зокрема воскоподібної кукурудзи, або модифіковані.

3. Наявність присмаку “сирого зерна”в клейстерах. Органолептичні показники якості оздоблювальних напівфабрикатів, що виготовлені з крохмалевмісної сировини, залежать від смакових характеристик крохмалю.

“Крохмальний” смак або смак “сирого зерна” викликають невуглеводні компоненти гранул крохмалю. Цей смак послаблюється під час варіння і може бути повністю замаскований іншими смаковими речовинами.

Менш виражений крохмальний смак бульбових та амілопектинових крохмалів може бути результатом меншого вмісту в них ліпідів.

4. Плівкоутворююча здатність клейстерів. Крохмальні клейстери, особливо багаті на амілозу, утворюють міцні плівки з низькою кисневою проникністю. Для цього використовують спосіб екструдування крохмалю з пом’якшувачами, пластифікаторами за температур у межах 150…200ºС та застосуванням приблизно 30% пластифікатора до ваги полімеру. Існує спосіб одержання плівок крохмалю із гарячих водяних розчинів за підвищеної температури (150ºС) і тиску. Диспергування полісахаридів крохмалю проходить швидко і повністю. Плівки, отримані з крохмалю, аморфні, ступінь кристалізації змінюється залежно від умов формування плівки. Механічні властивості плівок з амілопектину мають більш ламкий характер, ніж з амілози.

5. Ретроградація клейстерів. Крохмальні клейстери під час зберігання або охолодження піддаються старінню (ретроградації – це процесу, який полягає в переході амілози й амілопектину з обводненого, клейстеризованого стану в кристалічний. Тобто у процесі старіння з часом амілоза й амілопектин утрачають водневі зв’язки з молекулами води. Вода із зв’язаної перетворюється на вільну. Полісахариди крохмального зерна притягуються, утворюють водневі зв’язки між собою, ущільнюються, що приводить до набуття ними кристалічної структури, притаманної нативним зернам крохмалю.

У випечених напівфабрикатах, у яких оклейстеризовані лише поверхневі шари зерен крохмалю, процес ретроградації відбувається швидко. Відомо, що розчини амілопектину ретроградують значно повільніше за амілозу. Ретроградацію полісахаридів можна частково зупинити нагріванням.

Під час заморожування і відтавання крохмальних клейстерів змінюється консистенція, спостерігається відшаровування рідини від драглів. Проте властивість набряклих крохмальних зерен утворювати під час заморожування та відтавання у водяному середовищі губчату структуру коацерватів небажано, якщо крохмалевмісні напівфабрикати та вироби припускається зберігати в замороженому стані. Запобігти цим негативним явищам можна за допомогою певних заходів. Так, для виготовлення кондитерської продукції можна використовувати крохмаль воскоподібної кукурудзи, що містить 100% амілопектину, або крохмалефосфати (моноамілоортофосфорний ефір).

Вирішальним чинником для приготування стабільної за умов заморожування та відтавання дисперсії є те, що крохмальні зерна мають бути повністю дисперговані шляхом інтенсивного гомогенізування й одразу ж заморожені за температури, нижчої –20°С. Температура відтавання має швидко змінюватись від –2 до +1°С. Ці умови застосовуються також для визначення поведінки крохмалю під час заморожування та розморожування.

Модифіковані, розщеплені і похідні крохмалю. Поряд з натуральними крохмалями широко застосовують крохмалепродукти, одержані в результаті модифікування та розщеплення перших унаслідок хімічної, фізичної, біологічної або комбінованої дії, а також похідні крохмалю.

Вони широко використовуються під час одержання випечених та оздоблювальних напівфабрикатів як загущувачі, стабілізатори, емульгатори, є носіями, що підсилюють заданий смак та аромат; відрізняються підвищеною стабільністю та прозорістю клейстерів, здатністю утворювати міцні плівки.

Використання вказаних крохмалепродуктів обумовлено обмеженим спектром властивостей нативних крохмалів, а саме: неналежна в’язкість клейстерів, низька стабільність останніх за підвищеної температури, кислотності середовища, швидке старіння під час зберігання клейстерів або заморожування-розморожування.

Модифіковані крохмалі

Резистентні крохмалі. За високотемпературної технологічної обробки крохмалів зернових культур можуть утворюватись так звані резистентні крохмалі, які відрізняються низьким ступенем атакованості ферментами травлення та нижчим ступенем засвоюваності в організмі людини. Вони виявляють властивості речовин-пробіотиків, знижуючи ризик низки захворювань. Ці крохмалі виказують різноманітні позитивні фізіологічні ефекти на організм, що дозволяє віднести їх до важливих природних інгредієнтів продукції оздоровчої дії. Резистентні крохмалі можуть бути використані в технології східних солодощів (наприклад, лукумів збивних) для підвищення стабільності піни і збільшення в’язкості розчину, що збивається.

Пористі крохмалі. Крохмаль, що диспергований у водних системах за відповідних умов заморожування та відтавання, піддається необоротним перетворенням: утворюється нерозчинний у воді пористий крохмаль. Він характеризується високою всмоктуючою здатністю і структурою, яка подібна до структури випеченого хліба.

Розщеплені крохмалі. Їх частіше за все одержують термічною або механічною обробкою, дією кислот, окислювачів, солей, амілаз, використанням опромінення, ультразвуку, g-променів, бомбардуванням електронами. При цьому молекули крохмалю піддаються деструкції, що призводить до зменшення молекулярної маси, появи нових внутрішньо- і міжмолекулярних зв’язків.

Для розщеплених крохмалів характерні підвищена стабільність властивостей під час зберігання, низька в’язкість, більша прозорість клейстерів.

Серед існуючих видів цих крохмалів найбільш поширені крохмалі, гідролізовані кислотою, окислені та набрякаючі крохмалі, декстрини.

Гідролізовані крохмалі. Для гідролізу використовуютьсоляну або сірчану кислоти, а також амілолітичні ферменти. За зовнішнім виглядом зерна цього крохмалю не відрізняються від зерен нативного, але їх кристалічність є більш вираженою. Розщеплення полісахаридних ланцюгів під дією соляної або сірчаної кислот відбувається по a-1,4-звязках під час нагрівання суспензії крохмалю нижче його температури клейстеризації. При цьому молекули амілопектину стають менш розгалуженими, що сприяє утворенню більш прозорих клейстерів, які мають низьку в’язкість при високому вмісті сухих речовин. Гарячі клейстери, навіть концентровані, є рідкими, а під час охолодження твердішають, утворюючи еластичні драглі. Гідролізований крохмаль використовують як сировину під час виготовлення желе для оздоблення тістечок та тортів.

Окислені крохмалі. Модифіковані крохмалі цього типу за зовнішнім виглядом не відрізняються від нативних. Їх виробляють під дією на зерна крохмалю гіпохлоритів, перманганатів, перекисів, йодної кислоти, її солі, броматів та інших сполук. Окислення відбувається в присутності певної кількості води за різних значень рН і температури, яка не викликає клейстеризації. За умови застосування окислювачів відбувається гідролітичне розщеплення глюкозидних зв’язків з утворенням альдегідних груп, окислення спиртових груп в альдегідні, а потім і в карбоксильні. Залежно від витрат реагенту змінюється ступінь окислення крохмалю.

Усі окислені крохмалі використовуються як желюючий компонент для виготовлення оздоблювальних напівфабрикатів під час виготовлення кондитерських виробів, а також під час виробництва булочної продукції для надання еластичності м’якушці та запобігання черствінню.

Широкого розповсюдження набули набрякаючі крохмалі, що готуються шляхом попередньої клейстеризації водної суспензії крохмалю і подальшого висушування клейстеру в тонкому шарі на парових барабанних вальцьових сушилах. Зміна властивостей після такої обробки відбувається в основному внаслідок двох процесів: деструкції гідратованих молекул полісахаридів крохмалю під дією механічних зусиль і перебудови структури (реасоціації) крохмалю в результаті дегідратації тонкої плівки клейстеру під час висушування.

Набрякаючі крохмалі, контактуючи з водою, поглинають її значно більше, ніж нативний крохмаль, сильно збільшуючись при цьому в об’ємі; вони відрізняються підвищеною розчинністю в холодній і теплій воді – «інстант-крохмалі».

Набрякаючі крохмалі використовують для виготовлення начинки для пирогів, як загущувач та стабілізатор під час виробництва тортів та тістечок.

Екструзійні крохмалі. Це – крохмалепродукти, які за своїми властивостями відносяться до групи набрякаючих, а за методом обробки – до підданих вологотермомеханічній дії за температур клейстеризації. У ході обробки продукт набуває іншої структури, стає крихким, при контакті з водою набрякає і частково розчиняється.

Екстудовані крохмалі відрізняються збільшеною вологоутримуючою здатністю. Застосовуються вони як загущувачі під час виготовлення оздоблювальних напівфабрикатів для борошняних кондитерських виробів.

Похідні крохмалю

Складні ефіри крохмалю одержують під час взаємодії реакційноздатних груп крохмальних полісахаридів (кінцевих редукуючих, спиртових при С₂, С₃ та С₆) з відповідними хімічними реагентами.

Здатність цих груп вступати в реакції заміщення з різними органічними і неорганічними сполуками використовують для виробництва низки модифікованих крохмалів, що мають назву «зшитих» або поперечнозв’язаних, через уведення між двох поряд розташованих полісахаридних ланцюгів поперечного зв’язку або містка.

За рахунок зміни хімічної структури помітно підвищуються такі властивості клейстеризованих продуктів, як в’язкість, стабільність, плівкоутворююча здатність, стійкість до ретроградації, механічного та теплового впливу.

До заміщених крохмалів відносять: монокрохмальфосфати, дикрохмальфосфати, ацетильовані, оксиалкільовані та зшиті крохмалі.

Монокрохмальфосфати – це ефіри, в яких одна гідроксильна група глюкозного залишку етерифікована однією з кислотних груп залишку фосфорної кислоти та її солей. Монокрохмальфосфати готують нагріванням крохмалю з водорозчинними фосфатами, солями орто-, піро- або метафосфорної кислоти. За способом обробки розрізняють крохмалі марки А та Б.

Монокрохмальфосфати утворюють стабільні клейстери з підвищеною прозорістю, стійкістю до заморожування, відтавання. Вони мають максимальну в’язкість за температури 65°С. Після досягнення максимуму в’язкість клейстеру різко падає.

Крохмалі марки А використовують для виготовлення борошняних кондитерських виробів, зокрема бісквітного напівфабрикату, печива, вафельного напівфабрикату; марки Б – для стабілізації та загущення масляних кремів, а також виготовлення інших напівфабрикатів, які зберігаються в охолодженому та замороженому станах.

Дикрохмальфосфати – це ефіри, в яких відбулась взаємодія гідроксидів глюкозних залишків різних ланцюгів з двома кислотними групами фосфорної кислоти та її солей.

Для їх виготовлення використовують триметафосфат натрію, хлорокис фосфору, п’ятихлористий фосфор або тіохлорид фосфору.

Дикрохмальфосфати утворюють стабільні клейстери, стійкі до нагрівання, механічного впливу та дії кислот. Клейстери відрізняються низькою прозорістю і нетягучою, короткокрапельною консистенцією.

Клейстери цих крохмалів мають максимальну в’язкість за температури 75°С, яка у разі охолодження сильно зростає.

Указані крохмалі підвищують якість оздоблювальних напівфабрикатів, надають блискучої поверхні випеченим виробам.

Ацетильовані крохмалі. Для приготування цих видів ефірів крохмалів використовують льодяну оцтову кислоту, оцтовий ангідрид та інші реагенти. Під час їх виготовлення відбувається не лише утворення складного ефіру, але й деструктивне розщеплення крохмалю.

Температура клейстеризації клейстерів указаних крохмалів нижча, а в’язкість вища, ніж вихідної сировини. Вони зберігають свої властивості за низьких значень рН, високих температур, за механічної дії. Такого типу крохмалепродукти добре зберігаються під час заморожування та відтавання. Поперечні зв’язки підвищують стійкість клейстерів до дії високих температур, перемішування та низьких значень рН.

Ацетильовані крохмалі використовують під час виготовлення випечених виробів.

Оксиалкільовані крохмалі. У промислових умовах виробляють два види ефірів крохмалів цього типу – оксиетил- і оксипропілкрохмалі. Етерифікації піддають крохмаль за температури, нижчої точки його клейстеризації, використовуючи окис етилену або окис пропілену. Реакцію проводять у лужному середовищі.

Уведення в крохмаль оксиалкільних груп навіть за умови низького ступеня заміщення знижує температуру клейстеризації крохмалю, збільшує швидкість набрякання і диспергування зерен під час нагрівання, підвищує прозорість клейстеру, знижує його драглеутворюючу здатність і підвищує стійкість до ретроградації, до дії кислот, слабких окислювачів.

Оксиалкільовані крохмалі застосовують для приготування начинок, загущування кремів, поліпшення консистенції випечених виробів.

Зшиті крохмалі. Під час одержання цього виду крохмалю утворення поперечних зв’язків між його полісахаридними ланцюгами проводять за допомогою хлорокису фосфору, епіхлоргідрину, триметафосфату натрію або біфункціональних сполук.

Уведення поперечних зв’язків приводить до зміцнення тривимірної сітки клейстерів крохмалю, підвищує їх стійкість до механічного впливу, теплової обробки, знижує розчинність. Збільшення числа поперечних зв’язків може зробити крохмаль нерозчинним у воді під час нагрівання.

Застосовують такі крохмалі для виготовлення продукції, де потрібно підвищити стійкість полісахаридних ланцюгів до руйнування в результаті теплового або механічного впливу.