Какой бывает крахмал. Особенности, полезные свойства и химический состав крахмала

Безвкусный аморфный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Под микроскопом видно, что это зернистый порошок; при сжатии порошка крахмала в руке он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц.

Энергетическая ценность 100 г крахмала (в ккал/кДж): картофельного -299/1251; кукурузного - 329/1377. Крахмал хорошо усваивается организмом.

Основные виды крахмала: картофельный -- получают из клубней картофеля, образует вязкий прозрачный клейстер; кукурузный -- молочно-белый непрозрачный клейстер, имеет невысокую взякость, с запахом и привкусом, характерными для зерна кукурузы; пшеничный -- обладает невысокой вязкостью, клейстер более прозрачный по сравнению с кукурузным.

Амилопектиновый крахмал получают из восковидной кукурузы. Клейстер из такого крахмала обладает хорошей вязкостью и влаго-удерживающей способностью. С раствором йода амилопектиновый крахмал дает характерное красно-коричневое окрашивание.

Высокоамилозный крахмал получают из высокоамилозных сортов кукурузы. Такой крахмал применяется в виде прозрачных пленок и съедобной пищевой оболочки в пищевой промышленности.

Кроме традиционных видов сырья (Картофеля, кукурузы, пшеницы) для производства крахмала в некоторых регионах используют и такие виды крахмалосодержащего сырья, как ячмень, рожь, рис (рисовая дробленка), горох.

В горячей воде набухает (растворяется), образуя коллоидный раствор -клейстер. В воде, при добавлении кислот (разбавленная H2SO4 и др.) как катализатора, постепенно гидролизуется с уменьшением молекулярной массы, с образованием т. н. «растворимого крахмала», декстринов, вплоть до глюкозы.

Молекулы крахмала неоднородны по размерам. Крахмал представляет собой смесь линейных и разветвлённых макромолекул.

При действии ферментов или нагревании с кислотами подвергается гидролизу. Уравнение:

Крахмал - растительный полисахарид со сложным строением. Он состоит из амилозы и амилопектина; их соотношение различно в различных крахмалах (амилозы 13 - 30%; амилопектина 70 - 85%).

Амилоза и амилопектин (их свойства приведены в таблице 1) в растениях формируются в виде крахмальных зерен, структура которых до конца не выяснена.

Таблица 1. Свойства амилозы и амилопектина

Крахмал является важным компонентом пищевых продуктов, исполняя роль загустителя и связывающего агента.

В одних случаях он присутствует в сырье, которое перерабатывается в пищевые продукты (например, хлебобулочные изделия).

В других его добавляют для придания продукту тех или иных свойств - он используется широко при производстве пудингов, концентратов супов, киселей, соусов, салатных приправ, начинок, майонеза; один из компонентов крахмала - амилоза используется для пищевых оболочек и покрытий.

К основным физико-химическим свойствам крахмала, имеющим большое значение для пищевых продуктов относятся способность крахмала к клейстеризации, вязкость клейстеризованных растворов и их способность давать студни.

Неповрежденные крахмальные зерна нерастворимы в воде, но могут обратимо впитывать влагу и легко набухают. Увеличение диаметра зерен при набухании зависит от вида крахмала. Например, для обычного кукурузного крахмала - 9,1%, для восковидного - 22,7%.

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

В первой фазе нагревания вода медленно и обратимо поглощается зернами крахмала, причем происходит их ограниченное набухание.

Вторая фаза характеризуется тем, что зерна быстро набухают, во много раз увеличиваясь, поглощая большое количество влаги и быстро теряя двойное лучепреломление, т. е. свою кристаллическую структуру.

При этом вязкость крахмальной суспензии быстро возрастает, и небольшое количество крахмала растворяется в воде.

В третьей фазе набухания, протекающей при повышенных температурах, зерна становятся почти бесформенными мешочками, из которых вымылась наиболее растворимая часть крахмала.

Как правило, большие крахмальные зерна клейстеризуются при более низкой температуре, чем мелкие.

Температуру, соответствующую разрушению внутренней структуры крахмальных зерен, называют температурой клейстеризации. Она зависит от источника получения крахмала (табл. 2).

Таблица 2. Зависимость температуры клейстеризации крахмала от источника получения

Вязкость крахмальных клейстеров имеет очень важное практическое значение. При этом вязкость амилопектиновой фракции выше, чем амилозной, вследствие своего ветвистого строения молекулы амилопектина (внутреннее трение, у растворов с такими объемистыми молекулами больше).

Кривые вязкости, полученные на ротационном вискозиметре, показывают, что сначала увеличение температуры ведет к крутому подъему вязкости, что связано с набуханием крахмальных зерен.

Затем набухшие крахмальные зерна разрываются и дезинтегрируют, вызывая падение вязкости (рис. 1). Наклон кривых сильно различается для различных краxмалов.

Пищевые кулинарные изделия, получаемые из крахмала (соусы, подливки, кисели и пр.), должны обладать необходимой вязкостью.

Чем большую вязкость имеет клейстер, содержащий определенное количество крахмала, тем меньше его надо расходовать для получения продуктов с требуемой вязкостью.

Картофельный крахмал дает клейстеры со значительно большей (в среднем) вязкостью, чем кукурузный.

Для получения клейстеров с одинаковой вязкостью нужно брать разные количества того или иного крахмала.

Рис. 1.

Клейстеризация крахмала, вязкость крахмальных растворов, характеристика крахмальных гелей зависят не только от температуры, но и от вида и количества других присутствующих компонентов. С этим необходимо считаться, поскольку в процессе производства пищевых продуктов крахмал находится в присутствии таких веществ, как сахар, белки, жиры, пищевые кислоты и вода.

На клейстеризацию крахмала при производстве пищевых продуктов оказывают влияние и липиды - триглицериды (жиры, масла), моно- и диглицериды. Жиры, которые могут давать комплексы с амилозой, тормозят набухание крахмальных зерен. Вследствие этого в белом хлебе, в котором мало жира, 96% крахмала обычно полностью клейстеризовано. При производстве пекарских изделий эти два фактора (большие концентрации жира и низкая аw) вносят большой вклад в неклейстеризацию крахмала.

Моноглицериды жирных кислот (С16 - С18) приводят к увеличению температуры клейстеризации, увеличению температуры, соответствующей пику вязкости, уменьшению силы геля. Это связано с тем, что компоненты жирных кислот в моноацилглицеридах могут образовывать соединения включения с амилозой, а, возможно, и с длинными внешними цепями амилопектина.

Кислоты присутствуют во многих продуктах, где используется крахмал в качестве загустителя. При низких рН (салатные приправы, фруктовые начинки) имеет место значительное снижение пика вязкости крахмальных клейстеров и быстрое снижение вязкости при нагревании.

Поскольку при низких рН имеет место интенсивный гидролиз с образованием незагустевающих декстринов, необходимо, чтобы избежать кислотного разжижения, использовать в качестве загустителя в кислых продуктах модифицированные поперечно-сшитые крахмалы.

Студнеобразующая способность проявляется при достаточном содержании крахмала в клейстерах, а образование и свойства студней из них зависят, в основном, от амилозной фракции. Известно, что студни образуются в тех случаях, когда молекулы имеют цепочное (линейное) строение.

Образование студней используется, например, при изготовлении киселей, запеканок, конфет, колбас и др.

Свойства крахмальных студней зависят от концентрации крахмала, продолжительности выстойки и других факторов. Прочность студней быстро возрастает при их хранении и выстойке, причем наиболее быстро у концентрированных студней.

Студни из крахмалов разных видов по своим свойствам не одинаковы.

Студни, изменившие первоначальную прочность во время хранения, после вторичного нагревания приобретают ее снова, т. е. явления структурообразования обратимы при нагревании, причем у рисовых и пшеничных крахмалов наблюдается полная обратимость, а у картофельных - ограниченная.

У крахмальных студней, особенно из картофельного крахмала, с течением времени наблюдается синерезис, проявляющийся в том, что в результате уплотнения гелевой структуры выделяется свободная вода на поверхности.

В молекуле крахмала имеется много свободных гидроксильных групп, которые способны вступать в химические реакции со многими соединениями и давать эфиры и различные производные. На этом основано получение различных модифицированных его производных.

Модифицированные, или измененные, крахмалы, обладающие новыми свойствами, находят все большее и разнообразное применение в различных отраслях пищевой промышленности.

Модифицированные крахмалы имеют, как правило, такой же внешний вид, как и обычный (нативный) крахмал. Однако, воздействуя на него различными физическими, химическими и биологическими реагентами, изменяющими направленно такие его свойства, как растворимость, вязкость, прозрачность, стабильность клейстеров и другие физико-химические параметры, получают крахмалы с удивительными свойствами. Крахмалы, свойства которых изменены в результате специальной обработки, называют модифицированными крахмалами.

Основными превращениями, которые претерпевают крахмалы:

1. Расщепление (деполимеризация) полисахаридных компонентов крахмала с сохранением или без сохранения зернистой структуры.
2. Увеличение количества существующих или появление новых функциональных групп, перестройка структуры полисахаридных цепей в результате трансгликолизирования.
3. Потеря зернами крахмала первоначальной структуры и приобретение ими после дегидратации новой структуры.
4. Взаимодействие гидроксильных групп крахмала с различными химическими веществами с образованием эфирных связей и присоединением их остатков.
5. Одновременная полимеризация блоков частичного гидролиза крахмала и других мономеров (сополимеризация) с образованием новых соединений.

Модифицированные крахмалы могут быть получены путем одного из указанных превращений или в результате двух и более превращений, протекающих одновременно или последовательно.

Набухающие крахмалы получают полной или частичной клейстеризацией нативного или модифицированного крахмала в воде при нагревании с последующим высушиванием клейстера и измельчением. Они способны набухать в холодной воде, полностью или частично переходить в растворимое состояние. Набухающие крахмалы вводят в сухие смеси мороженного, пудингов, кремов и других изделий быстрого приготовления.

Крахмал, модифицированный кислотой, получают при нагревании слабо подкисленной водной суспензии крахмальных зерен до температуры 45 - 50 °С. В зернах ослабляются межмолекулярные связи и происходит частичное расщепление гликозидных связей. Молекулы амилопектина становятся менее разветвленными, вследствие чего крахмал дает более прозрачные студни. Этот крахмал практически нерастворим в холодной воде, но хорошо растворим в кипящей воде. Для этого крахмала, по сравнению с исходным, характерна более низкая вязкость горячих клейстеров, уменьшение силы геля, увеличение температуры клейстеризации. Крахмал, модифицированный кислотой, широко применяют в пищевой промышленности: кукурузный и пшеничный - для приготовления конфет, рахат-лукума и других кондитерских изделий; картофельный - для пудинговых смесей.

Этерифицированные крахмалы. Известно, что крахмал может быть подвергнут этерификации. В пищевой промышленности чаще применяют крахмалофосфаты - эфиры крахмала и солей фосфорной кислоты. Их используют в качестве загустителей, стабилизаторов, эмульгаторов, не имеющих запаха и вкуса

Монофосфаты получают при нагревании крахмала с водорастворимыми фосфатами, солями орто-, пиро- или метафосфорной кислоты в течение 1 - 6 ч при повышенной температуре (обычно 50 - 60 °С). По сравнению с обычным крахмалом этот крахмал имеет более низкую температуру клейстеризации, набухает в холодной воде (СЗ = 0,07 и выше), имеет пониженную способность к ретроградации. Характеристика фосфатных зерновых крахмалов в принципе подобна картофельному крахмалу, который тоже содержит фосфатные группы. Монофосфатный крахмал применяют в замороженных продуктах в качестве загустителя, благодаря его исключительной стабильности при замораживании-оттаивании. Предварительно клейстеризованныи фосфатный крахмал диспергируется в холодной воде, благодаря чему может успешно использоваться в инстант-десертных порошкообразных продуктах и в мороженом.

В отличие от монофосфатного крахмала, в дифосфатном крахмале фосфат этерифицируется с двумя гидроксильными группами, часто из двух соседних крахмальных цепей. Таким образом, образуется химический мост между близлежащими цепями, и эти крахмалы относят к поперечно-сшитым крахмалам. Наличие ковалентной связи между двумя крахмальными цепями предохраняет крахмальные зерна от набухания, дает большую стабильность при нагревании и возможном гидролизе.

Поперечно-сшитые крахмалы могут быть получены реакцией крахмала (R-ОН) с би- и полифункциональными агентами, такими как триметафосфат натрия, оксихлорид фосфора, смешанные ангидриды уксусной и дикарбоновой (например, адипиновой) кислот.

Наиболее значительное изменение в свойствах поперечно-сшитого крахмала - высокая стабильность при повышенных температурах, низких значениях рН, механических воздействиях, снижение способности к ретроградации, стабильность при замораживании - оттаивании; при хранении клейстеров поперечно-сшитых крахмалов не наблюдается синерезис. Благодаря этим свойствам поперечно-сшитые крахмалы применяют в детском питании, салатных приправах, фруктовых начинках, в кремах.

Ацетаты крахмала низкой степени замещения получают путем обработки зерен крахмала уксусной кислотой или, предпочтительнее, ацетангидридом в присутствии катализатора (как правило при рН 7-11; t = 25 °С; СЗ = 0,5). Растворы ацетатов крахмала очень стабильны, поскольку наличие ацетил-групп препятствует ассоциации двух амилозных молекул и длинных боковых цепей амилопектина. Ацетаты крахмала по сравнению с обычным кукурузным крахмалом имеют пониженную температуру клейстеризации, пониженную способность к ретроградации, образуют прозрачные и стабильные клейстеры. Благодаря этим качествам ацетаты крахмала применяют в замороженных продуктах, пекарских изделиях, инстант-порошках и т.д.

Окисленные крахмалы вырабатывают с применением перманганата, гипохлорита, перекисей, йодной кислоты. Окислители вызывают гидролитическое расщепление гликозидных связей, окисление спиртовых групп в карбонильные и карбоксильные. Крахмал окисляют в водных суспензиях и полусухой. Окисленные крахмалы, по сравнению с исходным, способны давать менее вязкие, но более прозрачные и стабильные клейстеры. Их применяют в качестве заменителей агара, агароида при производстве желейных кондитерских изделий, для стабилизации мороженого и др. Диальдегидный крахмал, полученный под действием йодной кислоты (со степенью окисления до 2%), используют в хлебопечении, он оказывает укрепляющее действие на клейковину муки.

Многих интересует вопрос, что такое крахмал? Сегодня вы узнаете ответ на него. Итак, крахмал – это полисахарид, который состоит из амилозы и амилопектина . Их соотношение варьируется в зависимости от вида крахмала (амилозы 12 – 30, амилопектина 70 – 84%). Амилоза и амилопектин формируют крахмальные зерна, точное строение которых до сих пор не известно. Крахмал – это важный компонент многих продуктов. В некоторых он присутствует в сырье, в другие его вносят для придания продуктам определенных свойств. В основном крахмал используется в качестве загустителя и водосвязывающего агента. Его добавляют при производстве майонезов, соусов, паст, пудингов идр.

Свойства крахмала.

Клейстеризация. Цельные зерна крахмала не растворимы в воде, однако очень хорошо впитывают влагу и набухают. Степень набухания зависит от вида крахмала и варьируется в широких пределах от 9 до 23%.

При нагреве, колебание молекул крахмала увеличивается, что приводит к их частичному разрушению, при этом высвобождаются места для связывания воды через водородные связи. При дальнейшем нагревании в присутствии воды, происходит полная потеря структуры крахмальных зерен. Температура, при которой происходит полная потеря структуры крахмальных зерен называют температурой клейстерезации. Она зависит от вида крахмала (см. таблицу 1).

Таблица 1 Зависимость температуры клейстерезации от вида крахмала.

Вид крахмала		Температура клейстерезации
Кукуруза
Картофель








Восковидная кукуруза

Во время клейстеризации зерна крахмала сильно набухают, это приводит к увеличению вязкости, однако при длительном нагреве, набухшие зерна разрушаются, что приводит к частичной потере вязкости. Способность крахмала образовывать клейстеры делает его очень важным компонентом для многих пищевых продуктов.

Следует отметить, что вязкость крахмальных растворов зависит не только от температуры. На вязкость может влиять присутствие в продукте различных веществ, таких как сахар, кислоты, белки, жиры, вода.

Давайте рассмотрим, как влияет присутствие этих компонентов на способность крахмала к клейстеризации.

Вода является важным веществом для всех продуктов питания. Для оценки влияния воды на клейстеризацию крахмала, рассматривают показатель активность воды . Он показывает, сколько воды доступно для участия в различных превращениях. На активность воды влияет присутствие различных водосвязывающих веществ (сахар, соль и др.), чем их больше, тем меньшее количество воды будет участвовать в химических превращениях. Поэтому добавление различных водосвязывающих веществ ведет к снижению активности воды, что в свою очередь приводит к торможению процесса клейстеризации.

Сахар. Большое количество сахара уменьшает силу крахмальных гелей и скорость клейстеризации крахмала.

Жиры , которые способны образовывать комплексы с амилозой, снижают скорость набухания крахмальных зерен. Это происходит потому, что образовавшиеся комплексы затрудняют доступ воды к молекуле крахмала. Вследствие этого, в белом хлебе, в котором мало жира практически весь крахмал клейстеризован.

Кислоты. Большинство пищевых продуктов имеют показатель рн от4 до 7. В данном диапазоне не происходит существенного влияния на клейстеризацию крахмала. При низкой кислотности происходит снижение вязкости крахмальных растворов при нагревании, а также снижение пика вязкости. Это происходит потому, что при низких значениях рн происходит кислотный гидролиз, с образование незагустевающих декстринов. Чтобы избежать разжижения крахмального клейстера при повышенной кислотности используют модифицированные поперечно-сшитые крахмалы. Они имеют молекулы очень большого размера и поэтому результат гидролиза мало ощутим.

При производстве замороженных изделий, во время размораживания возможен процесс ретроградации (восстановлению первоначальной структуры) амилозы. Что может привести к изменению консистенции продукта. При производстве таких изделий, рекомендуется использовать восковидную кукурузу, которая не содержит амилозы, либо модифицированные крахмалы.

Основные виды крахмала:

Картофельный крахмал - получают из клубней картофеля, образует вязкий прозрачный клейстер.

Основная задача производства картофельного крахмала - максимальное извлечение крахмала путем разрыва наибольшего числа клеток клубня и дальнейшая очистка крахмальных зерен от нерастворимых и растворимых примесей.

Для получения высококачественной готовой продукции хорошее качество сырья (сырого картофеля) имеет очень большое, а иногда и решающее значение. Белый цвет крахмала важен при применении его как вспомогательного материала в текстильной, бумажной, полиграфической, пищевой и других отраслях промышленности. Большое значение для многих производств имеет вязкость крахмального клейстера, получаемого при нагревании смеси крахмала с водой. Особенностью картофельного крахмала, отличающей его от многих других крахмалов (например, получаемых из зерна кукурузы, пшеницы и др.), является высокая начальная вязкость крахмального клейстера. Однако при неправильном ведении технологического процесса вязкость такого клейстера может сильно уменьшиться. Главное влияние на это оказывают длительное пребывание крахмальных зерен в воде, содержащей значительную концентрацию клеточного сока, наличие растворенных солей кальция и магния (жесткость воды) и некоторые другие факторы. Сырой крахмал сохраняется плохо из-за высокого содержания влаги. Поэтому сразу после выработки целесообразно обезвоживать его (на центрифугах), а затем или немедленно высушить или перерабатывать для получения других видов готовой продукции.

Выход крахмала больше всего зависит от крахмалистости картофеля и качества его измельчения.

Кукурузный крахмал - молочно-белый непрозрачный клейстер, имеет невысокую вязкость, с запахом и привкусом, характерными для зерен кукурузы.

Производство кукурузного крахмала включает следующие основные технологические операции:

Замачивание зерна в теплом растворе разбавленной сернистой кислоты с целью размягчения зерна и удаления из него основной части растворимых веществ;
- дробление замоченного зерна с целью выделения зародыша;
- выделение и промывание зародыша;
- тонкое мокрое измельчение зерновой кашки для освобождения связанных зерен крахмала, заключенных в клетках эндосперма;
- выделение из крахмальной суспензии частиц оболочек зерна и стеиок клеток эндосперма, отделение от них свободного крахмала промыванием и мокрым ситованием;
- разделение крахмало-белковой суспензии с целью выделения взвешенных белковых веществ;
- промывание крахмала для очистки его от остатка растворенных в основном азотистых веществ.

Пшеничный крахмал - обладает невысокой вязкостью, клейстер более прозрачный по сравнению с кукурузным.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили два способа получения пшеничного крахмала: способ Мартэна («сладкий» способ) и в США способ «взбитого теста».

Способ Мартэна представлен схематически:

Способ «взбитого теста».

Работники Исследовательской лаборатории северных районов (США) предложили непрерывный метод получения пшеничного крахмала и клейковины путем приготовления перед отмывкой более жидкого эластичного теста. В зависимости от качества муки ее смешивают с водой температурой 48-55°С в соотношении от 0,7:1 до 1,8:1 (мука из мягкой пшеницы требует меньшего количества воды). Смешивание производят до получения гладкого эластичного взбитого теста, которое направляют к «режущему» насосу (типа дезинтегратора), куда дополнительно подают воду в таком количестве, чтобы общее соотношение воды и теста было доведено до 3:1.

При интенсивном перемешивании крахмал хорошо отделяется от клейковины, которая измельчается с образованием мелких взвешенных хлопьев. Хлопья отделяют от крахмальной суспензии на сотрясательных ситах и дважды дополнительно промывают. Отделенную клейковину высушивают, а крахмальную суспензию обрабатывают по обычной схеме и также высушивают. Этот метод предусматривает полную механизацию и непрерывность производства. Выходы и потери по методу "взбитого теста" примерно те же, что и по способу Мартэна.

Также существую следующие виды крахмала:

1. Амилопектиновый крахмал.
Получают из восковидной кукурузы. Клейстер из такого крахмала обладает хорошей вязкостью и влаго-удерживающей способностью. С раствором йода амилопектиновый крахмал дает характерное красно-коричневое окрашивание. Используют для стабилизации салатных приправ, соусов, кремов. За рубежом амилопектиновый крахмал применяют для производства различных клеящих веществ.

2 . Тапиоковый (маниоковый) крахмал.
Португальское слово tapioca (на языке индейцев - тупи-гуарани) - маниоковое саго, получаемое из клубней тропического растения - маниока.
Маниок (Manihok utilissima) - растение из семейства молочайных, произрастает в Южной Америке и представляет собой кустарник высотой
2 - 3 метра. Из корней, богатых крахмалом, получают продукт кассава , который используют в диетическом питании, а также для производства крахмала.
Самый чистый, без примесей - тапиоковый крахмал, который получают из клубней маниоки. Его клейстер более вязкий, чем кукурузный. Этот крахмал используют весьма активно - правда, только в пищевой промышленности: в качестве загустителя в готовых супах, соусах и подливках, а также как связующее вещество при производстве мяса.

3. Рисовый крахмал.
Образует непрозрачные клейстеры низкой вязкости обладающие высокой стабильностью при хранении. Рисовый крахмал используют в качестве стабилизатора белых соусов, придающего им стойкость к замораживанию и оттаиванию, а также для приготовления пудингов. Равномерная зернистость, незначительный размер зерен делают рисовый крахмал удобным для приготовления продукции парфюмерной промышленности. Его применяют также в текстильной и бумажной промышленности.

4. Сорговый крахмал
По физико-химическим свойствам близок к кукурузному. Его используют в тех же отраслях промышленности и для тех же целей, что и кукурузный крахмал.

Кроме традиционных видов сырья (картофеля, кукурузы, пшеницы) для производства крахмала в некоторых регионах используют и такие виды крахмалосодержащего сырья, как ячмень , рожь , горох.

Что такое модифицированный крахмал?

Вещество под названием «модифицированный крахмал» не имеет никакого отношения к генетически модифицированным продуктам. Это обычный крахмал с добавками, необходимыми для определенных целей. Например, крахмал с желатином образует желе. А вот генетически модифицированного крахмала не может быть в принципе. И вот почему:
Предположим, что крахмал, который входит в состав купленного нами десерта, получили из кукурузы. Представим также, что эта кукуруза генетически модифицированная. Тогда полученные от нее зерно, мука, крупа и силос тоже будут генетически модифицированными, поскольку содержат ДНК данной кукурузы. Крахмал же хоть и органическое вещество (он представляет собой полимер глюкозы - полисахарид), но не живое образование. В нем нет клеток или частей все той же кукурузы, нет ДНК, а значит, нет генов. Глюкозу синтезируют все растения, и от того, какое именно растение ее синтезировало, вкус глюкозы и ее состав не меняются. Как в химии - формула вещества не меняется от способа его получения. И ядовитый золотарник, и сладкий виноград вырабатывают одну и ту же глюкозу. Чтобы ее удобнее было хранить, организм и создает полимер - крахмал. Растения обычно запасают его в клубнях, корнях, снабжают им семена. Человек может синтезировать крахмал из глюкозы, но гораздо выгоднее получать его из культур, богатых крахмалом, - картофеля, к примеру.

В списке пищевых добавок стабилизаторы и загустители (крахмалы) представлены в группе E999–E1521. В РФ разрешено применение более чем 20 видов модифицированных крахмалов. Вот некоторые из них:
E1403 - отбеленный крахмал (консервированные овощи и грибы, консервированные сардины и аналогичные продукты, ароматизированные йогурты и другие кисломолочные продукты)
Е 1404 – окисленный крахмал (консервированное детское питание, супы и бульоны)

E1405 - крахмал, обработанный ферментными препаратами

E1410 – монокрахмалфосфат

E1411 - дикрахмалглицерин

Е 1412 – дикрахмалфосфат

Крахмал. Он представляет собой сыпучий порошок белого или слегка желтоватого цвета. Энергетическая ценность 100 г крахмала (в ккал/кДж): картофельного - 299/1251; кукурузного - 329/1377. Крахмал хорошо усваивается организмом.

Основные виды крахмала: картофельный - получают из клубней картофеля, образует вязкий прозрачный клейстер; кукурузный - молочно-белый непрозрачный клейстер, имеет невысокую взякость, с запахом и привкусом, характерными для зерна кукурузы; пшеничный - обладает невысокой вязкостью, клейстер более прозрачный по сравнению с кукурузным.

Химический состав и свойства крахмала. В клетках растений крахмал находится в виде плотных образований, получивших название крахмальных зерен. По внешнему виду зерен при микроскопирова-нии устанавливают происхождение крахмала и его однородность. Зерна картофельного крахмала от 15 до 100 мкм и более имеют овальную форму и на поверхности бороздки, концентрически размещенные вокруг глазка - точки или черточки. Более мелкие зерна имеют округлую форму. Крахмал, состоящий из крупных зерен, отличается

более высоким качеством. Зерна крахмала, выделенные из роговидной части эндосперма кукурузы - многогранные, из мучнистой - круглые. Товарный кукурузный крахмал составляют зерна величиной от 5 до 25 мкм, с большим круглым глазком на поверхности. Зерна пшеничного крахмала имеют плоскую эллиптическую или круглую форму с глазком, расположенным в центре. Пшеничный крахмал содержит фракции крупных зерен (от 20 до 35 мкм) и мелких (от 2 до 10 мкм).

Крахмалы ржаной и ячменный сходны по внешнему виду зерен с пшеничным. Рисовый крахмал состоит из наиболее мелких зерен - от 3 до 8 мкм.

Зерна рисового крахмала имеют многогранную форму. Плотность зерен крахмала: картофельного - около 1,65 кг/м 3 , кукурузного - 1,61, кг/м 3 .

Крахмал по химическому составу и строению относится к углеводам. Он представляет собой природный высокополимер, состоящий из сс-Д-ангидроглкжозных остатков.

Крахмальные зерна состоят из двух природных фракций - амилозы и амилопектина. Свойства этих полимеров различаются. Амилоза образует в горячей воде гидратированные мицеллы, но со временем ретроградирует (осаждается) в виде труднорастворимого геля. Амилопектин набухает вводе и дает стойкие вязкие коллоидные растворы: он препятствует ретроградации амилозы в растворах крахмала. Благодаря способности амилозы образовывать упорядоченные кристаллические структуры из амилозной фракции крахмала получают эластичные пленки.

В зависимости от строения и степени полимеризации макромолекул, прочности связей между ними, структуры и величины зерен крахмалы разного происхождения различаются свойствами. Особенно значительны различия между крахмалом картофельным и злаковым - пшеничным, кукурузным и др. Микропористое строение крахмальных зерен обусловливает их высокую сорбционную способность.

Благодаря гидрофильным свойствам амилозы и амилопектина крахмальные зерна при тонкопористой структуре очень гигроскопичны, особенно высокая гигроскопичность картофельного крахмала.

Основы производства картофельного крахмала. Производство картофельного крахмала условно можно разделить на четыре стадии. Первая стадия -подготовка сырья к переработке: мойка, отделение посторонних примесей и т. д. Во время второй стадии производства картофель измельчают методом истирания или тонкого дробления, чтобы вскрыть клетки тканей клубня и высвободить крахмальные зерна. Далее измельченную массу направляют на центрифуги для отделения сока, способствующего потемнению крахмала, снижению вязкости клейстера, развитию микробиологических процессов. От мезги крахмал отмывают водой на ситовых аппаратах в несколько стадий. Для разделения измельченной картофельной массы применяют гидроциклонные установки, на которых под действием центробежной силы разделяют водную крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком. Последняя стадия включает очистку от мелких частиц мезги, остатков картофельного сока и прочих примесей, в том числе и песка.

Основы производства кукурузного крахмала. Начальная стадия производства кукурузного крахмала заключается в замачивании очищенного от посторонних примесей зерна в растворе сернистой кислоты (0,2-0,3%) при температуре 50 °С для размягчения и извлечения из него экстрактивных веществ. На второй стадии замоченное зерно дробят на крупные части. Следующий этап производства кукурузного крахмала заключается в вымывании свободного крахмала водой и отделении зародыша. Путем тонкого измельчения оставшихся частей зерна освобождают связанные крахмальные зерна. Полученную кашку промывают водой, отделяя мезгу на ситах. Содержащийся в крахмальной суспензии глютен (нерастворимый белок) отделяют, применяя центробежные сепараторы, флотационные машины. Растворимые вещества удаляют, промывая крахмал на вакуум-фильтрах или шнековых центрифугах.

Сырой крахмал высушивают подогретым воздухом и просеивают для отделения крупки (слипшихся оклейстеризованных зерен), крупных комочков, случайных примесей и пропускают через магнитные сепараторы.

Показатели качества. Крахмал в зависимости от органолептических показателей и его состава подразделяют на сорта: картофельный - экстра, высший, 1-й и 2-й (для технических целей); кукурузный - высший, 1-й, амилопектиновый; пшеничный - экстра, высший, 1-й.

Качество картофельного крахмала оценивают согласно ГОСТ 7699-78, кукурузного - ГОСТ 7697-82.

Крахмал независимо от вида и сорта должен быть без посторонних привкусов и запахов. По цвету устанавливают вид и сорт крахмала. Картофельный крахмал сортов экстра и высший белого цвета с кристаллическим блеском; 1-го сорта имеет белый цвет; 2-го сорта - белый с сероватым оттенком. Кукурузный и пшеничный крахмалы имеют характерный природный желтоватый оттенок. .

Независимо от сорта и вида крахмала не допускаются примеси других видов крахмала и присутствие металломагнитных примесей. При просеивании 100 г крахмала через шелковое сито № 55 не должно оставаться песка. По физико-химическим показателям крахмал должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл. 5.1.

Дефекты крахмала возникают в основном при нарушении технологии производства или условий хранения. К ним относятся наличие механических и посторонних примесей, запаха и вкуса испорченного продукта (брожения), хруста при разжевывании от минеральных примесей (песка), серый цвет крахмала и его повышенная влажность. Крахмал с наличием таких дефектов не допускается к реализации в торговой сети, но может быть использован для технических целей.

Упаковка и маркировка. Упаковывают крахмал в мешки льняные, кенафные, джутовые новые или бывшие в употреблении, чистые, сухие, I или II категории массой нетто от 15 до 60 кг. Крахмал, упакованный в двойные бязевые или бумажные многослойные мешки, размещают в наружные мешки из ткани. Для розничной торговли крахмал может быть расфасован массой нетто от 250 до 1000 г в тару из бумаги, полиэтилена и других полимерных материалов. Пачки и пакеты с крахмалом укладывают в чистые ящики по 30 кг.

На каждом мешке с крахмалом должен быть ярлык, на ящиках - этикетка с маркировкой, характеризующей продукцию; наименование организации, в систему которой входит предприятие-изготовитель; наименование предприятия-изготовителя, его местонахождение и товарный знак; наименование продукции с указанием вида и сорта; номер партии; масса нетто; дата выработки; количество единиц потребительской тары (для крахмала в пачках или пакетах); обозначение стандарта. На каждую пачку или пакет наклеивают этикетку, на которой указывают вышеперечисленные характеристики товара, но вместо количества единиц потребительской тары и номера партии обозначают срок хранения.

Хранят крахмал при относительной влажности воздуха не более 75%. Гарантийный срок хранения кукурузного и картофельного крахмала - 2 года, пшеничного - год. Крахмал хранят в упакованном виде на хорошо проветриваемых, -без посторонних запахов, не зараженных мучными вредителями складах.

Крахмалопродукты. Крахмалопаточная промышленность вырабатывает крахмалопродукты более сотни наименований. К крахмало-продуктам, используемым для пищевых целей, относятся: саго искусственное, модифицированные крахмалы, сахаристые гидролизаты крахмала - крахмальная патока, глюкоза и т. д.

Саго выпускают трех видов: натуральное - получают из сердцевины саговых пальм; искусственное - из картофельного и кукурузного крахмала высшего и 1-го сортов; саго-тапиока - из крахмала корней маниоки.

Саго имеет нежный вкус и хорошо усваивается. Из него готовят каши, начинки и др.

Выпускают искусственное саго с зернами диаметром (в мм): мелкое - от 1,5 до 2,1 и крупное - от 2,1 до 3,1. Крупного саго в мелком и мелкого в крупном допускается не более 10%.

По качеству саго делят на высший и 1-й сорта. Саго высшего сорта из картофельного крахмала матово-белое, 1-го сорта может иметь сероватый оттенок. Саго из кукурузного крахмала имеет желтоватый оттенок. В саго не допускаются посторонние привкусы, запахи, хруст при кулинарной пробе. Нормируются влажность (картофельного саго - не более 16%, кукурузного - не более 13%), зольность, кислотность, набухаемость саго, содержание в нем мелочи (частичек менее 1,4 мм).

Упаковывают саго в мешки массой по 50 кг или фасуют в мелкую тару.

Модифицированный крахмал - с направленно измененными свойствами, бывает следующих разновидностей.

Набухающий крахмал получают высушиванием клейстера на специальных сушилках и измельчением пленки в порошок, частицы которого набухают при смачивании водой и увеличиваются в объеме.

Окисленный крахмал получают способом окисления различными окислителями; в зависимости от степени окисления можно получить крахмал с различной вязкостью и желирующей способностью.

Желирующий крахмал - один из видов окисленного крахмала; получают обработкой (КМп0 4) крахмальной суспензии в кислой среде. Применяют в качестве желирующего средства взамен агара и агароида; картофельный желирующий крахмал марок А и Б - в кондитерской промышленности, картофельный и кукурузный желирующий крахмал.- в холодильной промышленности.

Крахмальную патоку вырабатывают из злакового и картофельного крахмала. Представляет собой сладкую, очень густую и вязкую жидкость, бесцветную с желтоватым оттенком. Вырабатывают патоку кислотного гидролиза (гидролиз крахмала под действием соляной кислоты при избыточном давлении и температуре около 140 °С) и патоку ферментативного гидролиза (гидролиз под действием ферментов проросших зерен злаковых культур, плесневых грибов и бактерий при температуре около 60 °С). Используют патоку в основном в кондитерском производстве.

Мальтодекстрины относятся к продуктам ферментативного гидролиза крахмала. Они представляют собой полимеры, молекула которых составлена из пяти-десяти глюкозных остатков. Мальтодекстрины не имеют вкуса и запаха, при концентрации свыше 30% образуют вязкие растворы, способные замедлять кристаллизацию. Их используют при производстве пищевых продуктов в качестве наполнителей, как добавку при выработке мороженого, кремов.

Глюкоза - продукт полного гидролиза крахмала. Вырабатывают глюкозу кристаллическую, медицинскую, пищевую, техническую. Используют при производстве детских кондитерских изделий, напитков, мороженого.

Крахмал состоит из молекул глюкозы и является сложным углеводом. Крахмалы в разных растениях несколько различаются по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам. Выделяют амилопектин и амилозу.

Ами́лопекти́н один из основных полисахаридов крахмала, состоящий из разветвленных цепочек молекул глюкозы. Амилоза — один из основных полисахаридов крахмала, состоящий из линейных или слаборазветвлённых цепочек.

В амилозе эти остатки соединены между 1-м и 4-м углерод¬ными атомами, а в амилопектине как между 1-м и.4-м, так 1-м и 6-м.

Поэтому амилоза является линейным полисахаридом, содержащим в среднем 1000 остатков глюкозы, а амилопектин — разветвленным (содержит 5000—50 000 остатков глюкозы). Низкополимерная амилоза растворяется в холодной воде, давая растворы не более 1%-ной концентрации. Более тяжелые фракции растворяются в горячей воде. Амилопектин в горячей воде набухает, образуя 5%-ный очень вязкий клейстер.

1. Разные крахмалы.

Продукты с большим количеством амилозы хуже перевариваются, чем с амилопектином. Исследования Государственного Университета Луизианы свидетельствуют: амилозный крахмал способствует снижению жировых отложений в области пресса и увеличивает без жировую часть состава тела. Эффект обогащения пшеницы амилозой достигается блокированием ферментов синтеза растворимых синтаз крахмала. (Говоря языком обывателя — создаются такие условия, благодаря которым в зернах пшеницы прекращается работа ферментов, отвечающих за образование легкоусвояемого крахмала. Диета с высоким содержанием резистентного крахмала не приводит к постоянной секреции инсулина. Это способствуем тому, что наш организм откладывает меньше жира, чем в случае, когда мы употребляем продукты с так называемым высоким гликемическим индексом - с легкоусваиваемым крахмалом, заставляя организм вырабатывать инсулин для снижения сахар в крови.

2. Разное состояние крахмалов.

Более того, крахмал может находится в двух различных физико-химических состояниях: геля и кристаллов. Гелем крахмал становится при нагревании, при остывании может частично в некоторых продуктах переходить обратно в кристаллический вид.

Разумеется, нагревание разрушает сложные крахмалы. Чем дольше варятся продукты, тем выше будет их гликемический индекс. Поэтому ряд народных советов приобретают значение: замачивание круп значительно укорачивает время их приготовления и сохраниет в целосности сложные углеводы! Особенно это касается гречки, которую после замачивания можно и не варить.

Для нашей пищеварительной системы все крахмалы имеют более простое деление:

а) быстрорасщепляемые (перевариваются в тонкой кишке, глюкоза всасывается в кровь)

б) резистентные (устойчивые) крахмалы, которые медленно расшепляются и доходят до толстой кишки, где служат источником пищи для бактерий. Разумеется, в этом случае они не влияют на калорийность и уровень инсулина. О резистентном крахмале мы и поговорим.

Значит ли это, что резистентный крахмал - новейшее открытие учёных? - Совсем нет. Резистентный крахмал был всегда с нами. Но только совсем недавно мы пришли к пониманию его значения и воздействия на организм. Долгие время учёные считали, что все разновидности крахмала полностью перевариваются в процессе пищеварения. Благодаря более совершенным современным методам исследования, установлено, что некоторые виды крахмала перемещаются непереваренными в толстый кишечник, где, в процессе ферментации, приобретают много свойств, принося пользу пищевых волокон.

За последние два десятилетия учёные в значительной степени углубили знания о резистентном крахмале, его источниках и физиологических свойствах.

Все ли резистентные крахмалы одинаковы? Нет, не одинаковы. Сегодня принято говорить о 4х классах резистентного крахмала:

Удобоваримый резистентный крахмал, обнаруженный в семечках, бобовых, и необработанных цельных зёрнах. Это крахмал, до которого нашей пищеварительной системе добраться крайне сложно из-за того, что он покрыт волокнистой оболочкой.

Резистентный крахмал, встречающийся в своей естественно гранулированной форме, например, в сыром картофеле, неспелых бананах, муке зелёных бананов и кукурузе, с высоким содержанием амилозы.

Резистентный крахмал, образующийся в приготовленных и охлаждённых крахмалосодержащих продуктах питания: хлеб, зерновые (кукурузные хлопья, приготовленный и охлаждённый картофель, холодный рис, охлаждённые макароны, сухарики и др.). Для пищеварительных ферментов расщепление кристаллического крахмала (класс РК3) представляет некоторую сложность.

Селекционные химически модифицированные резистентные крахмалы, не существующие в естественном, природном виде. Нас они не интересуют.

В чем же заключается физиологическая роль резистентного крахмала?

1. Во-первых, в снижении уровня сахара после пищевой гипергликемии, что необыкновенно важно для больных сахарным диабетом. Также неперевариваемый крахмал улучшает чувствительность клеток к инсулину, снижает уровня холестерина в крови и способствует более раннему появлению чувства насыщения, в связи с чем продукты, содержащие его, могут быть использованы для снижения веса. Авторы работы привлекли мужчин с ожирением, часть из которых получала рацион, содержащий 27 г. некрахмалистых полисахаридов (НКП) и 5 г резистентного крахмала ежедневно в течение недели. Далее половина в течение трех недель находилась на диете, содержащей 42 г НКП и 2,5 г резистентного крахмала, а другая половина - 16 г НКП и 25 г резистентного крахмала. У получающих большие дозы крахмала уровень инсулинорезистентности был ниже (Nutrients. 2013).

По некоторым данным, если в день съедать 15-30 граммов устойчивого крахмала, то всего за четыре недели чувствительность к инсулину увеличивается на 33-50 процентов. Здесь срабатывает так называемый “эффект второй еды”, когда после употребления резистентного крахмала при следующей еде снижается пик глюкозы в крови. Это важно тем людям, которые имеют проблемы с уровнем сахара в крови, например, диабетикам.

2. Во-вторых, в бифидогенной активности, обусловленной пребиотическими свойствами. Как вы знаете, в толстом кишечнике обитает микрофлора, которая превращает крахмал в органические кислоты. Бактерии толстой кишки превращают резистентный крахмал прежде всего в масляную кислоту и другие короткие цепочки насыщенных жирных кислот, которые служат идеальным «топливом» для клеток стенок кишечнике. Количество бактерий в кишечном тракте человека в десять раз превышает количество всех клеток в нашем организме. Получается, что вся еда, которую мы едим, кормит все наши 10% организма, а резистентный крахмал и клетчатка кормят остальные 90%.

3. В-третьих, РК способствуют образованию органических кислот (молочной, уксусной, пропионовой, и особенно масляной), и обеспечивают эпителиоциты толстого кишечника энергией, стимулируют дифференциацию клеток. Резистентные крахмалы еще и способствуют выделению микрофлорой кишечника большого количества бутирата, который поддерживает ангиопролиферативную и противовоспалительную защиту организма. Есть данные, что масляная кислота уменьшает воспалительные процессы в кишечнике

4. Механизм действия РК включает повышение параметров иммунитета кишечного тракта, смену иммунных параметров и липидного состояния крови. Исследование австралийских ученых показало, что неперевариваемый крахмал, который содержится в картофеле, бобовых и цельных зернах, может помочь компенсировать эффект от частого употребления красного мяса, повышающего риск развития рака кишечника. Результаты проведенной работы опубликованы в журнале Cancer Prevention Research.

Диета с высоким содержанием красного мяса повышает риск развития рака толстой кишки, тогда как неперевариваемый крахмал, напротив, защищает от развития опухолей кишечника. Такой резистентный крахмал устойчив к ферментативному перевариванию в тонкой кишке и действует подобно пищевым волокнам. Этот вид крахмала улучшает перистальтику кишечника, и используется кишечными бактериями для производства жирных кислот с короткой цепью (например, бутирата), которые снижают уровень онкогенных молекул микроРНК, способствующих развитию колоректального рака (рака толстой и прямой кишки).

Потребность и источники резистентного крахмала.

1. Минимальная норма составляет от десяти грамм, 25 граммов в среднем, резистентного крахмала из разных источников, может доходить до 50 грамм.

2. Резистентный крахмал присутствует в таких продуктах, как бананы (особенно зеленые), зелень, картофель, бобовые, овсяные хлопья, коричневый (нешлифованный) рис, макароны из цельных злаков и хлеб из муки грубого помола. Пол чашки бобовых этих продуктов питания добавят 2-4 грамма резистентного крахмала. доля резистентных крахмалов колеблется от 1,2–1,7% (от общего содержания крахмала) в хлебе до 25% в отварном горохе.

3. В зависимости от того, как приготовлена еда, количество резистентного крахмала меняется. Например, если дать бананам созреть, устойчивый крахмал превращается в обычный. То же самое происходит, когда мы жарим или варим картошку, и так далее. В целом, термическая обработка играет решающую роль в том, сколько в продукте останется устойчивого крахмала. Количество резистентного крахмала содержащегося в картофеле сильно зависит от обработки и методов приготовления. Например, приготовление и последующее охлаждение картофеля приводит к почти двукратному увеличению резистентного крахмала.

Картофельная мука — перемолотый сушеный картофель. На 80% эта мука состоит из крахмала, причем 97,6% этого крахмала является резистентным. Начинайте тестировать резистентный крахмал в виде картофельной муки. Начинайте с пары чайных ложек в день и постепенно доведите прием до 3-4 столовых ложек. Можно разводить ее в воде, или жирном йогурте и пить, или добавлять в холодные соусы, или готовые холодные блюда. Дальнейшее увеличение дозы никакой пользы уже не принесет.

Также можно сделать соус с настоящим резистентным крахмалом. Его можно купить или сделать самому (см. инфографику). Только при готовке соуса крахмал не нагревайте выше 40 градусов, иначе он станет неполезным (будет содержать значительно меньше устойчивого крахмала).

Источники резистентного крахмала	г РК на 100 г пищи
Воздушная пшеница
Белая фасоль (отварная)
Банан (сырой)
Картофельные чипсы
Чечевица (отварная)
Кукурузные хлопья
Картофель (приготовленный и охлажденный)