Класифікація, отримання та використання модифікованого

крохмалю у харчових продуктах

проф. О.В. Грабовська

Київ - 2015

Національний університет харчових технологій

На відміну від природного рослинного крохмалю,

який вважається харчовим продуктом, модифікований

крохмаль (Е 14001451) відноситься до

харчових добавок.

Ця група харчових добавок об’єднує продукти

фракціонування, деструкції та різних модифікацій

нативного рослинного крохмалю.

АмілозаАмілозаАмілоза

АмілопектинАмілопектин

Схематична будова крохмального зерна

1. – кукурудзяний крохмаль2. - воскової кукурудзи3. - картопляний4. - пшеничний5. - сорго6. - цукрової кукурудзи7. - амаранту8. - високоамілозної

кукурудзи9. - рису

Крохмаль, властивості якого змінені в результаті спеціального оброблення, називається модифікованим.

Модифікований крохмаль одержують внаслідок фізичної, хімічної, біохімічної або комбінованої обробки природного крохмалю для зміни його властивостей.

Реакційноздатними центрами в полімерних молекулах крохмалю є:

гідроксильні групи глюкозних структурних одиниць, активність яких стосовно хімічних реагентів змінюється в ряду:

СН2ОН (С6 ) > ОН при С2 > ОН при С3; -глікозидні зв'язки, які з'єднують глюкозні

структурні одиниці в полімерні ланцюги; кінцеві залишки D-глюкопіраноз, які

виявляють відновлюючу здатність.

За характером змін, що відбулись внаслідок модифікації крохмаль розділяють на дві групи: крохмаль, при оброблені якого основною зміною є розщеплення полісахаридних ланцюгів (розщеплений крохмаль), та крохмаль, властивості якого змінені, в основному внаслідок приєднання хімічних радикалів або внаслідок сумісної полімеризації з іншими високомолекулярними сполуками (заміщений крохмаль).

Для одержання модифікованого харчового крохмалю у світовій практиці дозволено наступні п'ять видів хімічної обробки, а також їх різні комбінації:

• естерифікація оцтовим і янтарним ангідридами, сумішшю ангідридів оцтової й адипінової кислот, ангідридом октенілянтарної кислоти, фосфорилілхлоридом, триметафосфатом і триполіфосфатом натрію, а також однозаміщеним ортофосфатом натрію з утворенням складноефірних похідних;• етерифікація оксидом пропилену з утворенням простих ефірів:• кислотна модифікація хлористоводневою і сірчаною кислотами з утворенням гідролізованих продуктів;• відбілювання пероксидом водню, надоцтовою кислотою, перманганатом калію або гіпохлоритом натрію;• окиснення гіпохлоритом натрію.

Хімічна модифікація нативного крохмалю з утворенням простих і складних ефірних зв'язків по вільним гідроксильним групам D-глюкопіранозних залишків дозволяє одержувати два різних типи модифікованих крохмалів: стабілізовані і зшиті.

Модифікований крохмаль

Розщеплені крохмалі Набухаючікрохмалі

Стабілізованікрохмалі

Зшиті крохмалі

Гідро-лізовані

Окис-нені

Декст-рини

Опро-мінені

Вальцевоговису-шува-ння

Екст-рузійні

Складніефіри

Простіефіри

Кислотами,фер-ментами

H2O2,KMnO4

HCLO3 KBrO3

Фосфатні,Ацетатні,октенілянтарної к-ти

Гідроксипропильовані

Хлор-окисомфосфору,епіхлор-гідріном,адипіно-вою к-тою

Вид модифікації Основні характеристики Набухаючі Розчинність і диспергування без теплової обробки,

набухання в холодній воді Естерифікація

(ацетилювання) Підвищена прозорість і стабільність клейстеру при низьких температурах, полегшена теплова обробка

Естерифікація (фосфорилювання)

Підвищена прозорість і стабільність клейстеру, стійкість до заморожування - відтаювання

Етерифікація октенилянтарним

ангідридом

Емульгуюча і стабілізуюча здатність

Утворення поперечнозшитих фосфатних ефірів

Підвищення в’язкості і густини. Стійкість до нагрівання, механічного впливу і кислого середовища. Збереження стабільності, уповільнення клейстеризації.

Гідроксипропилювання Підвищена прозорість і стабільність клейстеру. Стійкість до заморожування-відтаювання. Полегшена теплова обробка.

Зміни, які відбуваються у властивостях крохмалю в результаті хімічної

модифікації

Тип модифікації

Основні групи Основні підгрупи

Набухання Набухаючий крохмаль

Розчинний в холодній воді (інстант-крохмаль) Отриманий вальцевим висушуванням Отриманий екструзією Набухаючий в холодній воді

Деполімеризація

Розщеплений крохмаль

Декстрин Гідролізований кислотами Гідролізований ферментами Окиснений

Стабілізація Стабілізований крохмаль

Зі складноефірним зв'язком: ацетильований фосфатний З простим ефірним зв'язком: оксиалкільний

Поперечне зшивання полімерних ланцюгів

Зшитий крохмаль Крохмаль, зшитий хлороксидом фосфору Крохмаль, зшитий епіхлоргідрином Крохмаль, зшитий адіпіновою кислотою

Набухаючі крохмалі у загальному випадку одержують

нагріванням крохмальної суспензії на вальцевих сушарках за температури 1600С в умовах, що забезпечують швидку клейстеризацію і наступне висушування клейстеру.

а – общий вид одновальцовой сушилки на ОАО «Машпищепрод»; б – схема одновальцовой сушилки: 1 – большой барабан, 2 – маленький барабан, 3 – нож, 4 – дробилка бильного типа, 5 – шнек, 6 – мерник

Здатність крохмалю набухати в холодній воді без додаткового нагрівання використовують у технології різних десертів, желейного мармеладу, здобного тіста, що містить ягоди, які при відсутності стабілізатора осідають на дно до початку випікання.

Розщеплений крохмаль виробляють шляхом обробки

полісахаридів кислотами, окиснювачами та ін. За такого впливу відбувається деструкція полісахаридів з утворенням додаткових карбонільних і нових карбоксильних груп.

До розщеплених відносяться декстрини, гідролізований, окиснений та опромінений крохмаль.

а) нативний картопляний крохмаль б) окиснений Н2О2 з додаванням FeSO4

в) окиснений Н2О2 з додаванням FeSO4 г) кислотномодифікований (НCl)

Скануючі електронні мікрофотографії зерен картопляного

окисненого Н2О2 крохмалю

Розщепленому крохмалю властива:

підвищена драглеутворювальна здатність;

знижена молекулярна маса їх полисахаридів дозволяє одержувати клейстери високої концентрації з низькою в'язкістю;

підвищена плівкоутворювальна здатність.

Основні споживачі розщепленого крохмалю кондитерська і хлібопекарська промисловість:

виробництво желейних кондитерських виробів (мармеладу, лукуму)

приготування корпусів цукерок

поліпшення якості хліба

стабілізація морозива

Стабілізований крохмаль являє собою продукт хімічної

модифікації монофункціональними реагентами з утворенням по гідроксильним групам похідних з простим або складним ефірним зв’язком

Найбільш розповсюдженими представниками цієї підгрупи модифікованого крохмалю є ацетильовані і фосфорильовані естери, а також гідроксипропильовані етери.

Введення в молекулу крохмалю вуглеводневих фрагментів супроводжується: виникненням розділених між собою

гідрофобних ділянок, внаслідок чого такі молекули стають поверхнево-активними і набувають здатності стабілізувати (завдяки полімерній будові) різні дисперсні системи, зокрема емульсії

використання у кондитерській, харчоконцентратній

промисловості для загущення начинок цукерок, стабілізації кремів, у виробництві борошняних кондитерських виробів,

приготування варення, джемів, майонезів, соусів, підлив

в емульсійних продуктах для заміни частини жиру у виробництві кетчупів для загущення начинок пирогів для продуктів, що піддаються

заморожуванню-відтаюванню

Підгрупа етерів крохмалю включає модифіковані крохмалі, в яких до мономерів полісахаридних ланцюгів ефірно приєднані залишки хімічних речовин - ацетатні, фосфатні, оксіетільні або оксіпропільні групи тощо

Сюди ж відносяться «зшиті» крохмалі, в яких між полісахаридними ланцюгами введений зшиваючий їх радикал:

дикрохмальфосфати, адіпати, зшиті епіхлоргідріном та інші.

Висновки

Харчовий модифікований крохмаль — відносно безпечна добавка, дозування якої регламентується технологічними вимогами. Критерії чистоти включають показники, які обмежують вміст арсену, домішок відповідних модифікуючих хімічних реагентів, а також показники, що характеризують максимально припустимий рівень вмісту введених при модифікації функціональних груп (ацетильованих, фосфатних, карбоксильних та ін.).