Модифицированный крахмал в витаминах зачем. Возможный вред при употреблении

На упаковках многих продуктов значится, что в их состав входит модифицированный крахмал . Чем отличается этот крахмал обычного и не является ли он вредным?

Крахмал – одно из важнейших веществ в мире. Человечество получает из крахмала энергии больше, чем с любого другого вещества. Однако несколько иная ситуация сложилась с его модификациями.

Основное свойство натурального крахмала – способность образовывать вязкий прозрачный, но нестабильный клейстер или гель. Гель, который образует естественный крахмал, разрушается при длительном хранении, изменении температурного режима, кислотности и т.д. Для улучшения функциональных свойств, натуральный крахмал несколько изменяют, в результате чего он приобретает заранее заданные параметры.

Согласно стандартам, модифицированный крахмал – это крахмал, полученный в результате различного рода воздействия на природный крахмал для изменения его свойств. Как видно из определения, модифицированные крахмалы не относятся к генно-модифицированным продуктам. Крахмал модифицируют без вмешательства в структуру ДНК, он приобретает необходимые свойства с помощью совсем других преобразований.

Для производства крахмала могут быть использованы генетически модифицированные растения. Но в самом модифицированном крахмале каких-либо значимых частей ГМО просто не остается.

Различные модифицированные крахмалы стали необходимым ингредиентом большинства продуктов питания, доступных сегодня городским жителям. Они применяются в качестве загустителей, стабилизаторов, наполнителей и эмульгаторов.

К наиболее распространенным видам относится, например, Е 1400 — термически обработанный картофельный или кукурузный крахмал, который широко используется в самых различных областях народного хозяйства. В пищевой промышленности его применяют в качестве носителя активных ингредиентов пищевых порошков и красящих веществ.

Крахмал Е1414 применяют для стабилизации консистенции фруктовых, овощных, творожных, сливочных начинок для выпечки, а также для сгущения без нагревания творожных и сливочных десертов, кремов, муссов, пудингов.

Крахмал Е 1442 используют для приготовления фруктовых начинок для выпечки, фруктовых наполнителей для молочных продуктов, для десертов, конфитюров, повидла. Кроме этого, для изготовления вафельных изделий, бисквитов и печенья – для уменьшения количества клейковины в тесте. Одновременно это дает возможность уменьшить использование сахара и жира.

Крахмал Е 1450 используют в качестве эмульгаторов жиров (в маргаринах, спредах, масляных кремах), также он может быть использован как заменитель яичного порошка. И это касается только применения модифицированных крахмалов в кондитерских изделиях!

А еще их используют в производстве мясных продуктов низкого ценового сегмента с низкосортного сырья для связывания свободной влаги, выделяющейся при нагревании. Не обходятся без модифицированного крахмала в производстве соусов, кетчупов, майонезов, йогуртов и других молочных напитков, хлебобулочных изделий. В сладких безалкогольных напитках содержится крахмал Е 1450.

Крахмалы, разрешенные для использования в продуктах питания, считаются безопасными. Но потребителю не стоит забывать об индивидуальных особенностях организма.

Все синтетические добавки условно можно отнести к классу подозрительных и, соответственно, потенциально опасных для человека. Ведь они являются ксенобиотиками – веществами, с которыми человеческий организм на эволюционном пути не встречался. Учтите это, и не переполняют свой организм «химией».

Использование: получение крахмала, в частности, нехимически модифицированного, обладающего повышенной набухаемостью и растворимостью, в пищевой, крахмально-паточной и других отраслях промышленности. Задача изобретения - разработать способ получения модифицированного крахмала с использованием процесса экструзии, обеспечивающего высокие степень клейстеризации, содержание декстринов и набухаемость крахмала, что положительно оказалось бы на его питательных свойствах и усвояемости организмом. Сущность изобретения: способ получения крахмала включает предварительную обработку нативного крахмала и формирование крахмала-экструдата, при этом предварительную обработку ведут раствором крахмального клейстера или желатина, а крахмал-экструдат подвергают вторичному нагреву с использованием в качестве источника тепла ИК-излучателя. При этом используют 0,3 - 0,7%-ный водный раствор крахмального клейстера или желатина, а вторичный нагрев осуществляют при температуре 15 - 18 o C. 2 табл.

Изобретение относится к получению крахмала, в частности, нехимически модифицированного, обладающего повышенной набухаемостью и растворимостью, и может быть использовано в пищевой, крахмало-паточной и других отраслях промышленности. Способность крахмалов изменять свои свойства в результате физического, химического, биологического или комбинированного воздействия используется для создания новых видов крахмалопродуктов модифицированных крахмалов, что позволяет расширить ассортимент пищевых продуктов, повысить их качество. Известен способ получения модифицированного набухающего крахмала, который включает в себя приготовление концентрированного крахмального клейстера с последующей сушкой тонкой пленки этого клейстера на паровых вальцевых сушилках Однако данный способ не нашел широкого применения из-за отсутствия высокопроизводительных вальцевых сушилок, их высокой стоимости, а также использования в этих сушилках пара давления до 1,2 МПа. Наиболее перспективным способом получения модифицированного крахмала является метод экструзии. Экструзионная обработка нативных крахмалов позволяет получить их модификации, близкие по свойствам к набухающим. В то же время она более экономична и проста. Известен способ получения модифицированной крахмальной крупы саго на отечественном, серийно выпускаемом оборудовании, шнековых прессах Нативный крахмал увлажняют до 35 42% влаги, тщательно перемешивают крахмальное тесто, загружают в шнековый пресс, где оно подвергается тепловой обработке (температура 60 80 o C), затем формированию продавливанием через отверстия необходимой формы и размеров. В процессе экструзионной обработки происходит разрушение крахмальных гранул, клейстеризации и механическая деструкция полисахаридов, и крахмfл приобретает способность набухать в холодной воде, частично растворяясь в ней. Однако, как показали наши исследования, технологические параметры способа не обеспечивают эффективную модификацию крахмала: крахмал-экструдат обладает недостаточно высокой набухаемостью и растворимостью, что отрицательно сказывается на его питательный свойствах и усвояемости организмом. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения экструзионного крахмала, в котором для повышения набухаемости и растворимости модифицированного крахмала, нативный крахмал подвергали реагентной обработке Сущность способа состоит в следующем. Кукурузный или картофельный крахмал обрабатывали раствором монофосфата натрия из расчета 2 10 мас. к массе крахмала. Экструзию проводили при 170 180 o C, число оборотов шнека 50 мин -1 , диаметр выходного отверстия 3,5 мм. Полученный экструдат измельчали в молотковой дробилке, просеивали через сито с отверстиями 0,5 мм, упаковывали в двойные мешки: бумажный и тканевый. В данном способе достигается более высокая эффективность процесса получения модифицированного крахмала; согласно нашим данным, степень клейстеризации равна 15,50, содержание декстринов составляет 17,3% набухаемость в воде 2,90 мл за 1 ч, набухаемость в щелочи 7,1 мл за 1 ч. Однако данные характеристики модифицированного крахмала-экструдата свидетельствуют о недостаточно высоком качестве последнего. Кроме того, для стимулирования процесса модификации крахмала используют химические препараты, что сказывается на чистоте получаемого продукта. Таким образом, технические решения, характеризующие уровень техники, требуют усовершенствования в направлении повышения качества модифицированного крахмала за счет повышения степени клейстеризации, содержания декстринов, набухаемости. Задача изобретения разработать такой способ получения модифицирования крахмала с использованием процесса экструзии, в котором проведение предварительной обработки нативного крахмала иной природы реагентом и вторичный нагрев крахмала-экструдата обеспечили бы высокую степень клейстеризации, высокое содержание декстринов и набухаемость модифицированного крахмала, что положительно сказалось бы на его питательных свойствах и усвояемости организмом. Задача решается способом получения модифицированного крахмала, включающим предварительную обработку нативного крахмала и формирование крахмала-экструдата, в котором согласно изобретению предварительную обработку ведут раствором крахмального клейстера или желатина, а крахмал-экструдат подвергают вторичному нагреву с использованием в качестве источника тепла ИК-излучатель. При этом используют 0,3 0,7%-ный водный раствор крахмального клейстера или желатина, а вторичный нагрев осуществляют при температуре 150 - 180 o C. Заявляемая совокупность существенных признаков (предварительная обработка нативного крахмала раствором крахмального клейстера, экструзия при повышенной температуре и ИК-облучение крахмала экструдата) создают наиболее благоприятные условия для объемного прогрева набухшего крахмала, влага движется аномально - внутрь массы зерна крахмала, где происходит образование пара, создается его высокое давление, которое в сочетании с высокой температурой приводит к деструкции полимерных цепей крахмала, что обеспечивает высокую степень клейстеризации модифицированного крахмала, высокое содержание декстринов и набухаемость в воде и щелочи. Это наглядно иллюстрируется данными табл. 1. Как видно из данных таблицы, предварительная обработка крахмала раствором крахмального клейстера в сочетании только с экструзией является мало эффективной (см. позицию 1). Немного улучшает качество модифицированного крахмала сочетание ИК-облучения с предварительной обработкой раствором крахмального клейстера или с экструзией (позиции 2 и 3 соответственно) и только использование всей совокупности существенных признаков приводит к резкому изменению качества модифицированного крахмала в сторону значительного увеличения степени клейстеризации 21,8% содержанию декстринов 23,8% и набухаемости в воде 3,9 мл, в щелочи 8,2 мл за 1 ч (позиция 4). Технология реализации способа состоит в следующем. Кукурузный или картофельный крахмал предварительно заливают теплым 30 40 o C 0,3 - 0,7%-ным водным раствором крахмального клейстера или желатина. При этом на одну весовую часть крахмала приходится 20 50 частей клейстера или желатина. Образовавшийся раствор непрерывно перемешивают в течение 5 7 мин. Затем отстаивают 10 15 мин и сливают избыток воды. Набухший крахмал подают в экструдер A1-KX, где проводят экструзию при 50 60 o C, число оборотов шнека 50 мин -1 , диаметр выходного отверстия 3,5 мм. Полученный крахмал-экструдат подвергают вторичному нагреву, используя в качестве источника тепла ИК-излучатель. Для этого крахмал-экструдат помещают на поддон слоем толщиной в одну гранулу и обрабатывают ИК-излучением в резонансном режиме с длиной волны 0,8 1,2 мкм и плотностью потока 20 -22 кВт/м 2 в течение 60 70 с при температуре 150 180 o C. Далее, обработанный в резонансном режиме крахмал-экструдат подвергают дроблению до требуемого размера. Пример. 100 г. картофельного крахмала помещают в сосуд, заливают 2500 мл 0,5% -ного крахмального клейстера и непрерывно перемешивают в течение 7 мин. Затем раствор отстаивают в течение 12 мин и сливают избыток воды. Набухший крахмал подают в экструдер А1-КХП, где проводят экструзию при 60 o C, число оборотов шнека 50 мин -1 , диаметр выходного отверстия 3,5 мм. Полученные гранулы крахмала помещают на поддон слоем толщиной в одну гранулу и подвергают обработке ИК-излучением с длиной волны 1,2 мкм, плотностью потока излучения 22 кВт/м 2 в течение 70 с при температуре 180 o C. Качество полученного модифицированного крахмала характеризуется содержанием декстринов 25,1% степень клейстеризации 23,2% набуханием в воде 4,3 мл за 1 ч, в щелочи 0,05 н 9,0 мл за 1 ч (табл. 2, пример 2). Установлено, что заявляемые параметры процесса получения модифицированного крахмала (заявляемое вещество и его концентрация в процессе предварительной обработки, режимные параметры ИК-облучения) выбраны из условий, обеспечивающих эффективное проведение процесса модификации крахмала и получение высокого качества крахмала-экструдата: содержание декстринов составляет 18,9 25,1% степень клейстеризации 16,1 23,2% набухаемость в воде 3,2 4,3 мл на 1 ч, набухаемость в 0,05 н. NaOH 7,6 9,0 мл за 1 ч (табл. 2, примеры 1 12). При найденных оптимальных значениях таких параметров ИК-облучения, как длина волны = 0,8 - 1,2 мкм, плотность потока излучения 20 22 кВт/м 2 и время облучения 60 70 с, оптимальной концентрацией раствора крахмального клейстера или желатина является 0,3 0,7 мас. а температура ИК-обработки составляет 150 180 o C. Запредельное снижение концентрации крахмального клейстера и температуры ИК-обработки, также как и запредельное повышение указанных параметров приводит к резкому снижению качества модифицированного крахмала: характеристики полученного крахмала снижаются до уровня прототипа (табл. 2, примеры 13, 14). Использование предложенного способа получения модифицированного крахмала обеспечивает повышение качества полученного крахмала-экструдата по сравнению с крахмалом, полученными по известному способу: содержание декстринов увеличивается с 17,3% до 18,9 25,1% т.е. в 1,1 1,45 раза; степень клейстеризации возрастает с 15,5% до 16,1 23,2% т.е. в 1 1,5 раза; набухаемость в воде с 2,9 мл до 3,2 4,3 мл за 1 ч, т.е. в 1,1 1,5 раза, набухаемость в 0,05 н, NaOH с 7,1 мл до 7,6 9,0 мл за 1 ч, т.е. в 1,1 - 1,2 раза. Предложенный способ позволяет получить модифицированный крахмал по простой технологии, не требующей больших затрат энергии и без применения химических препаратов, стимулирующих протекание процессов декстринизации, клейстеризации и степени набухаемости. Полученный продукт обладает высокими потребительскими качествами и является экологически чистым.

Формула изобретения

Способ получения модифицированного крахмала, включающий обработку крахмала водным раствором реагента с последующей экструзией, отличающийся тем, что в качестве реагента используют крахмальный клейстер или желатин с начальной концентрацией 0,3 0,7% раствор реагента добавляют к крахмалу в массовом соотношении 20 50:1, экструзию осуществляют при 50 60 o С, полученный крахмал-экструдат нагревают в течение 60 70 с ИК-излучением с длиной волны 0,7 1,2 мкм при плотности потока 20 22 кВт/м 2 и при температуре 150 180 o С.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области производства из крахмала продуктов с более низкой молекулярной массой, обладающих особыми свойствами (растворимость, клеящая способность), которые предназначены к использованию в пищевой, текстильной и других отраслях промышленности

Изобретение относится к пищевой промышленности. Согласно предложенному способу проводят дегидратирование полисахарида до, по существу, безводного или безводного состояния и термическое модифицирование полученного полисахарида в газе с эффективной концентрацией кислорода, по меньшей мере, 9,77 моль/м при температуре 100°C или больше в течение времени, достаточного для модифицирования полисахарида. При этом по существу безводный означает содержание воды менее 2%. Изобретение обеспечивает получение модифицированного полисахарида, обладающего стабильной вязкостью и улучшенными органолептическими свойствами. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл., 7 пр.

Изобретение относится к крахмалопаточной промышленности. Способ предусматривает приготовление суспензии смешиванием крахмала с расчетным количеством обессоленной воды до концентрации сухих веществ 10-45%. Затем доводят pH суспензии до 3,5-5,5 добавлением 10-15%-ного раствора НСl. Нагревают при постоянном перемешивании в термостатированной емкости до температуры 45-58°С. После чего вносят раствор глюкоамилазы очищенной или в композиции с бактериальной альфа-амилазой и/или пуллуланазой или изоамилазой. Смесь суспензии с ферментами подвергают инкубации при температуре 45-58°С в течение 10-100 ч до достижения требуемой степени гидролиза нативного крахмала в пределах 20-70%. После гидролиза разделяют реакционную смесь на пористый крахмал и глюкозный сироп с ГЭ 97-99% и содержанием глюкозы 95-98%. Изобретение позволяет в одну стадию получить пористый крахмал и глюкозный сироп. 1 пр., 2 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Крахмал обогащен устойчивым крахмалом, имеет содержание устойчивого крахмала 60% или более, имеет максимум молекулярного веса в пределах от 6х10³ или более до 4х104 или менее, имеет разброс молекулярного веса 1,5 или более до 6,0 или менее и имеет энтальпию желатинизации 10 Дж/г или менее. Также предложены содержащие указанный крахмал напиток и пищевой продукт. Способ получения вышеуказанного крахмала предусматривает воздействие на богатый амилозой крахмал с содержанием амилозы 40% или более кислотной обработкой в водном растворе неорганической кислоты. При этом кислотная обработка проводится при реакционных условиях, заданных нижеприведенными выражениями соотношения (1) и (2) В выражениях (1) и (2) Т - температура реакции (°С), С - нормальность (н) неорганической кислоты в водном растворе неорганической кислоты и t - продолжительность реакции (часов). 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 26 табл., 24 пр.

Изобретение относится к получению крахмала, в частности, нехимически модифицированного, обладающего повышенной набухаемостью и растворимостью, и может быть использовано в пищевой, крахмало-паточной и других отраслях промышленности

Модифицированные крахмалы

Теоретические основы строения полисахаридов

Химия пищевых гидроколлоидов - раздел химии, разбирающий вопросы происхождения, производства и превращений большой группы полимерных веществ, выделенных в самостоятельную категорию на основании общности свойств, проявляемых ими в пищевых системах.

Углеводы классифицируют по количеству моносахаридных остатков (см. рис.).

Рис.1. Древо углеводов

Молекула глюкозы в растворе образует пиранозный цикл. При образовании циклической структуры группа ОН, связанная с C1, может расположиться по ту же сторону от кольца, что и ОН -группа, связанная с C2 (?-форма) или по противоположную сторону кольца (?-форма), что играет существенную роль при образовании полисахаридов (см. рис.).

Рис. 2. Таутомерия глюкозы

При связывании двух моносахаридов по реакции конденсации образуются дисахариды с возникновением гликозидной связи (см. рис.):

+ =

Рис. 3. Образование гликозидной связи

Широко распространенный резервный полисахарид растений, является наиболее важным углеводным компонентом пищевого рациона. В растениях крахмал содержится в хлоропластах листьев, плодах, семенах и клубнях. Особенно высоко содержание крахмала в зерновых культурах (до 75 % от сухой массы), клубнях картофеля (примерно 65 %) и других запасающих частях растений.

Крахмал откладывается в форме микроскопических гранул. Крахмальные гранулы практически не растворяются в холодной воде, однако они сильно набухают в воде при нагревании.

При продолжительном кипячении примерно 15-25 % крахмала переходит в раствор в виде коллоида. Этот «растворимый крахмал» носит название амилоза. Остальная часть, амилопектин, не растворяется даже при очень длительном кипячении.

Амилоза состоит из неразветвленных цепей, включающих 200-300 остатков глюкозы, связанных в положении ?(1?4). Благодаря ?-конфигурации при С1, цепи образуют спираль, в которой на один виток приходится 6-8 остатков глюкозы.

Синяя окраска растворимого крахмала при добавлении йода (йод-крахмальная реакция) связана с присутствием такой спирали. Атомы йода образуют цепочку вдоль оси спирали и в этом преимущественно неводном окружении приобретают темно-синюю окраску

Амилопектин

В отличие от амилозы практически нерастворимый в воде амилопектин имеет разветвленную структуру. В среднем один из 20-25 остатков глюкозы содержит боковую цепь, присоединенную в положении ?(1?6). При этом формируется древовидная структура.

Сильно разветвленные полисахариды, такие, как амилопектин, окрашиваются в присутствии йода в коричневый или красно-коричневый цвет.

Молекула амилопектина может включать сотни тысяч остатков глюкозы и иметь молекулярную массу порядка 108 Да.

В процессе пищеварения происходит высвобождение полученной от солнца энергии, т.к. в результате гидролиза крахмал снова расщепляется на молекулы глюкозы и далее на углекислый газ и воду.

Наиболее важными коммерческими источниками крахмала являются кукуруза, картофель, рис, пшеница и тапиока. Производство крахмала включает в себя различные процессы, в ходе которых очищенный крахмал отделяется от других компонентов сырья. Целью экстракции является извлечение зерен крахмала не поврежденными. Такой крахмал можно мыть, сушить или хранить в виде суспензии для дальнейшей обработки с целью получения модифицированного крахмала.

Гидратация, возникающая при приготовлении пищи, приводит к необратимому изменению в структуре крахмальной гранулы, в результате «крахмал-крахмальное» взаимодействие раскрывается по типу застежки молнии и заменяется взаимодействием крахмал-вода. Это приводит к разделению цепей и набуханию гранулы.

2. Гидратация крахмала

У молекул крахмала множество ОН групп, они вызывают сродство к воде. существует сильная гидратация и сродство между огромными молекулами крахмала и маленькими молекулами воды, которое осуществляется посредством водородных связей

В воде крахмальная гранула разрывается и происходит диспергирование крахмальных молекул в растворе с переходом в вязкое коллоидное состояние

Таким способом вода позволяет контролировать структуру и текстуру пищевых продуктов.

«Желирование» и «клейстеризация» являются специфическими техническими признаками происходящей внутри гранулы гидратации и ее необратимого набухания, которые и создают вязкость

Клейстеризация крахмала происходит при его нагревании в присутствии воды, этот сложный процесс идет в три стадии.

На первой стадии крахмальные зерна обратимо набухают за счет присоединения небольших количеств воды.

На второй стадии при повышении температуры отмечается сильное набухание зерен с увеличением их объема в сотни раз за счет присоединения больших количеств воды. Эта стадия клейстеризации необратима При набухании крахмала происходит разрыв водородных связей и гидратация макромолекул полисахарида. Увеличивается вязкость раствора.

На третьей стадии извлекаются водой растворимые полисахариды, зерна теряют форму.

Крахмальный клейстер

В зависимости от соотношения крахмала и воды получается клейстер в виде золя или геля. Если крахмальные мешочки при поглощении ими большого количества воды тесно соприкасаются друг с другом, клейстер имеет характер геля

Старение крахмального клейстера

При охлаждении может происходить «регресс», т.е. молекулы амилозы линейной структуры упорядочиваются, становятся параллельно друг другу, такие зоны теряют воду и прозрачность.

Густые кисели с 6-8 % содержанием крахмала относятся к прочным гелям

Старение оклейстеризованного крахмала предотвращается выдержкой изделий в горячем состоянии до момента их употребления.

Крахмальные гели различной вязкости служат основой для киселей, супов-пюре и соусов. Для ягодных киселей пригоден картофельный крахмал, образующий прозрачный, почти бесцветный гель. Для молочных киселей можно применять маисовый крахмал, дающий непрозрачный молочно-белый гель

3. Модифицированные крахмалы

Модифицированный крахмал вырабатывается при помощи изменений. Однако модификация крахмала не касается структуры его ДНК. В соответствии с ГОСТ Р 51953-2002 «Крахмал и крахмалопродукты»,

Модифицированными крахмалами называют крахмалы, свойства которых направленно изменены в результате физической, химической, биохимической или комбинированной обработки (см. рис. 4.). Из этого определения видно, что для производства модифицированного крахмала не применяются методы генной инженерии.

Рис. 4. Этикетка на модифицированные крахмалы

Физические и химические способы модификации крахмалов: набухание, деполимеризация, стабилизация, поперечное сшивание полимерных цепей.

При набухании химическая структура молекул крахмала не изменяется, но объем их увеличивается за счет присоединения молекул воды водородными связями.

При деполимеризации укорачиваются цепочки амилозы или амилопектина. При укорачивании цепей амилозы, крахмал теряет способность к регрессу. При укорачивании цепей амилопектина модифицированный крахмал желируется при более низкой температуре.

При сухом прокаливании крахмала (20-30 % влаги) происходит частичный гидролиз, укорачивание молекул, затем происходит реполимеризация, т.е. образование более разветвленных молекул - декстринов

Декстриы отличаются растворимостью в холодной воде, уровнем вязкости, уменьшением содержания сахара, стабильностью.

В зависимости от цвета декстрины бывают белые, желтые или британские камеди.

Способы модификации крахмала

Сшивание состоит в замене части водородных связей на более прочные ионные.

Крахмальная гранула на молекулярном уровне имеет укрепляющие ее произвольно расположенные спайки. Часто это дикрахмал-фосфаты и дикрахмал-адипаты с фосфатными или адипатными мостами.

Обычно одна поперечная связь приходится на 100 - 3000 ангидроглюкозных остатков в молекуле крахмала. По мере того как возрастает количество поперечных связей, крахмал становится более устойчивым к желированию, к кислотному, тепловому и механическому воздействиям.

Стабилизация - химическая модификация крахмала введением ацетильных и гидроксипропильных групп с целью предотвратить регресс при охлаждении. Тогда происходит увеличение срока годности изделий благодаря устойчивости к изменениям температуры при замораживании - оттаивании.

Степень замещения (СЗ) - это количество замещающих групп на 100 остатков ангидроглюкозы. Наиболее выгодными являются крахмалы с СЗ менее 0, Они желируют при более низких температурах.

Ферментативный гидролиз - этот гидролиз присутствует во многих пищевых технологиях. С помощью ферментов амилазы (альфа или бета) получается целый ряд новых продуктов (мальтоза, декстроза, декстрины).

Липофильное замещение - гидрофильный крахмал может быть преобразован в гидрофильно-гидрофобный введением длинной углеводородной гидрофобной цени. Они применяются для стабилизации эмульсий.

Октенилсукцинатные группы, содержащие цепь из 8 углеродных атомов обеспечивают имитацию липидных свойств. Эти гидрофобные группы притягиваются к разделу фаз и стабилизируют поверхность раздела масляной и водной фаз в эмульсии.

Липофильная октенильная часть связывает масло, а гидрофильная глюкозная часть связывает воду. Таким образом, не допускается полное разделение водной и масляной фаз (т.е. расслоение).

Модифицированные целлюлозы. Химическое строение. Процесс производства

модифицированный крахмал полисахарид целлюлоза

Целлюлоза является самым распространенным органическим соединением в природе. В клеточных стенках растений целлюлоза составляет 40-50%, а в таком важнейшем сыpьe, как хлопковое вoлoкнo, - 98%. Молекулы целлюлозы содержат не менее 104 остатков глюкозы [мол. масса (1-2)·106 Да] и могут достигать в длину 6-8 мкм.

Природная целлюлоза обладает высокой механической прочностью, устойчива к химическому и ферментативному гидролизу. Эти свойства связаны с конформацией молекул и особенностями надмолекулярной организации. Неразветвленные связи типа ?(1?4) приводят к oбpaзoвaнию линейных цепей, которые стабилизированы внутри- и межцепочечными водородными мостиками (рис. 5. и).

Рис. 5. Структура целлюлозной цепи

Целлюлоза является основой для большого числа различных модификаций, используемых как в пищевой промышленности, так (и в большей степени) в других отраслях.

Микрокристаллическая целлюлоза (Е 460i), частично гидролизованная кислотой по аморфным участкам, наиболее доступным для атаки реагентами, и затем измельчена, отличается укороченными молекулами. МКЦ в качестве пищевой добавки используется как эмульгатор, текстуратор и как добавка, препятствующая слеживанию и комкованию.

Химическая модификация молекул целлюлозы приводит к изменению свойств и, как следствие к изменению функций в пищевых системах.

Пищевые добавки целлюлозной природы безвредны, так как не подвергаются в ЖКТ деструкции и выделяются без изменений.

Дневной суммарный прием с пищей всех производных целлюлозы может составлять до 25 мг/кг массы тела человека. Их дозировки в пищевых продуктах определяются конкретными технологическими задачами.

Из сырой целлюлозы путем химической модификации получают ряд используемых в пищевой промышленности модифицированных целлюлоз:

Е 461 - МЦ (метилцеллюлоза),

Е 463 - ГПЦ (гидроксипропилцеллюлоза),

Е 464 - ГПМЦ (гидроксипропилметилцеллюлоза),

Е 465 - МЭЦ (метилэтилцеллюлоза),

Е 466 - КМЦ (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы).

Сырьем для модифицированных целлюлоз является целлюлозная пульпа, которую получают из древесины определенных видов растений или хлопкового линта. Хлопковый линт - короткие волокна из коробочек хлопчатника, длина которых недостаточна для их использования в нитках и пряже.

Молекулы целлюлозы и крахмала состоят из остатков глюкозы (рис.)

Процесс основан на том, что целлюлозная пульпа диспергируется в щелочном растворе с образованием так называемой алкали-целлюлозы, а затем обрабатывается в строго контролируемых условиях соответствующими реагентами для замещения мономеров ангидроглюкозы в целлюлозной цепи. Замещение происходит по гидроксильным группам, а реагентами являются следующие:

метилцеллюлоза - хлорметан,

гидроксипропилцеллюлоза - окись пропилена.

ГПМЦ - смесь вышеуказанных реагентов,

метилэтилцеллюлоза - смесь хлорметана и хлорэтана,

Рис. 6 Строение целлюлозы и крахмала

КМЦ - монохлоруксусная кислота.

За реакцией замещения следует стадия очистки и промывки с целью удаления побочных продуктов и достижения уровней чистоты, пригодных для пищевых добавок.

Физико-химические свойства и технологические функции модифицированных целлюлоз.

Метилцеллюлоза (Е 461) МЦ и гидроксипропилметилцеллюлоза (Е 464) ГПМЦ.

Растворяются в холодной воде (но не растворяются в горячей) с образованием вязких растворов. Вязкость растворов этих производных целлюлозы, зависящая от их концентрации и практически не зависящая от рН в диапазоне 2 - 13, снижается с повышением температуры до момента гелеобразования, которое наступает в интервале температур 50 - 90 оС. По достижении температурной точки гелеобразования вязкость растворов начинает резко повышаться до температуры флокуляции (коагуляции с образованием рыхлых хлопьевидных агрегатов).

Процесс обратим, т.е. при снижении температуры может быть получен исходный раствор, что обусловлено обратимостью процесса образования и разрыва водородных связей между полимерными молекулами эфиров целлюлозы и молекулами воды.

Гидроксипропилцеллюлоза (Е 463) ГПЦ.

Растворяется в воде при температуре, не превышающей 40 оС. Ее растворимость повышается в присутствии сахарозы. Вязкость растворов, которая не зависит от рН в интервале 2 - 11, снижается с повышением температуры до момента флокуляции, наступающего, минуя стадию гелеобразования, в интервале 40-45 оС.

Процесс обратим, и со снижением температуры будет происходить повторное растворение этого эфира целлюлозы в воде. Водные растворы ГПЦ проявляют поверхностную активность, действуя в дисперсных пищевых системах как эмульгатор. Растворы ГПЦ совместимы с большинством натуральных и синтетических водорастворимых полимеров: МЦ, КМЦ, желатином, альгинатами и др., что создает возможность их совместного использования.

Карбоксиметилцеллюлоза (Е 466) КМЦ.

Растворяется и в горячей, и в холодной воде с образованием растворов различной вязкости, которая зависит от степени замещения гидроксильных групп в молекуле целлюлозы. Для пищевых целей обычно применяют КМЦ со степенью замещения 0,65-0,95, образующую растворы высокой и средней вязкости. Вязкость растворов КМЦ уменьшается с повышением температуры, однако гелеобразования и флокуляции не происходит. Вязкость растворов КМЦ зависит от рН: при рН ниже 3 вязкость может возрастать, при 5 - 9 не зависит от рН, при рН выше 10 вязкость может уменьшаться. Смеси КМЦ и ГПЦ обладают синергизмом повышения вязкости в отличие от индивидуальных добавок..

Применение модифицированных целлюлоз в пищевых продуктах.

Традиционно эти добавки используют в технологиях хлебобулочных и кондитерских изделий, молочных и обезжиренных эмульсионных продуктов, безалкогольных напитков, где они выступают в качестве эмульгаторов и стабилизаторов многокомпонентных дисперсных систем, суспензий и эмульсий, обеспечивают необходимые консистенцию и вкусовые свойства.

МЦ и ГПМЦ используют для связывания и поддержания формы, формирования пленки и барьерных свойств, предотвращения выкипания и разбрызгивания при высоких температурах.

ГПЦ ждет своего применения в пищевой промышленности. Ее низковязкие сорта используют в топпингах (украшениях для верхней поверхности кондитерских изделий) для взбивания или распыления из аэрозольных баллончиков. Топпинги, стабилизированные ГПЦ (в количестве 0,2 - 0,3 %), сохраняют взбитую структуру при высоких температурах окружающей среды.

МЭЦ стабилизирует пену, ее взбитость сравнима с яичным белком. Растворы можно взбивать повторно, даже если пена, постояв, снова перешла в жидкое состояние. При этом МЭЦ совместима со многими обычными пищевыми ингредиентами, включая белок и жир. МЭЦ подходит для применения в топпингах, муссах, жидком тесте.

КМЦ обеспечивает быстрое загущение в быстрорастворимых продуктах, таких как сухие смеси для напитков в автоматах. При высоких концентрациях КМЦ во рту возможно «резиновое ощущение». Для устранения этого ощущения нужно использовать сорта КМЦ с большей степенью замещения при меньших концентрациях.

Литература

1. Вопросы и задачи по органической химии; Альянс - Москва, 2012. - 256 c.

Органическая химия. В 2 книгах. Книга 2. Специальный курс; Дрофа - Москва, 2008. - 592 c.

Органическая химия. Задачи по общему курсу с решениями. В 2 частях. Часть 2; Бином. Лаборатория знаний - Москва, 2012. - 720 c.

Основы органической химии; Дрофа - Москва, 2006. - 560 c.

Руководство к лабораторным занятиям по органической химии; Гостехиздат - Москва, 2009. - 384 c.

Сборник задач по органической химии; Издательство МГУ - Москва, 2000. - 160 c.

Алексеенко В. А., Суворинов А. В., Власова Е. В. Металлы в окружающей среде. Оценка эколого-геохимических измерений. Сборник задач; Логос - Москва, 2012. - 515 c.

Артеменко А. И. Органическая химия; Высшая школа - Москва, 2002. - 560 c.

Артеменко А. И. Органическая химия; Высшая школа - Москва, 2007. - 560 c.

Артеменко А. И. Удивительный мир органической химии; Дрофа - Москва, 2008. - 256 c.

Артемова Э. К., Дмитриев Е. В. Основы общей и биоорганической химии; КноРус - Москва, 2011. - 256 c.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

На упаковках продуктов, заполнивших полки супермаркетов, в перечне ингридиентов часто значится модифицированный крахмал. Не вреден ли? Чем отличается от обычного? Что касается обычного крахмала, то относится он к углеводам и занимает в рационе человека существенную долю, поскольку содержится в муке, мучных и макаронных изделиях, картофеле, кукурузе, рисе, других крупах и крахмалистых плодах. В чистом виде наиболее часто используется картофельный или кукурузный крахмал. В пищеварительном процессе крахмалсодержащий продукт отдает крахмал, и ферменты превращают его в глюкозу, снабжающую организм энергией.

В натуральном состоянии крахмал полностью не растворяется в воде и поэтому трудно расщепляется в желудке. Продукты, содержащие крахмал, приходится обрабатывать термически — запекать, варить, тушить, жарить. В рафинированном виде крахмал используется как естественный загуститель — кисель тому пример.

Модифицированный крахмал получен в результате химических воздействий на исходное сырье с целью изменения его характеристик. Современная пищевая индустрия использует его в производстве в качестве стабилизатора, эмульгатора, наполнителя. Название сбивает с толку, в голову приходит мысль о ГМО. Это не так, сам модифицированный крахмал к этой группе не относится, но генетически модифицированная кукуруза или картофель в его производство вполне могли быть заложены. Область применения модифицированного крахмала обширна:

• конфитюры и повидло, фруктовые и овощные пюре, начинки, творожно-сливочные кремы и десерты — с его помощью добиваются нужной консистенции;
• печенье, вафли, бисквиты — добавление в выпечку крахмала уменьшает клейковину теста и позволяет сократить количество жира и сахара;
• маргарин и спред — крахмал используется как эмульгатор жира;
• дешевые колбасные изделия — в них крахмал кладут для связывания излишней влаги;
• кетчупы, майонезы, йогурты, мороженое, консервы, детское питание и пр.

Содержание модифицированного крахмала в пищевых продуктах официально разрешено. Следовательно, пищевая добавка признана безопасной. Улучшает ли она вкус, структуру, внешний вид еды, запах — вопрос спорный, ответ на него будет субъективный. Сейчас речь идет о другом — о вредности или безвредности крахмала, созданного искусственно в промышленных интересах. Пока ясно одно: продукты, насыщенные модифицированным крахмалом, к здоровому питанию не относятся. Организм человека имеет уникальную систему обмена веществ, сформировавшуюся в результате длительной и постепенной эволюции.

Стоит ли подвергать себя испытанию очередным ксенобиотиком — чужеродным веществом, которого нет в природе?

Сегодня продается очень много низкокачественных, но дешевых продуктов. Томатный соус, изготовленный только из помидоров без консервантов, красителей и загустителей на основе модифицированного крахмала придется поискать. Равно как и мясные сосиски. Их ассортимент впечатляет, но в большинстве если и содержится мясо, то низкосортное. Плюс соевый белок, полифосфаты и, конечно, наполнитель — модифицированный крахмал.

Высматривайте в составе продукта всяческие «E». Допустим, E1404, 1412, 1414, 1420, 1422, 1451 — модификации картофельного крахмала. К сожалению, производитель не всегда информирует о наличии модифицированного крахмала или пишет об этом микроскопическими буквами где-нибудь на сгибе обертки. Иногда используется комбинированный стабилизатор без расшифровки состава, и выявлять в нем наличие модифицированного крахмала придется с помощью собственных дегустационных способностей, а заодно и решать, наполнять или не наполнять себя «химией».

Модифицированный крахмал - что это? Этот продукт не имеет ни малейшего отношения к крахмал - это, по сути, невозможно. В крахмале не содержится генов - это всего лишь органическое вещество, но не живое образование. Таким образом, часто встречающийся крахмал кукурузный модифицированный - это от слова «модификация» - изменение. Изменены свойства крахмала путем биохимической, химической, физической или комбинированной обработки. На территории РФ к использованию разрешено около 20 видов крахмала. Каждый из них используется в соответствии со свойствами, приобретенными в результате модификации.

Модифицированный крахмал: что это с точки зрения технологии

Модификация крахмала имеет несколько направлений. Цель одной из них - устранить природный запах. Несмотря на то что крахмал сам по себе не имеет ярко выраженного запаха, иногда необходимо его полное отсутствие. Такой продукт используется для производства косметических средств и продуктов питания. Иногда необходимо изменить цвет крахмала: как правило, это необходимо при использовании его в технических целях. Нередко крахмал добавляют в сыпучие продукты, чтобы придать им большую рассыпчатость, и в жидкие, чтобы предотвратить комкование. Для этого используют модифицированный крахмал, изменение которого было направлено на повышение рассыпчатости.

Модифицированный крахмал: что это для нас?

Для производства сахарной пудры и пекарского порошка используют крахмалы без запаха. В технических целях - крахмалы с красителями. При изготовлении майонезов, кетчупов, соусов, кремов, пудингов и йогуртов необходима способность крахмала к набуханию. Также он позволяет усилить вкус и текстуру продукта при выпечке тортов, пирожных и хлебобулочных изделий. Производство колбас также не может обойтись без крахмала: нужна его способность связывать влагу, а также он куда дешевле соевого изолята и тем более мяса.
Однако злоупотребление этим продуктом может сделать колбасу невкусной, похожей на резину. Детское питание тоже не обходится без крахмала. Например, чтобы предотвратить расслоение пюре, необходим именно модифицированный крахмал, разбитый на более мелкие части, так как в обычном состоянии он довольно сильно крепит.

Модифицированный крахмал - вред или польза?

Можно с уверенностью сказать, что крахмал совершенно безопасен для здорового человека: в разумных количествах он не может испортить ни вкуса, ни качества продуктов, а только улучшить их. Например, набухающий крахмал подвергается следующей модификации: крахмал с водой замешивают в различных пропорциях, в зависимости от требуемого результата, затем высушивают и снова измельчают. Как видим, ничего вредного для здоровья в этой операции нет. Однако всегда имеется оборотная сторона: модифицированный крахмал (что это такое, мы уже имеем представление) противопоказан при ряде заболеваний, поэтому производители обязаны указывать его наличие в продуктах.