Что такое модифицированный крахмал и не вредит ли он здоровью? Что представляет собой модифицированный крахмал

У многих людей, покупающих сегодня различные продукты, возникает вопрос, модифицированный крахмал – что это такое, не относится ли он к генномодифицированным продуктам?

Также их интересует то, насколько такие продукты являются опасными для их здоровья. Дело в том, что сегодня пищевая промышленность достаточно часто использует не только обычный картофельный, а также кукурузный крахмал, но и современные модифицированные его варианты.

Их получают путем клеточной модификации обычных фабрикатов.

Вконтакте

Что это такое

Прежде всего, любой модифицированный (улучшенный) продукт имеет измененный набор хромосом, который изменили искусственным способом за счет использования различных методов генной инженерии.

В результате этого любые пищевые , полученные из модифицированных растений, также могут быть изменены. Если говорить о модифицированном крахмале, то его получают строго в соответствии с действующим ГОСТом 51953-2002.

Важно знать: для этого возможно использование только тех процессов, которые не изменяют структуру ДНК. При этом конечный продукт имеет несколько иную химическую форму, нежели у обычных вариантов.

Для получения такого фабриката, чаще всего используются различные химические методы воздействия специальными реагентами. За счет этого происходит его осахаривание. Всего для получения различных видов измененного фабриката могут применяться различные способы:

1. Окисленные типы можно получить за счет обработки первичного продукта окисляющими агентами (обычно это пероксид водорода, а также перманганат калия). После этого образуются менее длинные молекулярные цепи. Это позволяет сделать конечный фабрикат, имеющий повышенную прозрачность, при пониженной вязкости.
2. Жидкокипящие варианты получаются за счет нагрева водных растворов вместе с соляной, ортофосфорной, а также серной кислотой. Однако во время этого не должна быть достигнута температура клейстеризации. В итоге получается продукт, имеющий меньшую вязкость, а после охлаждения получается прочные студни.
3. Фосфатные виды дают возможность получить клейстеры, которые обладают увеличенной устойчивостью к перемешиванию, а также более длительным хранением.
4. Ацетилирование типы имеют повышенную стабильность и важную пленкообразующую способность. Их используют в качестве загустителей;
5. Стабилизированные варианты являются результатом химической модификации имеющихся функциональных реагентов. В результате этого получаются продукты, имеющие низкую температуру клейстеризации, хорошую прозрачность, а также высокие показатели растворимости.

Описание и свойства

По информации, опубликованной экспертной комиссией ВОЗ, модифицированный крахмал — это улучшенный вариант обычного пищевого фабриката. При этом он имеет немного измененные характеристики.

Чтобы этого достичь, используются не только химические или биохимические, но и физические, а также определенные комбинированные процессы. Чтобы сделать модифицированный вариант, за основу берется полисахарид амилозы.

По своим свойствам он не будет значительно превосходить обычные фабрикаты. Какие именно свойства продукта будут измены, зависит от того, какой для этого используется способ улучшения.

Состав

Состав измененного фабриката практически ничем не отличается от обычного в плане содержания полезных веществ. Так, в него входит определенное количество различных минеральных веществ, начиная от магния и кальция, до фосфора.

К тому же, в нем находится множество необходимых для человеческого организма органических, а также жирных полиненасыщенных кислот.

Главными составляющими элементами модифицированного продукта на 100 г являются:

• Фосфор – его в нем 20 мг;
• Магний – порядка 8 мг;
• Кальций – 20 мг;
• Полиненасыщенные жирные кислоты – на 100 г продукта этих элементов всего 0,1 г;
• Пищевые волокна – их всего 0,2 г;
• Калий – 1 мг;
• Натрий – которого в составе 17 мг;
• Органические кислоты – 30 г.

Вредно или нет

Прежде всего стоит сказать, что те виды крахмала, которые подверглись определенным воздействиям, изменившим их характеристики, является полностью безопасными и их можно без страха и риска употреблять в пищу.

Однако, если переусердствовать с этим, то возможны определенные не серьезные последствия для ЖКТ.

При этом важно знать о том, что такой измененный продукт может быть противопоказан при наличии определенных заболеваний.

Обратите внимание: набухающий крахмал проходит через следующую обработку: сначала его замачивают с водой, после чего высушивают и измельчают. За счет этого получается уже модифицированный продукт. Из этого следует, что ничего опасного для здоровья данный фабрикат не содержит.

В соответствии с ГМО законами, о вхождении модифицированного крахмала в состав продукта производитель обязан сообщать на упаковке.

Использование в пищевой промышленности

Довольно часто в такой отрасли, как пищевая промышленность, используют различные варианты модифицированного крахмала. По большому счету его применяют в качестве стабилизатора.

Если в состав добавлен модифицированный крахмал, значит производитель добился того, что комочки в различных видах пищевой продукции будут отсутствовать.

При изготовлении низкого ценового диапазона часто используется крахмал. Он выполняет функцию связывания и удержания влаги, выделяющейся при нагреве. Ещё одним преимуществом использования крахмала в при изготовлении колбас является низкая цена: он в 2 раза дешевле соевого изолятора.

Возьмите на заметку : кулинария предусматривает использование такого продукта, как пекарного порошка, а также разрыхлителя. Также его могут использовать для производства сахарной пудры.

По своим свойствам данный продукт имеет рассыпчатую консистенцию и при этом не имеет яркого и выраженного запаха.

Сегодня данный вид крахмала можно встретить нескольких разновидностей:

• термически расщепленный;
• набухающий;
• а также жидко кипящий.

Чаще всего в пищевой промышленности встречаются именно варианты набухающего продукта. Так, его применяют для приготовления майонезов, кетчупов, различных соусов и даже йогуртов или салатных заправок.

Применение в других областях

Из такого модифицированного крахмала также делают целый ряд иных продуктов, которыми являются мальтодекстрины (их используют, как наполнители), а также многие сахароспирты, начиная от сорбита и маннита, до различных кислот.

К тому же картофельный крахмал часто используется в иных областях. К примеру, из него делают разные растворы клея, пленку, а также применяют для обработки тканей.

С его помощью происходит изготовление бумаги различной плотности, и он является незаменимым сырьем для спиртовой промышленности. Это обусловлено теми свойствами, которыми обладает полученный в результате модификации крахмал.

В чем заключается вред модифицированного крахмала, смотрите в следующем видео:

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».

Многие хозяйки для приготовления изысканных или повседневных блюд используют крахмал, причем как картофельный, так и кукурузный. В производстве многих продуктов питания он также используется. И чаще всего это именно модифицированный крахмал, которого так стараются избегать многие люди, ссылаясь на приносимый вред здоровью. Но так ли это на самом деле?

Что представляет собой крахмал?

Это продукт, который применяется в пищевой промышленности. Содержится он как в овощах, так и во фруктах. После поступления его в желудок происходит процесс превращения в глюкозу, которая необходима организму как основной источник энергии. Содержится крахмал в луковицах, клубнях, ягодах растений. Наибольшее его количество в муке (около 80 %), картофеле (25 %), рисе (от 75 %), кукурузе (70 %).

Основное свойство этого продукта заключается в его способности легко и быстро растворяться в воде в процессе нагревания. И в результате этого воздействия температуры происходит образование вязких растворов, которые называются клейстерами.

Крахмал образуется под влиянием солнечных лучей в процессе фотосинтеза. Состав и структура его может отличаться, в зависимости от того, в каком растении вещество вырабатывается.

Внешние особенности

По внешнему виду это белый порошок (в большинстве случаев отбеливают его искусственно, что уже является модификацией), без вкуса и запаха. В холодной воде он не растворяется, для этого нужно повышение температуры жидкости. При просмотре вещества в микроскоп можно отчетливо разглядеть, что это зернистый порошок. Если сжать в руке некоторое его количество, можно услышать характерный звук, который напоминает скрип. Еще одной особенностью является неоднородность молекул этого вещества. В частности, это касается их размеров. По форме они линейные и разветвленные.

Как проходит процесс модификации?

Процесс модификации - это специальная обработка с целью изменения одной или нескольких характеристик. Не стоит путать обыкновенное изменение с генетическим. Для выращивания последних используются методы генной инженерии современности. Основной целью такого изменения генетического кода является повышение уровня урожайности (особенно актуально в районах, которые страдают от недостатка еды из-за климатических условий), стойкости выращиваемых растений к различным заболеваниям и вредителям (например, устойчивость картофеля к колорадскому жуку), улучшение вкусовых качеств (например, при выводе новых сортов).

Для модификации крахмала, который в дальнейшем будет применяться для производства, используют три основных способа:

• физический, который подразумевает нагревание продукта до высоких температур;
• химический, при котором используются кислоты и щелочи;
• ферментативный.

Независимо от выбранного способа модификации, структура ДНК никоим образом не затрагивается, а лишь в некоторой степени улучшается его свойство загустителя (при его использовании возможность образования комочков снижается в разы). Хотя что касается формулы, то в этой части крахмал модифицированный немного отличается от обычного.

Зачем модификация нужна?

Чаще всего крахмал подвергается процессу модификации с целью придания чистого белого цвета, причем процесс проводится уже с готовым сырьем, а не на стадии выращивания картофеля или кукурузы.

Другие методы, которые также используются довольно часто в производстве, подразумевают воздействие на продукт различными кислотами, например, соляной или ортофосфатной. Метод этерификации с иными кислотами и фосфатами тоже применяется.

Зачем же нужно производить модифицированный крахмал (вредно или нет его употребление, зависит от количества в составе продукта)? Для расширения его свойств и в некоторых случаях приобретения новых, которые крайне необходимы для улучшения качества других продуктов питания, при приготовлении которых он и используется.

В итоге получается:

• снижение или повышение уровня вязкости готового продукта;
• устойчивость к более высоким температурам (обычный крахмал при длительном воздействии температуры теряет свои свойства);
• возможность многократного размораживания и замораживания продукта с полным сохранением его свойств и качества;
• уменьшение времени желатинизации готового продукта (или, наоборот, его увеличение);
• изменение текстуры;
• увеличение срока хранения и многие другие свойства.

Виды модифицированного крахмала

Современный рынок переполнен продуктами, в состав которых входит этот компонент, поскольку основная роль использованного загустителя - достижение необходимой итоговой консистенции. Разновидностей модифицированного крахмала более двадцати, однако не все они разрешены для использования в пищевой промышленности.

Сейчас чаще всего в состав продуктов входит компонент, для изменения структуры которого применялась температура (Е1400), кислота (Е1401), щелочь (Е1402), отбеливатель пищевой (Е1403) и ферменты (Е1405).

Как гласит официальный документ ГОСТ, модифицированным называется тот крахмал, свойства которого изменены целенаправленно в результате проведения обработки: физической, химической, биохимической или же комбинированной.

Состав измененного крахмала

Модифицированный крахмал, состав которого мало чем отличается от обычного, содержит много полезных для организма веществ (хотя злоупотреблять им все же не стоит). В частности, такие минеральные вещества, как магний, кальций, натрий, калий и фосфор. Также тут в достаточном количестве находятся органические и жирные полиненасыщенные кислоты, в которых человеческий организм нуждается.

Основными элементами являются (на 100 г модифицированного крахмала):

• фосфор - 20 мг;
• калий - 1 мг;
• натрий - 17 мг;
• магний - 8 мг;
• кальций - 20 мг;
• органические кислоты - 30 г;
• пищевые волокна - 0,2 г;
• полиненасыщенные жирные кислоты - 0,1 г.

Области применения

Модифицированный крахмал, применение которого достаточно обширно, чаще всего используется именно в пищевой промышленности.

1. Изготовление мясных продуктов, в том числе и колбас, которые относятся к средней ценовой категории. Это связано с тем, что при приготовлении используется, как правило, второсортное сырье, а оно не обладает теми характеристиками, которые необходимы для качественного продукта в итоге. Ухудшение сырья происходит по многим причинам: неоднократное размораживание и замораживание продукта, превышенный срок хранения или же присутствие большого количества соединительной ткани. Еще одна причина, по которой используется крахмал модифицированный в производстве колбас, - замена говядины второго сорта или соевого изолята. Происходит это из-за стоимости сырья. Модифицированный крахмал, цена которого в разы ниже, позволяет значительно снижать себестоимость конечного продукта. Еще он помогает колбасной массе связывать свободную влагу, которая выделяется при нагревании сырья. По стандартам, количество крахмала не должно превышать 10 % от общей массы, иначе готовый продукт может приобрести консистенцию резины, значительно ухудшатся вкусовые характеристики, а после употребления будет нарушен кислотно-щелочной баланс в желудке.
2. Изготовление соусов, кетчупов, майонезов с целью придания этим продуктам необходимой консистенции.

3. Изготовление кисломолочных продуктов типа йогурта и кефира для придания нужной текстуры.

4. Изготовление тортов, десертов и хлебобулочных изделий для улучшения внешнего вида.

Независимо от сферы применения, модифицированный крахмал, производство которого осуществляется во всех странах мира, выступает как загуститель, эмульгатор и стабилизатор.

Основное свойство модифицированного крахмала

Крахмальные зерна при воздействии воды комнатной температуры никак не меняют свою структуру. Если же проводить нагревание крахмала в воде, внутренняя структура этих зерен разрушается, тем самым позволяя амилозе выходить во внешнюю среду, то есть в жидкость, а амилопектин при этом сильно набухает. Начинается этот процесс уже при 50 градусах, однако форма молекул полностью сохраняется. Разрушается она при более высоких температурах. Зерна обладают высокими водосвязывающими способностями, которые используются при производстве колбас.

Крахмал и детское питание

Стоит ли так опасаться наличия данной добавки в продуктах, которые предназначены для детского питания? На сегодняшний день в пищевой промышленности, в том числе это касается и России, используется не более двадцати видов крахмала, хотя их известно гораздо больше. Что касается детского питания, он входит в состав многих йогуртов и различных молочных напитков, выполняя функцию загустителя, а также содержится практически во всех кондитерских изделиях и выпечке. Вреда от употребления подобных продуктов не будет в том случае, если делать это осторожно и не превышать рекомендованные дозы. Хотя это касается не только еды, содержащей в своем составе модифицированный крахмал, но и любой пищи в принципе. Чрезмерное употребление продуктов, в состав которых входят добавки с маркировкой Е (к ним относится и крахмал модифицированный), увеличивает риск возникновения проблем в работе поджелудочной железы.

Возможный вред при употреблении

Как уже говорилось ранее, в промышленном производстве сегодня разрешено к использованию не более двадцати модификаций этого продукта. Однако опасаться этого не стоит. Все они прошли необходимые тестирования, апробации и испытания, после чего получили соответствующие документы. Специалисты утверждают, что модифицированный пищевой крахмал абсолютно безопасен для использования в качестве пищевой добавки. Большинство медиков и ученых, которые занимаются изучением модифицированных и генномодифицированных организмов, а также их влияния на здоровье человека, абсолютно уверены в том, что такой крахмал и даже тот, который был произведен из ГМО продуктов, никоим образом не нарушит нормальное функционирование организма. Однако стоит все-таки отказаться от чрезмерного употребления.

Модифицированный крахмал (вредно или нет его употребление, зависит от многих параметров), скорее всего, содержится во всех продуктах питания в современных магазинах. К сожалению, существует проблема недобросовестных производителей, которые специально скрывают информацию о том, что данная добавка присутствует в конкретном продукте питания, и не указывают это на упаковке.

И еще немного информации

Крахмал модифицированный, кукурузный или картофельный, нельзя назвать продуктом некалорийным. Энергетическая ценность такой добавки составляет около 330 кКал. Белки, жиры и углеводы в нем также есть:

• белки: 1 г в 100 г готового продукта (около 4 кКал);
• жиры: не более 0,6 г на 100 г готового продукта (около 5 кКал);
• углеводы: основная масса продукта, около 86 г (около 3410 кКал).

В процентном виде это соотношение выглядит следующим образом: 1 %/2 %/104 %.

Очень часто в продаже можно встретить продукты питания, в состав которых входит модифицированный крахмал. Эта добавка призвана улучшить вкусовые и физические характеристики различных пищевых товаров, однако многие с опаской относятся к подобному веществу.

Как получают модифицированный крахмал?

Модификация – это изменение свойств того или иного вещества на генном уровне с целью получения конечного продукта с улучшенными характеристиками. Всем нам известно, что благодаря достижениям генной инженерии сегодня с успехом выращивают картофель, который отпугивает колорадских жуков, и помидоры, способные не портиться неделями. Однако когда речь идет о модифицированном крахмале, то эксперименты на уровне генов тут совсем не причем. Этот белый порошок, получаемый из картофеля, подвергают термической, химической, физической или же биохимической обработке с целью получить вещество с определенными характеристиками и параметрами, которое лучше всего подходит для производства тех или иных продуктов питания.

На сегодняшний день различают набухающий модифицированный крахмал, который выполняет функции дешевого наполнителя, жидкокипящий модифицированный крахмал, а также термически расщепленный модифицированный крахмал. Область его весьма обширна, и в наши дни редко какие продукты питания обходятся без этой добавки.

Польза и область применения модифицированного крахмала

Несмотря на различные виды обработки, в модифицированном крахмале достаточно полезных веществ, которые необходимы организму современного человека. Кальций, фосфор, натрий, магний, железо и калий, ненасыщенные жирные кислоты, моносахариды и пищевые волокна – вот далеко не полный перечень того, что входит в состав данного продукта. С точки зрения энергетической ценности модифицированный крахмал представляет интерес для тех, кто испытывает повышенные физические нагрузки, так как на 85% состоит из углеводов. Энергетическая ценность этого продукта относительно невысокая, так как в 100 г модифицированного крахмала содержится примерно 329 килокалорий . Поэтому если подобное вещество в незначительном количестве встречается в продуктах питания, то особого вреда фигуре оно не принесет.

Модифицированный крахмал выступает не только в качестве наполнителя, который практически не имеет запаха и вкуса, но и выполняет функции загустителя во всевозможных соусах, майонезе, кремах и муссах. Кроме этого, его добавляют в выпечку и сладости, мороженое и желе. В наши дни многие молочные продукты, включая йогурты и сметану, содержат в себе это вещество. Также его добавляют в различные консервы, полуфабрикаты и блюда быстрого приготовления.

Модифицированный крахмал действительно универсален, так как хорошо переносит термическую обработку, в том числе и многократное замораживание, нечувствителен к кислотной среде и легко растворяется в воде. Он практически полностью выводится из организма и способствует снижению уровня сахара в крови, что очень важно для диабетиков.

Чем вреден модифицированный крахмал?

Любые продукты, прошедшие модификацию, могут представлять потенциальную угрозу для жизни и здоровья человека. Ведь никто не знает, какое именно воздействие подобные добавки оказывают на организм человека, претерпевающий изменения на генном и клеточном уровне. Возможно, ответ на этот вопрос человечество получит гораздо позже, когда будет выявлена прямая взаимосвязь между продуктами ГМО и мутационными процессами.

Пока же следует исходить из того, что сам по себе крахмал, подверженный модификации, не может привести к моментальным изменениям в организме, вызвав, к примеру, пищевое отравление или же аллергию. Тем не менее, нужно брать в расчет и сырье, из которого он изготавливается. Если картофель предварительно подвергался химической либо биологической обработке, то полученный из него крахмал может содержать вещества, способные причинить серьезный ущерб здоровью человека.

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.