Материал: Разработка малобелковых продуктов для детского питания на основе крахмала

Известно также, что картофельный крахмал снижает содержание холестерина в печени и сыворотке крови, то есть обладает антисклеротическимии свойствами.

Кукурузный крахмал

Он образует молочно-белый непрозрачный клейстер, имеет невысокую вязкость, с запахом и привкусом характерным для зерна кукурузы. Применяют в производстве соусов, начинок для пирогов, пудингов. Его используют, как добавку при выпечке булочных и кондитерских изделий в тех случаях, когда необходимо ослабить действие клейковины и придать большую мягкость и нежность продукту с одновременным уменьшением добавки сахара и жира (бисквитный полуфабрикат, вафельные стаканчики для мороженого, печенье, пекарские смеси и т.п.). Пересушенный кукурузный крахмал с пониженной влажностью используют в кондитерской промышленности при отливке мягких конфет и корпусов шоколадных конфет. Кукурузный крахмал применяют в консервном производстве. Этот крахмал используют в технических целях в бумажном производстве, в текстильной и медицинской промышленности.

Сорговый крахмал

По своим свойствам близок к кукурузному. В нем в общем сходное соотношение амилозы и амилопектина, поэтому сферы использования этих крахмалов также совпадают.

Пшеничный крахмал

Он обладает невысокой вязкостью, его клейстер более прозрачный по сравнению с кукурузным. Студни пшеничного крахмала отличаются значительной мягкостью, эластичностью. Основное применение крахмал находит хлебопекарной и кондитерской промышленности.

В процессе приготовления хлеба крахмал выполняет следующие функции:

является источником сбраживаемых углеводов в тесте, подвергаясь гидролизу под действием амилолитических ферментов поглощает воду при замесе, участвует в формировании теста;

клейстеризуется при выпечке, поглощая воду и участвуя в формировании мякиша хлеба (связывает до 80% влаги, находящейся в тесте);

является ответственным за черствение хлеба при его хранении (при хранении хлеба крахмальный клейстер подвергается старению-синерезису, что является основной причиной черствения хлеба).

Амилопектиновый крахмал

Его получают из восковидной кукурузы. Клейстер из такого крахмала обладает хорошей вязкостью и влагоудерживающей 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.

Крахмал высокоамилозной кукурузы

Его получают из высокоамилозных сортов кукурузы. Он отличается высоким содержанием линейной фракции - амилозы. Высокоамилозному крахмалу присущи следующие свойства:

повышенная растворимость в воде;

низкая вязкость клейстеров, склонность полисахаридов к ретроградации и быстрому студнеобразованию;

более ограниченное по сравнению с обычными крахмалами набухание зерен.

Для высокоамилозных крахмалов отмечены явно пониженные значения степени кристалличности и повышенные на 15-17°С значения максимальной температуры плавления зерен. Предполагается, что это обусловлено образованием амилозо-липидных комплексов. От содержания амилозо-липидных комплексов во многом определяются функциональные свойства высокоамилозных крахмалов. Клейстеры этого крахмала или его модификаций при высушивании образуют тонкие, эластичные, прозрачные, жиростойкие прочные пленки и покрытия, обладающие различной растворимостью в воде [13].

Амилозный крахмал используют для приготовления съедобной пленки и покрытий, а также в кондитерской промышленности в качестве основы для приготовления желейных изделий.

Рисовый крахмал

Рис дает самые большие урожаи среди всех зерновых культур. Он образует непрозрачные клейстеры низкой вязкости, обладающие высокой стабильностью при хранении. Рисовый крахмал содержит значительное количество белка, при их сушке в производственных условиях характерно образование из зерен конгломератов размерами до 500 мкм. Рисовый крахмал используют в качестве стабилизатора белых соусов, придающего им стойкость к замораживанию и оттаиванию, а также для приготовления пудингов. Коэффициент усвояемости риса самый высокий и достигает до 95,9%.

Гороховый крахмал

Его вырабатывают из гороха, который известен высоким содержанием белковых веществ, что в два-три раза превышает их содержание в зернах злаковых культур. Поэтому горох рассматривают и как источник растительного белка.

Гороховому крахмалу присущи те же свойства, что и высокоамилозному. Он интересен с точки зрения его непосредственного использования и дальнейших модификаций, так как от других видов крахмала отличается повышенным содержанием амилозы - 35-75%. Например, канадскими учеными разработана упаковка на 90% состоящая из горохового крахмала с добавкой 1% лизозима, которая показала не только большую прочность и устойчивость к температурным изменениям, но и высокие антибактериальные свойства. Предполагается, что использование горохового крахмала в производстве пищевой и органической упаковки, позволит сократить расходы и защитит продукт от воздействия бактерий.

Тапиоковый (маниоковый) крахмал

Вырабатывается из клубней маниоки. Его клейстер более вязкий, чем у зерновых крахмалов (кукурузный, пшеничный), что объясняется высоким содержанием в тапиоковом крахмале амилопектина (до 80%). Тапиоковый крахмал используют в пищевой промышленности в качестве загустителя в готовых супах, соусах и подливах, а также как связующее вещество при производстве мяса. По своим показателям он очень близок к картофельному крахмалу. Однако по отдельным из них он превосходит картофельный крахмал за счет меньшей влажности - на 6-7%. Тапиоковый крахмал имеет невысокую зольность и поэтому считается чистым. В зависимости от используемой концентрации тапиоковый крахмал может образовывать как гель, так и пасту. Он адекватно заменяет кукурузный крахмал во всех возможных областях применения. При его производстве не используется генетически измененное сырье [15].

.5 Классификация и характеристика модифицированных крахмалов

Путем физической, химической, биохимической или комбинированной обработки получают модифицированное крахмалы и декстрин. Варьируя условиями обработки, можно придать модифицированным крахмалам различные свойства, что делает их пригодными для самых разнообразных целей (рис. 12).

Рисунок 12. Классификация модифицированных крахмалов

В ВНИИ крахмала и крахмалопродуктов выпускают следующие виды модифицированного крахмала рассмотри особенности этих крахмалов:

Окисленные - эти крахмалы относят к группе модифицированных расщепленных крахмалов. Такие крахмалопродукты отличаются от обычных крахмалов появлением в элементарных звеньях новых функциональных групп - карбоксильных и карбонильных и пониженной молекулярной массой полисахаридов. Снижение молекулярной массы придает окисленным крахмалам способность образовывать клейстеры низкой вязкости, особенно при высокой температуре, поэтому эти крахмалопродукты называют "жидкокипящими". Окисление крахмалов происходит при температуре ниже точки клейстеризации крахмала, поэтому после обработки зерна крахмала могут быть легко отделены от жидкой фазы, содержащей неорганические вещества [8].

Гидролизованные - Для обеспечения молекул внутрь крахмального зерна, крахмал гидролизуют. Гидролиз обеспечивает прозрачность клейстеров крахмалов, благодаря чему не ухудшается качество окраски.

Набухающие - такие крахмалы имеют способность набухать и даже растворяться в холодной воде. Крахмалы, растворимые в холодной воде (инстант-крахмалы), получают нагреванием крахмальной суспензии в условиях, которые обеспечивают быструю клейстеризацию и последующее высушивание клейстера, поэтому такие крахмалы называют также преклейстерными. Такие условия можно получить в вальцовой сушилке или методом экструзии(выдавливанием). Влаготермическая обработка вызывает частичное или полное разрушение структуры зерен крахмала, что обеспечивает существенно большую водопоглощающую способность продуктов по сравнению с исходным крахмалом [30]. Одновременно при повышенной температуре в определенной степени происходит гидролитическое расщепление глюкозидных связей, приводящее к появлению карбонильных групп. Экструзия - это технологический процесс, основанный на кратковременном воздействии высоких температур и давления, без использования каких - либо химических реагентов, на нативный крахмал. Такой температурный режим обеспечивает полную стерилизацию продукции, позволяет сохранить в пищевых продуктах максимум полезных свойств. При экструзионной обработке исходного сырья в получаемых изделиях практически полностью сохраняются все витамины, белки растительного происхождения не изменяют своего строения [8]. Крахмал набухающий экструзионный имеет высокую жиросвязывающую и водосвязывающую способность. Благодаря способности к гелеобразованию, стабильности эмульсии, удержанию жира и влаги его используют в пищевой промышленности, чтобы придать продуктам необходимую текстуру по виду, состоянию, консистенции, влажности, увеличению устойчивости и срока хранения [2]

Эфиры крахмалов - подгруппа эфиров крахмалов включает модифицированнные крахмалы в которых к мономерам полисахаридных цепей эфирно присоединины остатки химических веществ - ацетатные фосфатные, оксиэтильные оксипропильные группы и т.д. Сюда же относятся сшитые крахмалы в которых между полисахаридными цепями введен сшивающий радикал дикрахмалфосфаты, адиапаты сшитые эпихлоргидрином. Глюкозные остатки содержат реакционные группы: концевые редуцирующие и спиртовые у второго третьего и шестого атомов. Способность этих групп вступать в химические реакции с различными органическими и неорганическими соединениями используют для производства многих видов простых и сложных эфиров крахмала. Введение в молекулы полисахаридов крахмала даже незначительного количества существенно изменяет свойства клейстеров [2].

Фосфатные крахмалы - В промышленности получают два вида эфиров крахмала и фосфорной кислоты: монокрахмалофосфаты одна гидроксильная группа глюкозного остатка этерифицирована одной кислотной группой кислоты; дикрахмалофосфаты два глюкозных остатка разных цепей участвуют в образовании эфирной связи с остатками фосфорной кислоты. Для производства фосфатного кукурузного крахмала (монокрахмалофосфата) сырой крахмал после удаления избыточной влаги смешивают с требуемым количеством (27 кг на 1 т крахмала) раствора одно- или двузамещенного фосфата натрия и карбамида (мочевины), полученную смесь сушат в пневматической сушилке, просеивают и используют как фосфатный крахмал марки А. Фосфатный крахмал марки Б получают путем термической обработки при перемешивании фосфатного крахмала марки А при 130°С в течение 60 мин или при 160-170°С в течение 30 мин, после чего продукт охлаждают и просеивают. Обычно фосфаты крахмала содержат 1,5% фосфора и дают водные растворы очень высокой вязкости. Продукт, содержащий 6-12% фосфора, дает растворы с низкой вязкостью и может использоваться в моющих средствах как стабилизатор [32].

Дикрахмалофосфаты приготовляют по такой же схеме, используя хлороксид фосфора или триметафосфат натрия. В последнем случае к суспензии крахмала при температуре 50°С прибавляют триметафосфат натрия и перемешивают в течение 1 ч (рН = 10;11); затем крахмал отфильтровывают и подвергают тепловой обработке. Дикрахмалофосфаты отличаются замедленным набуханием, их дисперсии более устойчивы к нагреванию, перемешиванию и воздействию кислоты. Фосфатные крахмалы образуют клейстеры, отличающиеся повышенной прозрачностью, стабильные при замораживании. Поэтому их используют при производстве продуктов, сохраняемых в замороженном виде. Максимальная степень замещения в фосфатных крахмалах, применяемых в качестве пищевых добавок, составляет 0,002. Дикрахмалофосфаты используют в качестве загустителей и стабилизаторов консервируемых продуктов, подвергающихся стерилизации[30].

Ацетилированные крахмалы (ацетаты крахмала) - Ацетилирование крахмала снижает вязкость его клейстеров, но повышает их стабильность и пленкообразующую способность. Такие крахмалы применяют как структурообразователи, загустители, пленкообразователи в пищевой, текстильной и бумажной промышленности. Выработка их осуществляется малыми партиями. Ацетилирование крахмала может быть проведено нагреванием смеси ледяной уксусной кислоты (25-100 частей) с крахмалом (100 частей) и выдерживанием ее при 100°С в течение 5-13ч. Избыток кислоты отделяют, промывая продукт холодной водой с последующим высушиванием. Ацетилирование нативных крахмалов до степени замещения, не превышающей 0,09 - сопровождается снижением температуры гелеобразования, повышением устойчивости клейстеров, имеющих повышенную прозрачность и стойкость к ретроградации и циклам замораживания; оттаивания. Ацетат крахмала имеет зернистую форму, не растворим в холодной воде, но хорошо растворяется при температуре 95-100°С.[32]

Эфиры крахмала и ненасыщенных кислот - обладают повышенной реакционной способностью обладают сложные эфиры крахмала, содержащие двойные связи в ацильной группе (акрилаты, малеинаты и др.). Для получения акрилатов крахмала применен метод этерификации 1-акрилоили-мидазолом при комнатной температуре в водной или безводной среде. Крахмал суспендируют в воде и подвергают воздействию N-акрилоилимидазола (6% от массы крахмала, 2 ч). Освобождающийся имидазол регенерируют. Продукт содержит не более 1,6% ацильных остатков. Акрилат крахмала используется для приготовления селективных сорбентов, применяющихся при разделении жидких смесей, не растворимых в воде. Кротонат, метакрилат, акрилат и малеинат крахмала и декстринов синтезируют путем взаимодействия соответствующих гликанов с ангидридами указанных кислот при 100-105°С в присутствии 0,5-0,15% влаги. Степень замещения образующихся эфиров не превышает 0,2-0,04. Полимерные продукты используются в качестве адгезивов и реагентов типа загустителей. Производят также моноэфир крахмала с октенилянтарной кислотой [30].

При получении эфира крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты процесс проводят в две стадии. Первоначально в молекулу янтарной кислоты вводят углеводородный радикал с образованием соответствующего производного, которое затем взаимодействует с крахмалом с получением моноэфира [30].

Карбоксиметилкрахмал - карбоксиметилирование придает крахмалу особые свойства; при степени замещения 0,1 и выше карбоксиметилкрахмал в холодной воде образует устойчивые вязкие клейстеры. Такие крахмалы являются загустителями, стабилизаторами, структурообразователями разных пищевых и непищевых систем. Этот вид эфира крахмала хорошо загущает и стабилизирует водные пищевые системы, включающие белки, жиры и углеводы (мороженое, низкожировые маргарины, масло, кремы, майонезы). Он образует пленки, растворимые в холодной воде, его используют для шлихтования синтетических волокон, загущения печатных красок, для приготовления обойного клея.

Катионный крахмал - является одним из самых сложных производных полисахаридов. Его получают в результате реакции полисахаридов крахмала с химическими соединениями, включающие аминные иминные амойнные сульфониевые группы имеющие положительные заряды. Наиболее применяем катионный крахмал в бумажной промышленности; при проклейке мокрой бумажной массы для лучшего удержания в ней мелких целлюлозных волокон и наполнителей, а также снижения потерь их с подсеточной водой. Такие крахмалы применяют также для флокуляции тонкодисперсных взвешенных частиц при очистке бытовых и промышленных сточных вод.

При производстве детского питания нужно учитывать воздействие модицицированных крахмалов на детский организм. Далее приводится табл.6 разрешенных к применению в производстве питания модифицированных крахмалов а также оценка риска для использования их в детском питании согласно СанПиН 2.3.2.1078-01 [34].

Таблица 6

Модифицированные крахмалы, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов в РФ на 2014 год