Свойство крахмала: 8 полезных свойств крахмала, о которых вы даже не догадывались! Он в блины идёт, в кисель…

Содержание

8 полезных свойств крахмала, о которых вы даже не догадывались! Он в блины идёт, в кисель…

 

С детства крахмал постоянно мелькал перед глазами и был популярен у наших мам и бабушек и в кулинарии, и быту. Но с наступлением эры ЗОЖ, ПП и куриных грудок крахмал попал в список ингредиентов, которые мы скрупулезно ищем в составах продуктов и стараемся минимизировать его попадание в организм.
Где же правда? Неужели крахмал и правда вреден для здоровья или это всего лишь одно из новомодных веяний?
Давайте разбираться и смотреть в корень вопроса! Расследование проводит Вера Водовозова.

Я решила не углубляться в научное толкование крахмала, переведем его определение на общедоступный и понятный всем язык.

Крахмал — это большое количество простых сахаров, собранные в длинные и иногда разветвленные цепи. Основной единицей одной такой цепи является глюкоза, та самая, которая в организме человека играет роль источника энергии.

Крахмал представляет собой белый безвкусный порошок без запаха. Он нерастворим в воде, но при попадании в ее создает густую вязкую массу, а при кипячении превращается в клейстер. Наверное, все помнят, как использовали клейстер в детском творчестве, например, для изготовления поделок или папье-маше?

Самым распространённым и известным является картофельный крахмал, на втором месте — кукурузный. Его также получают из кукурузы, риса, пшеницы, тапиоки, моркови, ячменя, ржи, риса, бобовых. Содержится крахмал, в основном, в семенах, клубнях и корнях растений.

Список продуктов — лидеров по содержанию крахмала (из расчета на 100 г)

  • Рис — 0,78 г
  • Кукурузная мука — 0,65 г
  • Мука пшеничная — 0,72 г
  • Пшено — 0,69 г
  • Гречка — 0,64 г
  • Кукуруза свежая — 0,62 г
  • Овес — 0,61 г
  • Пшеница — 0,60 г
  • Ячмень — 0,58 г
  • Банан — 0,53 г
  • Горох — 0,45 г
  • Орехи кешью — 0,23 г
  • Фисташки — 0,16 г
  • Картофель — 0,15 г
  • Тыквенные семечки — 0,14г
  • Кедровые орехи — 0,14 г
  • Морковь — 0,14 г
  • Батат — 0,13 г
  • Свекла — 0,1 г
  • Миндаль — 0,07 г

Виды крахмала отличаются по цвету, вязкости при растворении в воде и незначительно по калорийности. Такие характеристики по цвету и вязкости могут быть использованы для кулинарии. А свойства для здоровья в основном идентичны.
Например, картофельный крахмал при увлажнении получается самый вязкий и прозрачный, его гранулы больше всего набухают по сравнению с другими видами крахмала.

Интересный факт: чтобы загустить один стакан с водой именно картофельного крахмала нужно меньше всего по массе, а значит и калорийность блюда будет меньше!

Итак, на стакан воды необходимо: 8 г картофельного крахмала, 14 г кукурузного крахмала, 14 г крахмала из тапиоки и 18 г пшеничного.

 

Я пробовала три вида крахмала: картофельный, кукурузный и из тапиоки. Картофельный крахмал лучше всего подойдет для киселя, где важна прозрачность напитка, а также для песочного печенья и выпечки, где нужна рассыпчатость.
Кукурузный крахмал при разведении в воде имеет непрозрачную структуру, бело-молочного цвета, поэтому для обычного киселя его не используют, но можно готовить молочные, карамельные и шоколадные муссы и пудинги. Часто применяют для выпечки, чтобы придать ей более нежный вкус.

Также хотелось бы остановится на крахмале из тапиоки, в последнее время его все чаще можно увидеть на полках в магазинах для здорового питания. На мой взгляд, как и в случае с кукурузным крахмалом – это новомодное течение для адептов ЗОЖ. Говорят, он больше богат витаминами, считается самым чистым и качественным. Но хотелось бы отметить, что кисель из крахмала тапиоки получается очень прозрачным и нежным, без комочков. Тапиоку можно добавлять при приготовлении супов-пюре, овощных супов. Этот вид крахмала очень популярен при приготовлении кондитерских изделий, соусов, кремов, пудингов, подливок. В промышленности крахмал из тапиоки используют для полуфабрикатов и продуктов быстрого приготовления, например, быстро завариваемых супов, каш и лапши за 5 минут.

Энергетическая ценность самых распространённых видов крахмала (на 100 г):

  • Картофельный крахмал — К 300, Б 0, Ж 0, У 80
  • Кукурузный крахмал — К 330, Б 1, Ж 0, У 85
  • Крахмал из тапиоки – К 358
  • Пшеничный крахмал – К 350
  • Рисовый крахмал – К 300
  • Ячменный крахмал – К 288

 

Для себя сделала вывод, что исходя из вышеперечисленного, получается, что оптимальным крахмалом является картофельным, т. к. его легче всего приобрести, он второй по низкокалорийности из крахмалов и при готовке блюд его нужно меньше в граммах, чем другие виды. А вы какой крахмал выбираете? 

 

Полезные свойства крахмала: 

  • Крахмал богат калием, натрием и фосфором. Эти микроэлементы очень важны для занятий спортом и бегом.  Калий и натрий поддерживают работу нервной и сердечно-сосудистой систем, отвечают за  сокращение мышц, за стабильность сердечного ритма, за поддержание водного баланса организма и, наконец, за мыслительные процессы. Фосфор отвечает за прочность и стойкость костей и скелета в целом, является незаменимом элементом в энергетических обменных процессах организма.
  • Крахмал способен эффективно снижать уровень холестерина в крови и в печени. Подробнее о холестерине читайте здесь.
  • Большая концентрация неочищенных углеводов в зернах крахмала содействует организму в общей борьбе с воспалительными процессами и развитием опухолей, ростом патогенных клеток.
  • Крахмал обязателен для рациона питания людей, страдающих сахарным диабетом, так как его присутствие в пищевом тракте снижает скорость и интенсивность всасывания сахара в кровь человека, чем понижает уровень сахара после приема пищи.
  • Крахмал – самый ценный в плане энергетической подпитки организма углевод, что дает ему 40-50% энергии касательно всего рациона, и до 80% обеспечивает организм в потребности суточной нормы углеводов.
  • Крахмал участвует в поддержании иммунитета человека.
  • Помогает нормальному обмену веществ и пищеварению.
  • Крахмал влияет на понижение кислотности в пищевом тракте, а также имеет обволакивающие свойства, которые эффективно снижают риски язвенных образований в желудке.

 

 

Отрицательные свойства крахмала заключаются в отсутствии контроля, меры и переедании! Суточная норма крахмала в чистом виде составляет не более 20% от рациона.
При избыточном употреблении продуктов, содержащих крахмал:

  • Излишнее накопление нерастраченной энергии, превращающейся в жировые клетки.
  • Метеоризм, вздутие живота и желудочные колики.
  • Негативное влияние на гормональный фон.

Но все это не относится к натуральному крахмалу, содержащемуся в продуктах!

 

 Осторожно: модифицированный крахмал! 

В век технологий и прогресса при получении крахмала, его стали обрабатывать различными химическими реагентами, оказывать механическое воздействие, чтобы получить соединение с предварительно определенными характеристиками и свойствами. Это и есть модифицированный крахмал. Представляет собой белый кристаллический мучнистый порошок. Он не имеет полезных веществ и пищевых волокон, в отличие от крахмала, полученного естественным путем.

Данный вид крахмала, как и искусственный глютен, в основном применяют в промышленности при изготовлении:

  • Мясных полуфабрикатов: колбасы, сосиски, котлеты, тефтели.
  • Кондитерских продуктов: конфеты, мороженное, взбитые сливки. шоколад.
  • Готовых сухих завтраков, супов, сухих смесей.
  • Майонезов, кетчупов, соусов, горчицы.
  • Готовых молочных продуктов – питьевых йогуртов, творожных десертов.
  • Крабовых палочек.
  • Картофеля фри, чипсов.

 

Хочется верить, что этих продукты давно уже исключены из вашего рациона! А если еще нет, появилась еще одна причина поскорее сделать это и избавиться от пищевого мусора.

 

Изучив тему крахмала, снова напрашивается вечный вывод: все хорошо в меру.

Помните: мы — то, что мы едим!

Следите за своим рационом и будьте здоровы!

Материал подготовила Вера Водовозова
Instagram @rriuscito

Подписывайся на наш инстаграм и телеграм канал, чтобы получать уведомления о новых статьях и прочих событиях:  Telegram канал  & Инстаграм

Урок 11. полисахариды. крахмал. целлюлоза — Химия — 10 класс

Химия, 10 класс

Урок № 11. Полисахариды. Крахмал. Целлюлоза

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён полисахаридам, их строению, свойствам, знакомству с самыми распространёнными полисахаридами: крахмалом и целлюлозой, их структурой, свойствами, нахождением в природе и ролью в жизни человека.

Глоссарий

Полисахариды – это высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа молекул моносахаридов.

Реакция поликонденсации – процесс образования макромолекул, в котором выделяется низкомолекулярный побочный продукт.

Крахмал – продукт поликонденсации молекул альфа-глюкозы.

Целлюлоза – продукт поликонденсации молекул бета-глюкозы.

Реакция этерификации – процесс взаимодействия органического соединения, содержащего спиртовые функциональные группы, с кислотой, в результате которого образуется сложный эфир и вода.

Амилоза – линейные макромолекулы, состоящие из остатков альфа-глюкозы, входят в состав крахмала.

Амилопектин – разветвлённые макромолекулы, состоящие из остатков альфа-глюкозы, входят в состав крахмала.

Ацетатное волокно – искусственное волокно, получаемое на основе триацетата целлюлозы.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

  • Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Полисахариды – это высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа молекул моносахаридов.

Картофельный и кукурузный крахмал, гликоген, целлюлоза, входящая в состав древесины и хлопка, хитин, из которого построены панцири насекомых – это всё полисахариды.

Образование молекул полисахаридов

Крахмал состоит из макромолекул, которые образованы большим количеством молекул альфа-глюкозы.

При соединении двух молекул альфа-глюкозы образуется побочный продукт – молекула воды.

Реакция образования макромолекул, в которой выделяется низкомолекулярный побочный продукт, называется реакцией поликонденсации.

В результате реакции поликонденсации из молекул альфа-глюкозы: могут образовываться линейные макромолекулы.

Линейная макромолекула, образованная из молекул альфа-глюкозы, называется амилоза.

В результате поликонденсации молекул альфа-глюкозы могут образовываться и разветвленные макромолекулы, которые называются амилопектин.

Смесь амилозы и амилопектина называется крахмалом.

Макромолекулы целлюлозы образуются из молекул бета-глюкозы.

Образование целлюлозы также происходит в результате реакции поликонденсации. При этом образуется побочный низкомолекулярный продукт – вода.

Цепь молекулы целлюлозы образуется в результате последовательного присоединения всё новых и новых молекул бета-глюкозы.

Макромолекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, имеют линейное строение.

Физические и химические свойства крахмала и целлюлозы

Крахмал – белый аморфный порошок без вкуса и запаха. Крахмал не растворяется в холодной воде, а в горячей воде набухает и образует клейстер.

Целлюлоза – белое твёрдое нерастворимое в воде вещество без вкуса и запаха.

При добавлении в качестве катализатора небольшого количества кислоты в раствор крахмала происходит его гидролиз. Макромолекулы распадаются на молекулы меньших размеров (декстрин, мальтоза), конечным продуктом реакции гидролиза является альфа-глюкоза.

Механизм реакции следующий: положительно заряженный ион водорода притягивается к кислородному мостику между двумя остатками альфа-глюкозы, соединяется с атомом кислорода. В результате связь разрывается. На атоме углерода второго фрагмента молекулы крахмала образуется положительный заряд, который притягивает к себе молекулу воды. Кислород в молекуле воды присоединяется к атому углерода, а один из ионов водорода отрывается от молекулы воды. В результате образуются молекулы декстрина, которые по такому же механизму гидролизуются с образованием молекул мальтозы. Конечным продуктом гидролиза крахмала являются молекулы альфа-глюкозы.

Если к раствору крахмала добавить каплю раствора йода, появляется синяя окраска. Это качественная реакция на крахмал.

При действии на целлюлозу уксусной кислоты образуются ацетатные эфиры целлюлозы.

Нахождение крахмала и целлюлозы в природе

Крахмал и целлюлоза широко распространены в природе.

Крахмал входит в состав многих растений. В пшенице содержание крахмала составляет 64 %, в рисе – 75 %, в кукурузе – 70 % и в картофеле – 24 %.

Целлюлоза – основной материал клеток растений, она придает прочность стеблям и веткам. Больше всего – 98 % целлюлозы в хлопковом волокне, до 85 % её содержится в льняном волокне. Древесина содержит до 50 % целлюлозы, а в соломе её 30 %.

Роль крахмала и целлюлозы в жизни человека

Полисахариды играют важную роль в жизни человека. Во-первых, полисахариды – это источник углеводов. Из полисахаридов делают бумагу, синтетические волокна и ткани (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк, искусственный мех), фото- и киноплёнку, и даже взрывчатые вещества (бездымный порох).

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Решение задачи на расчёт количества готового продукта, изготовленного из полисахаридов.

Условие задачи: Сколько бумаги (тонн) можно изготовить из 400 м3 древесины, если содержание целлюлозы в них составляет 52%, а для производства 1 кг печатной бумаги требуется 1,5 кг целлюлозы? Плотность древесины составляет 500 кг/м3. Ответ запишите в виде десятичной дроби с точностью до десятых.

Шаг первый: вычислить массу данного в условии объёма древесины:

400·500 = 200000 кг.

Шаг второй: вычислить массу целлюлозы, содержащуюся в 200000 кг древесины:

200000·0,52 = 104000 кг.

Шаг третий: из пропорции найти массу бумаги, которую можно получить из 104000 кг древесины.

; кг = 69,3 т.

Ответ 69,3.

2. Решение задач на нахождение выхода продукта реакции.

Условие задачи: Вычислите выход глюкозы, если из хлопка массой 150 кг получили 110 кг этого моносахарида. Массовая доля целлюлозы в хлопке составляет 95%. Ответ выразите в процентах, запишите в виде целого числа.

Шаг первый: вычислить содержание целлюлозы в 150 кг хлопка.

150·0,95 = 142,5 кг.

Шаг второй: записать уравнение реакции гидролиза целлюлозы с образованием глюкозы:

6Н10О5)п + пН2О пС6Н12О6.

Шаг третий: вычислить молярные массы целлюлозы и глюкозы:

М((С6Н10О5)п) = п·(6·12 + 1·10 + 5·16) = 162·п г/моль;

М(С6Н12О6) = 6·12 + 1·12 + 6·16 = 180 г/моль.

Шаг четвёртый: с помощью пропорции найти теоретически возможное количество глюкозы, которое может быть получено по этой реакции:

; кг.

Шаг пятый: найти выход глюкозы как отношение практически полученного количества глюкозы к теоретически возможному, выраженное в процентах:

%.

Так как в ответе требуется записать целое число, то округляем до 70%.

Ответ: 70.

Физические свойства крахмала, амилоза биологическая роль

Крахмал. Химические свойства, применение

Крахмал (C 6 H 10 O 5 ) n — аморфный порошок белого цвета, без вкуса и запаха, плохо растворим в воде, в горячей воде образует коллоидный раствор (клейстер). Макромолекулы крахмала построены из большого числа остатков α-глюкозы. Крахмал состоит из двух фракций: амилозы и амилопектина. Амилоза имеет линейные молекулы, амилопектин – разветвлённые.

Биологическая роль.

Крахмал – один из продуктов фотосинтеза, главное питательное запасное вещество растений.

Крахмал – основной углевод в пище человека.

Получение.

Крахмал получают чаще всего из картофеля.

Для этого картофель измельчают, промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание. Полученный крахмал ещё раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого воздуха.

Химические свойства.

1. С иодом крахмал даёт фиолетовое окрашивание.

Крахмал – многоатомный спирт.

3. Крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу в кислой среде и под действием ферментов:

(C6h20O5)n + nh3O → nC6h22O6

крахмал глюкоза

В зависимости от условий гидролиз крахмала может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов:

(С6h20O5)n → (C6h2005)x → (C6h2005)y→ C12h32O11  → nC6h22O6

крахмал  растворимый   декстрины   мальтоза глюкоза   крахмал

Происходит постепенное расщепление макромолекул.

Применение крахмала.

Крахмал применяется в кондитерском производстве (получение глюкозы и патоки), является сырьём для производства этилового, н -бутилового спиртов, ацетона, лимонной кислоты, глицерина и так далее.

Он используется в медицине в качестве наполнителей (в мазях и присыпках), как  клеящее вещество.

Крахмал является ценным питательным продуктом. Чтобы облегчить его усвоение, содержащие крахмал продукты подвергают действию высокой температуры, то есть картофель варят, хлеб пекут.

В этих условиях происходит частичный гидролиз крахмала и образуются декстрины, растворимые в воде. Декстрины в пищеварительном тракте подвергаются дальнейшему гидролизу до глюкозы, которая усваивается организмом. Избыток глюкозы превращается в гликоген (животный крахмал). Состав гликогена такой же, как у крахмала, – (C6h20O5)n, но его молекулы более разветвлённые.

Крахмал как питательное вещество.

1. Крахмал является основным углеводом нашей пищи, но он не может самостоятельно усваиваться организмом.

2. Подобно жирам, крахмал сначала подвергается гидролизу.

3. Этот процесс начинается уже при пережевывании пищи во рту под действием фермента, содержащегося в слюне.

4. Далее гидролиз крахмала продолжается в кишечнике.

5. Образующаяся глюкоза всасывается через стенки кишечника в кровь и поступает в печень, а оттуда – во все ткани организма.

6. Избыток глюкозы отлагается в печени в виде высокомолекулярного углевода – гликогена.

Особенности гликогена: а) по строению гликоген отличается от крахмала большей разветвленностью своих молекул; б) этот запасный гликоген между приемами пищи снова превращается в глюкозу по мере расходования ее в клетках организма.

7. Промежуточные продукты гидролиза крахмала (декстрины) легче усваиваются организмом, чем сам крахмал, так как состоят из меньших по размерам молекул и лучше растворяются в воде.

8. Приготовление пищи часто связано именно с превращением крахмала в декстрины.

Применение крахмала и получение его из крахмалсодержащих продуктов.

  1. Крахмал используется не только как продукт питания.
  2. 2. В пищевой промышленности из него готовят глюкозу и патоку.
  3. 3. Для получения глюкозы крахмал нагревают с разбавленной серной кислотой в течение нескольких часов.
  4. 4. Когда процесс гидролиза закончится, кислоту нейтрализуют мелом, образующийся осадок сульфата кальция отфильтровывается и раствор упаривается.
  5. 5. Если процесс гидролиза не доводить до конца, то в результате получается густая сладкая масса – смесь декстринов и глюкозы – патока.

Особенности патоки: а) она применяется в кондитерском деле для приготовления некоторых сортов конфет, мармелада, пряников и т.

п.; б) с патокой кондитерские изделия не кажутся приторно-сладкими, как приготовленные на чистом сахаре, и долго остаются мягкими.

6. Декстрины, получаемые из крахмала, используются в качестве клея. Крахмал применяется для крахмаления белья: под действием нагревания горячим утюгом он превращается в декстрины, которые склеивают волокна ткани и образуют плотную пленку, предохраняющую ткань от быстрого загрязнения.

7. Крахмал получается чаще всего из картофеля. Картофель моется, затем измельчается на механических терках, измельченная масса промывается на ситах водой.

8. Освободившиеся из клеток клубня мелкие зерна крахмала проходят с водой через сито и оседают на дне чана. Крахмал тщательно промывается, отделяется от воды и сушится.

Гомополисахариды: крахмал (амилоза и амилопектин), гликоген, целлюлоза — строение, свойства, гидролиз, биороль.

Крахмал. Этот полисахарид состоит из полимеров двух типов, построенных из D-глюкопиранозы: амилозы (10-20%) и амилопектина (80-90%). Крахмал образуется в растениях в процессе фотосинтеза и «запасается» в клубнях, корнях, семенах.

Крахмал — белое аморфное вещество.

В холодной воде нерастворим, в горячей набухает и некоторая часть его постепенно растворяется. При быстром нагревании крахмала из-за содержащейся в нем влаги (10-20%) происходит гидролитическое расщепление макромолекулярной цепи на более мелкие осколки и образуется смесь полисахаридов, называемых декстринами. Декстрины лучше растворяются в воде, чем крахмал.

Такой процесс расщепления крахмала, или декстринизация, осуществляется при хлебопечении.

Крахмал муки, превращенный в декстрины, легче усваивается вследствие большей растворимости.

Амилоза — полисахарид, в котором остатки D-глюкопиранозы связаны α(1,4)-гликозидными связями, т.е. дисахаридным фрагментом амилозы является мальтоза.

Цепь амилозы неразветвленная, включает до тысячи глюкозных остатков, молекулярная масса до 160 тыс.

По данным рентгеноструктурного анализа, макромолекула амилозы свернута в спираль. На каждый виток спирали приходится шесть моносахаридных звеньев. Во внутренний канал спирали могут входить соответствующие по размеру молекулы, например молекулы йода, образуя комплексы, называемые соединениями включения.

Комплекс амилозы с йодом имеет синий цвет. Это используется в аналитических целях для открытия как крахмала, так и йода (йодкрахмальная проба).

Рис. 1. Спиралевидная структура амилозы (вид вдоль оси спирали)

Амилопектин в отличие от амилозы имеет разветвленное строение (рис.

2). Его молекулярная масса достигает 1-6 млн.

Рис. 2. Разветвленная макромолекула амилопектина (цветные кружки — места ответвления боковых цепей)

Амилопектин — разветвленный полисахарид, в цепях которого остатки D-глюкопиранозы связаны α(1,4)-гликозидными связями, а в точках разветвления — α(1,6)-связями.

Между точками разветвления располагаются 20-25 глюкозных остатков.

Гидролиз крахмала в желудочно-кишечном тракте происходит под действием ферментов, расщепляющих α(1,4)- и α(1,6)-гликозидные связи. Конечными продуктами гидролиза являются глюкоза и мальтоза.

Гликоген. В животных организмах этот полисахарид является структурным и функциональным аналогом растительного крахмала.

По строению он подобен амилопектину, но имеет еще большее разветвление цепей. Обычно между точками разветвления содержатся 10-12, иногда даже 6 глюкозных звеньев. Условно можно сказать, что разветвленность макромолекулы гликогена вдвое больше, чем амилопектина.

Сильное разветвление способствует выполнению гликогеном энергетической функции, так как только при множестве концевых остатков можно обеспечить быстрое отщепление нужного количества молекул глюкозы.

Молекулярная масса гликогена необычайно велика и достигает 100 млн. Такой размер макромолекул содействует выполнению функции резервного углевода.

Так, макромолекула гликогена из-за большого размера не проходит через мембрану и остается внутри клетки, пока не возникнет потребность в энергии.

Гидролиз гликогена в кислой среде протекает очень легко с количественным выходом глюкозы.

Это используют в анализе тканей на содержание гликогена по количеству образовавшейся глюкозы.

Аналогично гликогену в животных организмах такую же роль резервного полисахарида в растениях выполняет амилопектин, имеющий менее разветвленное строение. Это связано с тем, что в растениях значительно медленнее протекают метаболические процессы и не требуется быстрого притока энергии, как иногда необходимо животному организму (стрессовые ситуации, физическое или умственное напряжение).

Целлюлоза. Этот полисахарид, называемый также клетчаткой, является наиболее распространенным растительным полисахаридом.

Целлюлоза обладает большой механической прочностью и выполняет функцию опорного материала растений. Древесина содержит 50-70% целлюлозы; хлопок представляет собой почти чистую целлюлозу. Целлюлоза является важным сырьем для ряда отраслей промышленности (целлюлозно-бумажной, текстильной и т. п.).

Целлюлоза — линейный полисахарид, в котором остатки D-глюкопиранозы связаны β(1,4)-гликозидными связями.

Дисахаридный фрагмент целлюлозы представляет собой целлобиозу.

Макромолекулярная цепь не имеет разветвлений, в ней содержится 2,5-12 тыс. глюкозных остатков, что соответствует молекулярной массе от 400 тыс. до 1-2 млн.

β-Конфигурация аномерного атома углерода приводит к тому, что макромолекула целлюллозы имеет строго линейное строение.

Этому способствует образование водородных связей внутри цепи, а также между соседними цепями.

Такая упаковка цепей обеспечивает высокую механическую прочность, волокнистость, нерастворимость в воде и химическую инертность, что делает целлюлозу прекрасным материалом для построения клеточных стенок растений.

Целлюлоза не расщепляется обычными ферментами желудочно-кишечного тракта, но необходима для нормального питания как балластное вещество.

Большое практическое значение имеют эфирные производные целлюлозы: ацетаты (искусственный шелк), нитраты (взрывчатые вещества, коллоксилин) и другие (вискозное волокно, целлофан).

Свойства крахмала, молекула крахмала

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

Амилоза и амилопектин в расте­ниях формируются в виде крахмальных зерен.

Роль: Загуститель. 2. Связывающий агент в продуктах. Присутствует в сырье или добавляют.

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

По мере повышения температуры увеличивается колебание крахмаль­ных молекул, разрушаются межмолекулярные связи, что приводит к ос­вобождению мест связывания для взаимодействия с молекулами воды через водородные связи.

Это проникновение воды и увеличивающееся разделение больших и длинных сегментов крахмальных цепей увеличи­вает неупорядоченность в общей структуре и уменьшает число и размер кристаллических областей. При дальнейшем нагреве в присутствии боль­шого количества воды происходит полная потеря кристалличности, со­провождающаяся потерей очертания крахмальных зерен. Температуру, соответствующую разрушению внут­ренней структуры крахмальных зерен, называют температурой клейстеризации. Она зависит от источника получения крахмала.

Во время клейстеризации зерна крахмала набухают очень сильно, сначала увеличение температуры ведет к крутому подъему вяз­кости, что связано с набуханием крахмальных зерен.

Затем набухшие крахмальные зерна разрываются и дезинтегрируют, вызывая падение вяз­кости.

Факторы, влияющие напроцесс клейстеризации крахмала:

1. Температура.

2. Активность воды (чем выше, тем быстрее процесс, на активность воды влияют связывающие воду компоненты).

3. Высокие содержания сахара уменьшают скорость клейстеризации крахмала, снижают пик вязкости.

Дисахариды являются более эффек­тивными с точки зрения замедления клейстеризации и снижения пика вязкости, чем моносахариды. Кроме того, сахара уменьшают силу крахмальных гелей, играя роль пластификатора и вмешиваясь в об­разование зон связывания.

4. На клейстеризацию крахмала при производстве пищевых продуктов оказывают влияние липиды — триглицериды (жиры, масла), моно- и диацилглицериды. Жиры, которые могут давать комплексы с амилозой, тормозят набухание крахмальных зерен. Вследствие этого в белом хлебе, в котором мало жира, 96% крахмала обычно полностью клейстеризовано.

При производстве пекарских изделий эти два фактора (большие кон­центрации жира и низкая aw) вносят большой вклад в неклеистеризацию крахмала.

Моноацилглицериды жирных кислот (С|6—С18) приводят к увеличе­нию температуры клейстеризации, увеличению температуры, соответ­ствующей пику вязкости, уменьшению силы геля.

Это связано с тем, что компоненты жирных кислот в моноацилглицеридах могут образовывать соединения включения с амилозой, а, возможно, и с длинными внешни­ми цепями амилопектина. Липид-амилозные комплексы вмешиваются также и в обра­зование зон связывания.

5. Низкие концентрациясолей, как правило, не оказывают влияния на клейстеризацию или образование геля.

Исключение составляет картофельный амилопектин,ко­торый содержит фосфатные группы. В этом случае соли могут, в зависи­мостиот условий, либо увеличивать, либо уменьшать набухание.

6. Кислоты присутствуют во многих продуктах, где используется крахмалв качестве загустителя. Однако большинство пищевых продуктов имеет рНв области 4—7, и эти концентрации ионов Н+ не оказывают большого вли­яния на набухание крахмала или его клейстеризацию.

При низких рН (салатные приправы, фруктовые на­чинки) имеет место заметное снижение пика вязкости крахмальных клейстеров и быстрое снижение вязкости при нагревании. При низких рН имеет место интенсивный гидролиз соб­разованием незагустевающих декстринов, необходимо, чтобы избежать кислотного разжижения, использовать в качестве загустителя в кислых продуктах модифицированные поперечно-сшитые крахмалы.

Присутствие белков. Это в пер­вую очередь важно с точки зрения формирования структуры хлеба, кото­рая связана с образованием клейковины (при перемешивании в процес­се тестоприготовления), клейстеризацией крахмала и денатурацией бел­ка, благодаря нагреванию в присутствии воды. Однако точная природа взаимодействия между крахмалом и белком в пищевых системах остает­ся неясной.

8. При производстве замороженных пищевых продуктов, в которых крахмал выполняет роль загустителя, необходимо считаться с возмож­ностью ретроградации амилозы в процессе оттаивания. Если в этом слу­чае используется обычный крахмал, то при оттаивании изделия приоб­ретают волокнистую или зерноподобную структуру.

Предпочтительнее для таких изделий использовать восковидный кукурузный крахмал, ко­торый практически не содержит амилозы, или фосфатные поперечно-сшитые крахмалы.

9. У многих крахмалсодержащих пищевых продуктов (в первую очередь, хлебобулочных) при хранении наблюдается черствение, связанное с ассоциацией амилозных молекул. Для предотвращения черствения в таких изделиях целесообразно использовать в качестве добавок жиры, которые образуют комплексы с амилозой, прогрев, смачивание водой.

Полисахариды.

Полисахариды —это природные высокомолекулярные углеводы, макромолекулы которых состоят из остатков моносахаридов.

Основные представители — крахмал и целлюлоза — построены из остатков одного моносахарида — глюкозы.

Крахмал и целлюлоза имеют одинаковую молекулярную формулу: (C6h20O5)n, но совершенно различные свойства. Это объясняется особенностями их пространственного строения.

Крахмал состоит из остатков α-глюкозы, а целлюлоза – из β-глюкозы, которые являются пространственными изомерами и отличаются лишь положением одной гидроксильной группы (выделена цветом):

Крахмалом называется смесь двух полисахаридов, построенных из остатков циклической α-глюкозы.

В его состав входят:

  • амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%
  • амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков α-глюкозы (средняя мол.масса 160 000) и имеет неразветвленное строение.

Макромолекула амилозы представляет собой спираль, каждый виток которой состоит из 6 звеньев α-глюкозы.

Свойства крахмала:

1.Гидролиз крахмала: при кипячении в кислой среде крахмал последовательно гидролизуется.

2. Крахмал не дает реакцию “серебряного зеркала” и не восстанавливает гидроксид меди (II).

3.Качественная реакция на крахмал: синее окрашивание с раствором йода.

Полезные свойства крахмала и муки

Многие годы крахмал и мучные изделия подвергаются настоящим гонениям со стороны врачей, диетологов и приверженцев правильного питания. При этом крахмал – порошок без вкуса и запаха, превращающийся в клейстер при контакте с водой, повсеместно используется в пищевой, бумажной, текстильной промышленности. Насколько это безопасно и какие полезные свойства имеются у крахмала и муки – разбираемся вместе с экспертами компании «Гермес», которая поставляет европейский замороженный хлеб премиум-класса на территорию РФ.

Польза или вред?

Крахмал представляет собой сложный растительный углевод, который расщепляется в желудке до глюкозы – главного источника энергии. Это вещество содержится в большом количестве в картофеле, рисе, пшенице, кукурузе, тапиоке, ячмене, ржи, бананах, орехах. Перечисленные виды крахмала различаются по цвету и вязкости, но их полезные для здоровья свойства одинаковы:

  • в составе содержатся натрий, калий, фосфор, магний, железо, необходимые для нормального функционирования сердечно-сосудистой, нервной, костной систем;
  • эффективно снижают уровень холестерина;
  • способствуют борьбе организма с воспалениями, ростом патогенных клеток;
  • снижают уровень сахара в крови после приема пищи, что имеет жизненно важное значение для людей с диабетом;
  • обеспечивают организм на 40-50% энергией относительно всего рациона человека;
  • поддерживают иммунитет, способствуют нормальному пищеварению;
  • обволакивающие свойства продукта снижают риск образования эрозий в кишечном тракте;
  • выводят лишнюю жидкость, снижают артериальное давление;
  • активизируют синтез рибофлавина (витамина В2).
  • Помимо этого, крахмал эффективно справляется с задачами, далекими от пищевой промышленности:
  • уход за лицом – в составе масок для разных типов кожи;
  • мытье стеклянных поверхностей – комбинация с водой и лимонным соком дает блестящий во всех смыслах результат;
  • удаление жирных пятен, неприятного запаха, плесени на книгах, чистка столового серебра и обивки мебели – применяется картофельный крахмал в сочетании с водой.

Крахмал успешно применяется в лечебных целях; важно лишь не превышать рекомендуемое суточное потребление, что грозит вздутием живота, повышением газообразования и коликами.

Полезные свойства муки

Мука – продукт питания, изготавливаемый путем перемола зерен пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы и других злаковых. На 75-85% состоит из крахмала в зависимости от сорта: чем он выше, тем больше содержание этого сложного углевода. Доказано, что грубый помол с содержанием зерновых оболочек содержит больше необходимых веществ, микроэлементов. В низших сортах содержатся витамины Е, В 1-2, РР, которые практически отсутствуют в белоснежной муке высшей категории.

К полезным свойствам продукта относят:

  • ускорение обмена веществ;
  • защиту сердечно-сосудистой системы;
  • стимуляцию работы головного мозга и выработки эстрогена;
  • снижение риска возникновения камней в желчном пузыре;
  • препятствие возникновению свободных радикалов.

Мука высшего сорта отличается высокой калорийностью при замечательных вкусовых характеристиках, поэтому рекомендуется выбирать хлебобулочные изделия из комбинации сортов.

В каталоге компании «Гермес» представлен широкий выбор вкуснейшей замороженной выпечки из различных видов муки с обогащенным составом и головокружительным ароматом. Спешите расширить свой ассортимент интересными новинками – звоните уже сегодня!

Крахмал, свойства и все характеристики

Характеристики и физические свойства крахмала

Его молекулы состоят из линейный и разветвленных цепей, содержащих остатки α-глюкозы. Фрагмент структуры крахмала выглядит следующим образом:

Крахмал является природным высокомолекулярным соединением и представляет собой смесь двух полисахаридов: амилозы и амилопектина. Число повторяющихся звеньев в различных молекулах амилозы и амилопектина варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч. Поэтому говорят только о средней молекулярной массе крахмала.

В горячей воде крахмальные зерна набухают и образуют коллоидный раствор, называемый крахмальным клейстером. Крахмал не обладает сладким вкусом.

Получение крахмала

В промышленности крахмал получают из картофеля (содержание крахмала – до 24%) или зерен кукурузы (57 – 72%).

Химические свойства крахмала

Крахмал способен гидролизоваться при нагревании в кислой среде, причем конечным продуктом гидролиза является глюкоза:

6Н10О5)n + nН2О → nC6H12O6.

Крахмал дает интенсивное синее окрашивание с йодом — это качественная реакция на йод.

Крахмал может образовывать эфиры за счет гидроксильных групп, однако они не имеют практического значения.

Применение крахмала

Крахмал – важнейшее пищевое вещество для человека и животных. В составе картофеля и зерновых культур (на крахмал приходится до 75% массы пшеничной муки) он потребляется в огромных количествах.

Примеры решения задач



Понравился сайт? Расскажи друзьям!



Крахмал, его строение, химические свойства, применение.

1. Физические свойства 

Это
белый порошок, нерастворимый в холодной воде и образующий коллоидный раствор
(крахмальный клейстер) в горячей воде. Существует в двух формах: амилоза – линейный
полимер, растворимый в горячей воде, амилопектин – разветвлённый полимер, не
растворимый в воде, лишь набухает.

2.
Нахождение в природе

Крахмал
– основной источник резервной энергии в растительных клетках – образуется в
растениях в процессе фотосинтеза и накапливается в клубнях, корнях, семенах:                   

6CO2 + 6H2O     свет, хлорофилл →     C6H12O6 + 6O2

nC6H12O6 → (C6H10O5)n
+ nH2O

 глюкоза   
                           крахмал

Содержится
в клубнях картофеля, зёрнах пшеницы, риса, кукурузы.

Гликоген
(животный крахмал), образуется в печени и мышцах животных. 

3. Строение

Состоит
из остатков α — глюкозы. 

 В состав крахмала входят:

·        
амилоза
(внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%

·        
амилопектин
(оболочка крахмального зерна) – 80-90%

Цепь амилозы включает 200 – 1000
остатков α-глюкозы и имеет неразветвленное строение.

Амилопектин состоит из
разветвленных макромолекул, молекулярная масса которых достигает 1 — 6 млн.

 Амилоза и амилопектин гидролизуются под
действием кислот или ферментов до глюкозы, которая служит непосредственным
источником энергии для клеточных реакций, входит в состав крови и тканей,
участвует в обменных процессах. Поэтому крахмал – необходимый резервный углевод
питания.

Видео-опыт
«Кислотный гидролиз крахмала».

Подобно амилопектину построен гликоген
(животный крахмал), макромолекулы которого отличаются большей разветвлённостью:

4. Применение

Крахмал
широко применяется в различных отраслях промышленности (пищевой, бродильной,
фармацевтической, текстильной, бумажной и т.п.).

·       
Ценный
питательный продукт.

·       
Для
накрахмаливания белья.

·       
В
качестве декстринового клея.

5. Химические свойства полисахаридов

Гидролиз:        

(C6H10O5)n + nH2O
t,h3SO4→ nC6H12O6

                                                      глюкоза

Гидролиз протекает
ступенчато:

(C6H10O5)n
(C6H10O5)m
xC12H22O11 →  n
C6H12O6        (Примечание,
m<n)

крахмал             декстрины       мальтоза 
         глюкоза

Качественная реакция:

Охлаждённый крахмальный клейстер + I2 (раствор) = синее
окрашивание, которое исчезает при нагревании.

Видео-опыт
«Реакция крахмала с йодом»
 

Макромолекула
амилозы представляет собой спираль, каждый виток которой состоит из 6 звеньев
α-глюкозы.

При
взаимодействии амилозы с йодом в водном растворе молекулы йода входят во
внутренний канал спирали, образуя так называемое соединение включения. Это соединение имеет характерный синий
цвет. Данная реакция используется в аналитических целях для обнаружения, как
крахмала, так и йода (йодкрахмальная проба)

Интересное вещество, крахмал — не только пищевой продукт

Крахмал — органическое вещество, полисахарид, мономер, вырабатывается растениями в процессе фотосинтеза. Крахмалом богаты картофель, в частности, злаковые, рис, кукуруза, гречиха, батат, бананы, многие виды бобовых.

Свойства

Мелкодисперсионный белый порошок, без запаха и вкуса, с характерным «скрипом» при сжатии. В холодной воде не растворяется, образуя взвесь. Нагреванием взвеси получают коллоидный раствор (клейстер).

С химической точки зрения, крахмал — это смесь амилозы (линейного полисахарида) и амилопектина (разветвленного полисахарида). Молекулярная масса амилозы различна у разных растений, что обуславливает разные физические свойства крахмала картофельного и рисового, пшеничного и кукурузного. Они отличаются размером и структурой крахмальных зерен, видом полимерных цепей, вязкостью коллоидного раствора, температурой превращения в клейстер и некоторыми другими свойствами.

Добавление к водному раствору крахмала разбавленной кислоты приводит к гидролизации вещества. Эту реакцию используют в промышленном производстве патоки, декстринов, глюкозы, модификаций крахмала.

В промышленности и пищевом производстве часто используют различные модификации крахмала с улучшенными качествами: со способностью быстро набухать, с более низкой или более высокой вязкостью клейстера, с более легкой усвояемостью организмом.  

Это интересно

Взвесь крахмала в воде из равных массовых долей ингредиентов образует неньютоновскую жидкость, обладающую фантастическими свойствами. В отличие от обычных жидкостей, в которых вязкость растет пропорционально силе воздействия на нее, в смеси крахмала и воды вязкость растет значительно быстрее, чем сила воздействия. Закон поведения обычных жидкостей открыл Ньютон, поэтому привычные нам жидкости называются ньютоновскими. А водную взвесь крахмала или, скажем, зыбучие пески принято называть неньютоновскими жидкостями. При резком внешнем воздействии такие жидкости ведут себя как твердое упругое тело, а при медленном — как обычная жидкость. Поэтому по крахмальной взвеси можно, например, ходить как по твердой поверхности, практически не замочив ног — главное, при этом не останавливаться!

Применение

— Больше всего крахмал востребован в пищевой промышленности в качестве загустителя и желирующего агента в соусах, пудингах, заправках, мороженом, кремах, колбасных изделиях. В пищепроме применяют также патоку, этиловый спирт, глюкозу, полученные из крахмала.
— В органическом синтезе — сырье для получения этанола, декстринов, глюкозы, бутилового спирта, ацетона, глицерина, лимонной, молочной, глюконовой кислот.
— Для изготовления съедобных упаковок и растворимых полимерных пленок.
— В текстильной промышленности для аппретирования тканей.
— В производстве бумаги — наполнитель.
— Основной компонент обойного клея, применяется в качестве безвредного клея для бумаги и картона.
— В фармакологии — наполнитель таблеток.
— В микробиологии — питательная среда для производства биологических препаратов, в том числе ферментов, витаминов, антибиотиков.
— В медицине используются такие свойства крахмала как влияние на уровень сахара в крови, повышение способности организма противостоять инфекции и воспалительным процессам.

В нашем магазине химических реактивов в Москве и области можно купить крахмал картофельный, а также широкий спектр химических реактивов и лабораторных принадлежностей с доставкой или самовывозом со склада в Мытищах. Доступные цены и квалифицированный персонал — важные плюсы в пользу совершения покупок в Prime Chemicals Group.

Структурные и функциональные свойства крахмалов из китайских каштанов

Основные характеристики

Были охарактеризованы структурные и функциональные свойства крахмалов из четырех разновидностей каштанов, выращиваемых в Китае.

Небольшие различия крахмалов в содержании амилозы привели к значительной вариабельности физико-химических свойств.

Тонкая структура молекул амилопектина играет важную роль в определении свойств гранул нативного крахмала.

Каштановый крахмал может использоваться в качестве альтернативы кукурузному крахмалу в некоторых пищевых отраслях.

Реферат

В данном исследовании охарактеризованы структурные и функциональные свойства крахмалов, выделенных из четырех сортов каштанов, выращенных в Китае. Гранулы крахмала имели разнообразную форму, от круглой, круассановидной, неправильной до треугольной. Содержание амилозы в четырех каштановых крахмальных продуктах составляло около 21–22%. Средний диаметр частиц четырех крахмалов варьировал от 10.8 и 18,1 мкм. Рентгенограммы четырех каштановых крахмалов были С-типа с относительной кристалличностью от 26 до 29%. Хотя по содержанию амилозы между крахмалом имелись лишь небольшие различия, они демонстрировали значительную вариабельность физико-химических и функциональных свойств, таких как способность набухать, характеристики пастообразности, термические и текстурные свойства, стабильность при замораживании-оттаивании и восприимчивость к атаке in vitro ферментами. Средний диаметр частиц четырех гранул крахмала отрицательно коррелировал с силой набухания при 92.5 ° C ( r = -0,956, p <0,05) и положительно коррелировал с температурой заключения в DSC ( r = 0,988, p <0,05). Корреляция между способностью набухания при 92,5 ° C и температурой заключения также была значимой ( r = -0,973, p <0,05). Это исследование предоставляет достаточную информацию о свойствах крахмала из китайских каштанов, которая может быть очень полезна для их применения в пищевой и других отраслях промышленности.

Ключевые слова

Каштан

Крахмал

Морфология

Амилоза

Функциональные свойства

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2014 Elsevier Ltd.Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Физико-химические, структурные и функциональные свойства нативного и облученного крахмала: обзор

Гамма-лучи, используемые для обработки пищевых продуктов, генерируются с помощью радиоактивных изотопов (либо кобальта-60, либо цезия-137), которые при распаде испускают гамма-лучи, обладающие высокой энергией и превосходной проникающей способностью, со способностью проникать в целевой пищевой продукт на расстояние до нескольких футов.

Механизм модификации крахмала с помощью гамма-облучения

Крахмал при обработке гамма-облучением взаимодействует с молекулами воды, присутствующими в пищевых продуктах.Молекулы воды распадаются на короткоживущие свободные радикалы (· OH и · H) и электроны с высокой энергией. Эти свободные радикалы и электроны с высокой энергией вызывают молекулярные изменения либо путем фрагментации, либо сшивания крахмала, что приводит к модификации крахмала. Присутствие кислорода облегчает процесс сшивания. Гамма-лучи могут также привести к прямому разрыву гликозидных связей на концах цепи (рис.). Предполагается, что именно этот процесс отвечает за изменения физико-химических и функциональных свойств (например,грамм. пониженная вязкость, повышенная растворимость, улучшенные кулинарные характеристики и т. д.) крахмала и пищевых продуктов, содержащих крахмал (Kang et al. 1999; Bhat and Karim 2008; Bashir and Aggarwal 2016b; Kaur et al. 2012). Установлено производство радиолитических продуктов при облучении, а при облучении крахмала образуются ацетальдегид, муравьиная кислота, формальдегид. Радиолитические продукты, образующиеся при облучении крахмалом, аналогичны и не меняются в зависимости от источника (например, саго, водяной каштан, кукуруза, пшеница, картофель и т. Д.).), из которого он был извлечен. Доза гамма-излучения, необходимая для модификации крахмала, зависит от содержания воды в пищевом продукте, продукты, содержащие более высокую влажность, требуют более низких доз для модификации (Bhat and Karim 2008; Bashir and Aggarwal 2016b). В настоящем обзоре была сделана попытка обобщить работу, проделанную до сих пор, с использованием гамма-облучения в качестве одного из методов модификации крахмала для его применения в пищевой промышленности.

Воздействие облучения на полимеры крахмала, что указывает на вероятную деградацию и сшивание цепей крахмала (Bhat and Karim 2008)

Темпы роста населения Земли вызывают серьезную озабоченность с точки зрения устойчивого снабжения продуктами питания.Чтобы обеспечить устойчивое снабжение, необходимо изучить недостаточно используемые культуры или растения, которые являются хорошими источниками крахмала. В 2000 году производство крахмала составило 48,5 миллионов тонн, в то время как в 2008 году производство составило около 66 миллионов тонн, достигнув примерно 75 миллионов тонн в 2012 году и, как ожидается, достигнет 95 миллионов тонн к 2020 году. Годовые темпы роста рынка крахмала в Индии и Китае ожидается около 4,5%, а в США и ЕС — около 2% и 3% для остального мира.Становится совершенно очевидным, что спрос на модифицированный крахмал будет расти более быстрыми темпами. В обзоре сделана попытка объединить различные исследования, которые были предприняты до настоящего времени для изучения влияния гамма-излучения на различные физико-химические свойства крахмала и выявленные в нем области зазоров.

Влияние гамма-излучения на тепловые и физико-химические свойства

Kertez et al. (1959) изучали влияние гамма-излучения в дозах 1 и 5 кГр на кукурузный крахмал.Они обнаружили, что относительная вязкость снизилась по сравнению с эталонным образцом, обработанным при высокой температуре 140 ° C в течение 30 минут. Сайни (1968) также проводил исследования воздействия гамма-излучения на гранулы кукурузного крахмала. Они обнаружили, что макромолекулы крахмала деполимеризовались, и степень тяжести возрастала с увеличением дозы. Несколько других исследований выявили структурные изменения и увеличение содержания мальтозы, мальтотетрозы, мальтотриозы и других связанных сахаридов в пшеничном и рисовом крахмале при воздействии гамма-излучения.Также сообщалось об увеличении растворимости крахмала, снижении вязкости, стабильности теста, способности к набуханию и пиковой вязкости амилографа по мере увеличения уровня дозировки (Dar et al., 2018; Kumar et al., 2017; Bashir et al., 2017b). Сообщалось о молекулярном распаде крахмала и белков пшеницы, облученной гамма-излучением, наряду с высоким содержанием амилозы, сниженным образованием амилопектина, муравьиной кислоты и повышенной ретроградацией, что повлияло на свойства теста, реологические свойства, хлебопекарные качества муки, но практически не повлияло на качество теста. пищевая ценность (Vakil et al.1973, Абдаллах и др. 1974).

Изменения состава гамма-облученного (1 Мрад) крахмала, экстрагированного из голубиного гороха ( Cajanus cajan ), оценивали Nene et al. (1975). Результаты выявили снижение температуры желатинизации, прогрессирующее увеличение со временем содержания мальтозы, повышенную чувствительность облученного крахмала к α-амилазе. MacArthur и D’Appolonia (1984) изучали влияние низких доз гамма-излучения (0, 50, 100, 200 и 300 крад) на крахмал, извлеченный из трех красных яровых сортов пшеницы.Свойства крахмала были проанализированы, и было обнаружено, что наблюдается тенденция к снижению значений пиковой вязкости и характеристической вязкости по мере увеличения дозы. В исследовании, проведенном Kashani и Valadon (1984) на облученных гамма-лучами ядер Pistacia vera , авторы обнаружили, что дозировка до 10 кГр не оказывала существенного влияния на общее количество углеводов, общий крахмал, декстрин или какой-либо из них. бесплатные сахара. Бхатти и Макгрегор (1988) обработали ячмень без оболочки гамма-излучением (10 Мрад), и было обнаружено, что свойства вязкоамилограммы полностью утрачены.Хотя результаты SEM не показали значительных изменений во внешней структуре гранул крахмала, гранулы были обнаружены внутренне разорванными. Облученный крахмал также оказался более восприимчивым к гидролизу альфа- и бета-амилазой по сравнению с необлученным крахмалом. Rayas-Duarte и Rupnow (1993) облучили крахмал, экстрагированный из северных бобов ( Phaseolus vulgaris ), и было обнаружено, что уменьшение мальтозной ценности молекулы крахмала было увеличено помимо увеличения растворимости как в воде, так и в этаноле.Ciesla et al. (1999) облучили крахмал, выделенный из картофельной и пшеничной муки, с помощью высоких доз гамма-лучей (20 кГр). Они обнаружили, что температура желатинизации варьировалась между облученным и необлученным крахмалом. Различия в температуре желатинизации приписывались деформации амилопектиновых структур, вызванной облучением, что приводило к разрушению кристаллических структур. Адейл и Нарваиз (2001) обработали агар-агар, каппа-каррагинан и крахмалы, полученные из кукурузы и маниоки, с помощью гамма-облучения (2 кГр).Их результаты показали значительное снижение вязкости крахмала, прочности геля (сделанный из агара и каррагинана). Аль-Кайсей и др. (2002) оценили химический состав и вязкость гамма-облученного (0, 10,50, 100 и 200 кГр) ячменя (черный ячмень и ячмень шоаа) для использования в качестве корма для цыплят-бройлеров. Было обнаружено, что облучение не изменяет химический состав. Было обнаружено, что вязкость снижается независимо от сорта ячменя. Wu et al. (2002) обрабатывали различные сорта риса: японскую, индику и гибрид разными дозами гамма-излучения (0,0.2, 0,4, 0,6, 0,8 и 1 кГр). Они сообщили о значительном увеличении консистенции геля, деформации гранулированной структуры, тем самым подтверждая, что гамма-облучение вызывает разрушение крахмала, расщепляя более крупные молекулы крахмала (амилопектина) на более мелкие фрагменты. По результатам они пришли к выводу, что гамма-облучение может быть коммерциализировано для улучшения сенсорных параметров риса.

Graham et al. (2002) изучали параметры качества Cicer arietinumk (австралийский) при воздействии различных доз гамма-излучения (0, 2, 5, 10, 20, 30 и 50 кГр).Их результаты не показали влияния облучения на структуру гранул крахмала, как было проанализировано с помощью SEM. Хотя пиковая вязкость снизилась, но значительного влияния на температуру желатинизации не наблюдалось. Они пришли к выводу, что функциональные свойства продуктов на основе крахмала можно улучшить с помощью метода гамма-облучения. Ciesla и Eliasson (2007) использовали ДСК для оценки свойств пшеницы, облученной гамма-излучением (0, 1, 2,5, 5, 15 и 30 кГр). Они изучили изменения, происходящие в таких свойствах, как ретроградация, желатинизация, амилозно-липидный комплекс между облученными и необлученными образцами.Был сделан вывод, что радиация вызывает различные структурные изменения полисахаридов.

Бао и др. (2005) провели подробное исследование крахмала из рисовой муки, облученного гамма-излучением, с оценкой физических и структурных свойств. Исследования DSC показали, что значения T o , T p и T c изменились незначительно, в то время как энтальпия была значительно снижена при увеличении дозы. Крахмал показал дифракцию рентгеновских лучей типа А, аналогичную таковой для нативного крахмала.Однако молекулярная масса и радиус вращения амилопектина уменьшились. Abu et al. (2006) изучали влияние гамма-излучения (2, 10 и 50 кГр) на физико-химические и термические свойства крахмала Vigna unguiculata (вигновый). Они использовали такое оборудование, как DSC (для проверки свойств желатинизации), FTIR (для проверки кристалличности), SEM (для оценки структуры поверхности крахмала) и RVA (для проверки пастообразных свойств крахмала).Они пришли к выводу, что функциональные свойства крахмала были изменены, температура предварительной желатинизации была увеличена из-за повышенной кристалличности.

Ю и Ван (2007) изучали влияние гамма-излучения (0, 2, 5, 8 и 10 кГр) на физико-химическую, реологическую и гранулированную структуру риса. Было обнаружено, что воздействие облучения на внутреннюю микроструктуру выше, чем на внешнюю поверхность. Температура желатинизации, консистенция геля увеличивались, в то время как кажущееся содержание амилозы уменьшалось с увеличением дозировки.Обнаружена высокая корреляция между дозой облучения и пастообразными свойствами (0,961–0,998). Chung et al. (2010) изучали пастообразные свойства и усвояемость in vitro гамма-облученных (10, 20, 40 и 100 кГр) крахмалов восковой кукурузы. Они обнаружили, что содержание устойчивого крахмала снижалось с увеличением дозы облучения. Вязкость пасты увеличивалась по мере увеличения дозы, в то время как кристаллическая структура оставалась неизменной. Температуру желатинизации снижали, а растворимость в воде повышали.Они также пришли к выводу, что устойчивый крахмал, обладающий хорошей способностью к набуханию и склеиванию, может использоваться в качестве стабилизаторов и загустителей в пищевых системах.

Singh et al. (2011) провели исследование влияния гамма-излучения (0,01, 0,05, 0,1 и 0,5 кГр) на морфологию гранул, термические, структурные, реологические и гелеобразные свойства крахмала, экстрагированного из картофеля. Они обнаружили, что кристаллическая структура была полностью разрушена и образование карбоксильных групп (0,09–0.11%). Параметры желатинизации (T o , T p и T c ) увеличивались, в то время как вязкость (пиковая, минимальная, разрывная и конечная) уменьшалась. Они также обнаружили, что твердость геля снижалась, а его когезионность увеличивалась с дозой облучения. Влияние облучения на текстурные свойства (жевательность, липкость и адгезивность) и ретроградация менялись с разнообразием, и они пришли к выводу, что облучение можно использовать как более эффективный и более быстрый метод модификации крахмала по сравнению с химическими и ферментативными модификациями.

Изменение структуры и физико-химических свойств кукурузного крахмала было изучено Liu et al. (2012). Порошок кукурузного крахмала облучали в широком диапазоне значений 0, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 и 500 кГр. Они обнаружили, что вязкости (пиковая, минимальная, разрушение и конечная), температура желатинизации и энтальпия были значительно снижены, в то время как растворимость увеличивалась с увеличением дозировки. Было обнаружено, что кристалличность относительно снижена, в то время как не было никаких признаков физического повреждения поверхности гранул крахмала.Они пришли к выводу, что облучение положительно коррелирует с растворимостью, а отрицательно — со свойствами пасты, относительной кристалличностью и термическими свойствами.

Gani et al. (2012) провели модификацию крахмала фасоли гамма-облучением и изучили его влияние на функциональные и морфологические свойства. Крахмалы, выделенные из разных бобов (красного, белого, желтого и черного), обрабатывали разными дозами (5, 10 и 20 кГр). Результаты показали, что растворимость, содержание карбоксильных групп, коэффициент пропускания и водопоглощающая способность увеличивались, в то время как видимое содержание амилозы, пастообразные свойства, способность к набуханию и синерезис уменьшались.Результаты также показали, что дозы облучения положительно коррелировали с индексом растворимости и водопоглощающей способностью и отрицательно коррелировали с пиковой вязкостью, индексом набухания, минимальной вязкостью, вязкостью разрушения и конечной вязкостью. Кристалличность снижалась по мере увеличения дозы, но изменений в дифракции рентгеновских лучей не наблюдалось. Структура гранул была разрушена дозами облучения. Они пришли к выводу, что крахмал из облученных бобов можно использовать в замороженных продуктах для предотвращения синерезиса и увеличения срока их хранения.Hussain et al. (2014) также изучали модификацию полисахаридов фасоли гамма-излучением и ее влияние на морфологические, физико-химические и антиоксидантные свойства. Дозировка составляла от 5 до 25 кГр. Они обнаружили положительную корреляцию между гамма-облучением и водопоглощающей способностью (r = 0,82), гамма-облучением и растворимостью (r = 0,91), а также наблюдалась отрицательная корреляция между облучением и тепловыми свойствами (r = — 0,89), способностью набухания (r = — 0,92) и клеящие свойства (r = — 0.91). Высокие дозы вызывали растрескивание поверхности гранул крахмала. Результаты также выявили повышенное содержание антиоксидантов при увеличении дозы.

Ли и др. (2013) изучали образование резистентного кукурузного крахмала под действием гамма-излучения. Были выбраны три различных кукурузных крахмала, включая нормальный кукурузный крахмал, кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы и крахмал восковой кукурузы. Облучение производилось в дозах 5, 10, 25 и 50 кГр. Результаты показали, что гамма-облучение (5 кГр) индуцировало образование большего количества амилозоподобных молекул в крахмале, тем самым увеличивая содержание устойчивого крахмала в каждом типе крахмала.Наиболее устойчивый крахмал был получен при более высоких дозах радиации (50 кГр). Полученный таким образом устойчивый крахмал был больше в восковой кукурузе, за которой следовали кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы и нормальный кукурузный крахмал. Gani et al. (2013) облучили крахмал, извлеченный из стебля лотоса, и оценили его физико-химические и морфологические свойства. Крахмал после экстракции обрабатывали гамма-лучами (5, 10, 20 кГр). Результаты показали, что водопоглощение, содержание карбоксилов, коэффициент пропускания и выщелачивание амилозы увеличиваются, в то время как кажущееся содержание амилозы, способность к набуханию, синерезис и пастообразующие свойства уменьшаются.Более высокие дозы приводили к разрушению поверхности гранул крахмала. Они пришли к выводу, что снижение индекса набухания может быть конструктивным для улучшения текстуры во время приготовления.

Софи и др. (2013) изучали влияние гамма-облучения на физико-химические свойства крахмала, экстрагированного из Vicia faba L. Крахмал обрабатывали гамма-облучением в дозах 0, 5, 10 и 15 кГр. Результаты показали значительное увеличение содержания карбоксила, растворимости, замораживания-оттаивания, водопоглощающей способности при увеличении дозы, в то время как синерезис, пастообразные свойства и pH значительно снизились.Картина типа С наблюдалась как в нативном, так и в облученном крахмале, но интенсивность пиков в облученном была снижена. Из соотношения Пирсона было замечено, что водопоглощающая способность и индекс растворимости были положительно связаны с облучением, тогда как замораживание-оттаивание, синерезис, пастообразные свойства и индекс набухания были отрицательно коррелированы. Ocloo et al. (2014) изучали влияние гамма-излучения (2,5, 5 и 10 кГр) на функциональные свойства муки из тигровых орехов. Они обнаружили, что значения вязкости значительно уменьшаются с увеличением дозы облучения.Также было обнаружено, что титруемая кислотность увеличилась.

Wani et al. (2014) изучали влияние гамма-излучения на крахмал, экстрагированный из индийского конского каштана ( Aesculus indica ), обработанный крахмалом в дозах 0, 5, 10, 15 кГр. Результаты выявили тенденцию к увеличению замораживания-оттаивания, содержания карбоксилов (0–0,06%), водопоглощающей способности (0,94–1,0 г / г), растворимости (0,15–0,535 г / г), тогда как за тенденцией к снижению следовала пиковая вязкость. , синерезис (3.47–0.64%) при хранении в течение 120 ч снижает вязкость. Типовая картина была показана с помощью дифракции рентгеновских лучей как в исходных, так и в облученных образцах. Они пришли к выводу, что индийский конский каштан можно использовать для производства крахмала, который используется недостаточно. Необлученный крахмал обладает высокой вязкостью, поэтому его можно использовать в пищевых продуктах, подвергающихся охлаждению. Аналогичные результаты были получены для крахмала из коричневого риса (Kumar et al., 2017), гречишного крахмала (Dar et al., 2018), пшеничного крахмала (Bashir et al.2017a) и крахмал нута (Bashir and Aggarwal 2017). Bettaïeb et al. (2014) изучали влияние гамма-излучения (3, 5, 10, 20 и 50 кГр) на физико-химические свойства крахмала, полученного из кукурузы. Они пришли к выводу, что температура желатинизации снижалась с увеличением дозы. Они также обнаружили, что кристалличность крахмала не изменяется вплоть до 50 кГр, поскольку не наблюдается изменений в дифракции рентгеновских лучей.

Kumar et al. (2017) изучали влияние гамма-излучения (5, 10, 15 и 20 кГр) на структуру гранул крахмала, а также физико-химические и антиоксидантные свойства крахмала из коричневого риса.Они сообщили о снижении общей кристалличности, видимого содержания амилозы и пастообразных свойств крахмала, однако антиоксидантные свойства увеличивались с увеличением дозы. Аналогичные результаты были получены Dar et al. (2018) для гречишного и овсяного крахмала, а Verma et al. (2018) для картофельного крахмала.

Описание функций крахмала | Натуральные продукты INSIDER

Общие сведения о функциях крахмала

Январь 1996 г. — История на обложке

Автор: Скотт Хегенбарт
Редактор *


* (Апрель 1991 г. — июль 1996 г.)

Кукурузный крахмал является основным ингредиентом крахмала, используемым U.С. пищевых компаний. Но крахмалы из разных источников и даже крахмалы, полученные из менее распространенных сортов кукурузы, обладают рядом функциональных свойств еще до модификации. Изучение уникальной функциональности различных природных крахмалов дает несколько потенциальных преимуществ.

Расширенный функционал

Многие крахмалы обладают свойствами, которые не так легко воспроизвести путем модификации другого крахмала. Кроме того, при модификации даже желательно начинать с сырья, близкого к желаемым функциональным свойствам.Менее обширная модификация означает …

Сниженная стоимость

Дизайнеры постоянно требуют, чтобы текстурные ингредиенты были более функциональными, но все же ограничения по стоимости все еще жестче. Во многих случаях, чем меньше обрабатывается крахмал, тем он экономичнее. На рынке уже представлены высокофункциональные нативные кукурузные крахмалы, полученные из специально разработанных гибридов кукурузы. Они могут предложить большую экономию двумя способами.

«У вас будет крахмал, который не будет подвергаться модификациям, что снижает затраты», — говорит Ибрагим Аббас, доктор философии.D., менеджер по развитию продукции, American Maize-Products Co., Хаммонд, Индиана. «Когда они модифицируются, в некоторых случаях гибриды становятся более реактивными по отношению к химическим веществам; поэтому мы можем использовать меньше. Это более эффективно, и вы можете сэкономить деньги».

Маркировка

Хотя это не оказалось большой проблемой, о которой когда-то думали, модифицированные крахмалы по-прежнему должны иметь номер E в Европе. Более функциональный нативный крахмал не будет иметь числа E и будет казаться более естественным для европейских потребителей — проблема постоянно расширяющегося глобального рынка.

Связанная структура и функции

По химическому составу крахмалы представляют собой полисахариды, состоящие из повторяющихся единиц глюкозы. Молекулы крахмала имеют одну из двух молекулярных структур: линейную структуру, известную как амилоза; и разветвленная структура, известная как амилопектин. Амилоза и амилопектин связываются посредством водородных связей и располагаются радиально слоями, образуя гранулы. Крахмалы из разных источников отличаются друг от друга следующим образом, каждый из которых может влиять на производительность:

Размер и форма гранул

Гранулы крахмала бывают самых разных размеров: от 3 микрон до более 100 микрон.Для некоторых крахмалов размер гранул является полимодальным, то есть гранулы можно сгруппировать более чем в одном диапазоне размеров. Например, пшеничный крахмал имеет распределение как больших, так и маленьких гранул. Форма гранул также может быть разнообразной. Формы гранул включают симметричные сферы, асимметричные сферы, симметричные диски и асимметричные диски. Некоторые гранулы имеют плавную форму, а другие представляют собой многогранники с граненой поверхностью.

Соотношение амилоза: амилопектин

Все крахмалы состоят из амилозы и амилопектина в различных пропорциях.Это соотношение варьируется не только между различными типами крахмала, но и между многими разновидностями растений одного типа. Восковые крахмалы содержат не более 10% амилопектина.

Структура молекул амилозы и амилопектина

Длина молекул амилозы в крахмале — известная как степень полимеризации — может сильно различаться. В амилопектине длина и количество разветвлений в молекуле также изменчивы.

«Длина молекулы амилозы зависит от типа и сорта», — говорит Дэниел Патнэм, старший научный сотрудник Grain Processing Corp., Мускатин, ИА. «Я видел от 200 до 2000 как степень полимеризации крахмала».

Существуют также другие варианты крахмала

Их нельзя объединить в одну категорию, поскольку они могут быть уникальными для одного конкретного крахмала. В целом, однако, большинство таких вариантов заключается в наличии в грануле некрахмальных компонентов.

Бесчисленные разновидности многих типов крахмала невозможно охватить исчерпывающе в одной статье.Следовательно, в этой статье будут обсуждаться некоторые общие тенденции среди основных типов крахмала, используемых в пищевой промышленности.

Кукуруза

Существует четыре класса кукурузного крахмала. Обычный кукурузный крахмал содержит 25% амилозы, а кукуруза восковой спелости почти полностью состоит из амилопектина. Два оставшихся кукурузных крахмала представляют собой кукурузные крахмалы с высоким содержанием амилозы; один содержит от 55% до 55% амилозы, а второй — от 70% до 75%.

Джей-Лин Джейн, доктор философии, профессор кафедры пищевых наук и питания человека в Университете штата Айова, Эймс, в рамках своего постоянного исследования изучает размер и форму гранул многих типов крахмала.С помощью сканирующей электронной микроскопии Джейн и ее исследовательская группа обнаружили, что кукурузный крахмал имеет неправильную форму многогранников. Их размер колеблется от 5 до 20 микрон.

Крахмал восковой кукурузы также имеет гранулы неправильной формы, аналогичные по размеру гранулам обычной кукурузы. Однако отдельные лица не так отчетливы. Крахмалы с высоким содержанием амилозы также имеют неправильную форму, но имеют тенденцию быть гладкими. Некоторые из них даже имеют форму стержня. Крахмалы с высоким содержанием амилозы имеют более узкий диапазон размеров: от 5 до 15 микрон или даже от 10 до 15 микрон, в зависимости от разновидности.

Картофель

Картофельный крахмал содержит около 20% амилозы. Гранулы картофельного крахмала, как и многие клубни, большие, гладкие, округло-овальной формы. Из крахмалов, обычно используемых в пищу, самым большим является картофельный крахмал; размер его гранул составляет от 15 до 75 микрон.

Рис

Обычный рисовый крахмал имеет соотношение амилоза: амилопектин около 20:80, в то время как восковидный рисовый крахмал содержит только около 2% амилозы. Обе разновидности имеют небольшие размеры гранул от 3 до 8 мкм.По словам Джейн, это многоугольники неправильной формы с восковым рисом, имеющим несколько сложных гранул.

Тапиока

Крахмал тапиоки содержит от 15% до 18% амилозы. Гранулы тапиоки представляют собой гладкие сферы неправильной формы размером от 5 до 25 микрон.

Пшеница

Пшеничный крахмал содержит около 25% амилозы. Его гранулы имеют относительно толщину от 5 до 15 микрон и гладкую круглую форму диаметром от 22 до 36 микрон.Пшеничный крахмал является бимодальным в том смысле, что он также содержит группу гранул крахмала разного размера. В этом случае эти другие гранулы очень маленькие, с диаметром всего от 2 до 3 микрон.

Укладка крахмала соперников

Имея представление о том, чем отличаются крахмалы, обсуждение того, как работают эти же крахмалы, должно легко раскрыть, как различные элементы структуры крахмала влияют на производительность, верно? Отнюдь не. Химики крахмала единодушны в том, что структура и состав крахмала влияют на производительность.Однако прямая корреляция не всегда очевидна, и изменения в одной характеристике не обязательно переводятся в руководящие принципы.

Ниже приводится обзор того, что в настоящее время известно о том, как структура и состав влияют на производительность. Имейте в виду, что это обсуждение может вызвать больше вопросов, чем ответов. Но сначала, вот краткий обзор того, что происходит во время клейстеризации крахмала:

Когда крахмал диспергируется в воде и нагревается, вода проникает в гранулы крахмала снаружи внутрь, пока гранула не станет полностью гидратированной.После гидратации водородная связь между амилозой и амилопектином поддерживает целостность гранулы, и она начинает набухать от ворот (центр). После желатинизации набухшие гранулы могут увеличивать вязкость дисперсии и / или связываться с образованием гелей и пленок.

Размер и структура гранул

Согласно многим источникам, размер гранул сам по себе не оказывает сильного влияния на характеристики крахмала. Однако считается, что это фактор, влияющий на скорость клейстеризации крахмала и температуру его клейстеризации.Например, рисовый крахмал и крахмал тапиоки имеют одинаковое содержание амилозы, но гранулы крахмала тапиоки намного больше и, как следствие, легче набухают.

«Чем больше гранула, тем меньше у нас молекулярных связей, поэтому они быстрее набухают», — говорит Пол Смит, президент Paul Smith Associates, Норт-Плейнфилд, штат Нью-Джерси. «Но они также быстрее ломаются».

Крупные гранулы крахмала имеют тенденцию к увеличению вязкости, но вязкость низкая, поскольку физический размер гранул делает их более чувствительными к сдвигу.Несмотря на такие различия, более компактная структура меньшей молекулы не всегда означает значительную разницу в желатинизации. Например, пшеничный крахмал имеет бимодальное распределение как мелких, так и крупных гранул. Помимо размера, эти гранулы имеют практически одинаковый состав амилозы, амилопектина и так далее. Однако свойства желатинизации больших и малых гранул не показывают значительных различий в характеристиках.

«Один тест показал, что маленькие гранулы имеют на 3 ° более высокую температуру желатинизации, чем большие, но начальные температуры были аналогичными», — говорит Аббас.«Я бы сказал, что в пшеничном крахмале (размер гранул) не главный фактор».

Соотношение амилоза: амилопектин

Восковая кукуруза и кукурузный крахмал имеют одинаковый размер гранул, но восковая кукуруза набухает в большей степени, и каждый из них желатинизируется при разных температурах. Это во многом связано с их разным составом амилоза: амилопектин.

«Молекулы амилозы из-за своей линейности легче выстраиваются в линию и имеют более обширные водородные связи», — говорит Аббас.«Следовательно, требуется больше энергии, чтобы разорвать эти связи и клейстеризовать крахмал».

Как правило, чем выше содержание амилозы, тем выше температура желатинизации. Это наиболее заметно для двух кукурузных крахмалов с высоким содержанием амилозы, которые требуют таких высоких температур для желатинизации, что их нужно готовить под давлением. Соотношение амилоза: амилопектин также определяет вид текстуры, которую будет создавать желатинизированный крахмал.

«Вообще говоря, амилоза обеспечивает прочность геля, а амилопектин — высокую вязкость», — говорит Аббас.«Таким образом, крахмалы с высоким содержанием амилозы придадут вам желирующие свойства, а восковые крахмалы — высокую вязкость».

Линейная структура амилозы также способствует прочности геля. В растворе линейные молекулы амилозы могут легче выравниваться друг с другом и связываться посредством водородных связей с образованием гелей. Разветвленные молекулы амилопектина не могут так легко выравниваться и, таким образом, дают более слабые водородные связи и прочность геля.

С другой стороны, вязкость зависит исключительно от молекулярной массы.Разветвленная структура амилопектина со всеми присоединенными цепями дает молекулу гораздо большего размера, чем амилоза. Следовательно, амилопектин лучше создает вязкость, чем амилоза.

Итак, если дизайнер продукта хочет гелеобразующих свойств, следует выбрать крахмал с высоким содержанием амилопектина (воскообразный), если требуется вязкость, верно? Не совсем. Прочность и вязкость чистого геля часто полезны, но не всегда они нужны дизайнерам. Крахмал с высоким содержанием амилозы может сделать пудинг слишком твердым.Тот, который слишком богат амилопектином, может придать правильную вязкость диетическому коктейлю, но при употреблении он может выглядеть тягучим и «слизистым». Следовательно, соотношение амилоза: амилопектин определяет не только основную текстуру, но и природу этой текстуры.

Использование крахмала в экструдированных продуктах показывает, насколько тонким может быть баланс между этим соотношением. Как и в случае образования геля, образование пленки является функцией ассоциации линейных молекул амилозы. Чем выше содержание амилозы, тем лучше пленкообразующие свойства.В экструдированной закуске желательны пленкообразующие свойства для получения хрустящей текстуры конечного продукта. Но сама по себе хрустящая корочка не делает и не ломает закуску.

«Плотно связанная природа полимера амилозы влияет на хрусткость, — говорит Джим Залли, директор по пищевой технологии, National Starch and Chemical Co., Бриджуотер, штат Нью-Джерси. — Но это материал с более низкой молекулярной массой, который не может захватывать воздух. это происходит из-за превращения воды в пар во время выпуска воздуха «.

Использование крахмала с повышенным уровнем амилопектина соответственно увеличивает расширение за счет хрусткости.В результате необходимо тщательно выбирать соотношение амилоза: амилопектин. В некоторых случаях требования к текстуре продукта требуют комбинирования крахмалов из разных источников.

«Некоторые люди используют комбинации различных базовых крахмалов для получения более короткой или более длинной текстуры», — говорит Майк Августин, менеджер по применению пищевых ингредиентов, A.E. Staley Manufacturing Co., Декейтер, Иллинойс. «Мы пытались собрать смеси, чтобы получить конкретную текстуру или качество готового продукта».

Помимо строительной текстуры, крахмалы используются для обеспечения стабильности пищевых продуктов.Это часто принимает форму удержания воды. Как упоминалось ранее, молекулы желатинизированного крахмала имеют тенденцию повторно связываться друг с другом. Эта повторная ассоциация вытесняет воду из молекулы, вызывая перекристаллизацию крахмала. Склонность крахмала к рекристаллизации или ретроградности таким образом определяет его пригодность для долгосрочной стабильности.

«Разветвленный амилопектин создает стерические препятствия», — говорит Патнэм. «Это не позволяет молекулам повторно связываться, поэтому не так легко ретроградно.»

Молекулярная структура амилозы и амилопектина

Более длинные молекулы амилозы имеют тенденцию делать текстуру продукта тягучей из-за того, как они связываются. Молекулярная масса амилозы также влияет на эластичность геля. Более длинные молекулы имеют тенденцию к более прочному соединению и образованию более прочных и хрупких гелей, но у этого эффекта есть предел.

«И тапиока, и картофельный крахмал содержат амилозу, но они образуют когезионную массу, а не гель, как кукурузный крахмал», — говорит Питер Трзаско, старший научный сотрудник National Starch and Chemical Co.«Теория, лежащая в основе этого, основана на молекулярной массе. Картофель и тапиока имеют молекулярную массу намного выше, чем у кукурузы, что на самом деле затрудняет связывание молекул».

Молекулярный вес не всегда обеспечивает прямую зависимость производительности. В 1992 году Джейн из штата Айова сообщила об исследовании влияния размера молекулы амилозы и длины разветвленной цепи амилопектина на пастообразные свойства крахмала. Джейн обнаружила, что молекулы амилопектина с более длинными разветвлениями не только имеют тенденцию к образованию геля, но и что прочность геля увеличивается с увеличением длины разветвлений.Однако вязкость амилоз различной длины также не коррелировала. Фактически, лучшая вязкость была получена с амилозой промежуточной длины, в то время как самые большие и самые маленькие молекулы амилозы давали одинаково низкие вязкости.

Можно установить более четкую связь между размером молекул и стабильностью. Более длинная молекула амилозы до некоторой степени будет иметь большую прочность геля из-за ее повышенной способности связываться посредством водородных связей. Эта повышенная способность связываться увеличивает тенденцию молекулы к ретроградному движению.Меньшие молекулы амилозы демонстрируют более слабую ассоциацию и, следовательно, более устойчивы к ретроградации. Недавняя информация указывает на то, что молекулы амилопектина с более длинными ответвлениями также более восприимчивы к ретроградации. Это вызывает особую озабоченность у исследователей, пытающихся удлинить молекулы амилозы путем скрещивания.

«Когда вы вставляете ген-удлинитель амилозы, вы также в конечном итоге удлиняете ответвленные цепи амилопектина», — говорит Памела Дж. Уайт, доктор философии, исполняющая обязанности директора департамента пищевых наук и питания человека Университета штата Айова.

Фосфор

Крахмалы содержат фосфор в той или иной форме. Природа фосфора влияет на характеристики крахмала. В большинстве зерновых крахмалов фосфор в основном содержится в виде лизофосфолипидов, которые имеют тенденцию образовывать комплекс с амилозой крахмала и снижать его способность связывать воду. Эти комплексы также способствуют непрозрачности крахмальной пасты.

Фосфор в клубневых крахмалах, таких как картофель, находится в форме сложных моноэфиров фосфата, которые присутствуют в молекуле крахмала в виде отрицательно заряженных групп.Ионное отталкивание, создаваемое этими группами, ослабляет связь между молекулами и увеличивает способность связывать воду, способность набухать и прозрачность пасты.

Раскрывая тайны

Понимание функциональности нативного крахмала не только делает работу дизайнера более эффективной, но и является важным звеном в расширении функциональности крахмала путем модификации. Это верно вне зависимости от того, модифицирован ли крахмал химическими / ферментативными методами, традиционным селекционированием или биотехнологией.

Как указывалось ранее, изучение взаимосвязи структура / функция крахмала порождает больше вопросов, чем дает ответов. В результате у исследователей, работающих в этой области, есть чем заняться. Университет штата Айова — одно из мест, где продолжается изучение крахмала.

С 1987 года исследователи ISU Уайт и Джейн занимаются поиском крахмалов с уникальными функциональными свойствами для использования при разработке новых гибридов кукурузы. С ними работает Линда Поллак, к.D., генетик-генетик Департамента сельского хозяйства и сельскохозяйственных исследований США, работающий с Департаментом агрономии ISU.

Используя доступ Поллака к североамериканской библиотеке мутантных генотипов кукурузы, команда провела скрининг экзотических типов кукурузы, чтобы определить природу вариаций функциональных свойств.

«Прямое структурное исследование сложно и требует много времени», — говорит Уайт. «Итак, наш подход заключался в том, чтобы начать с быстрого скрининга крахмала путем его извлечения в лаборатории всего с одним ядром.»

Этот первоначальный скрининг выполняется с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Образец крахмала наклеивается, затем сканируется на ДСК. После хранения наклеенного образца в течение семи дней при 4 ° C (оптимальная температура для ретроградации крахмала) образец повторно сканируется.

«Сканирование свежего и сохраненного образца говорит нам, может ли крахмал обладать уникальными функциональными свойствами», — говорит Уайт. «Как только мы находим что-то необычное, мы проверяем, что это действительно дает нам другой DSC в другой раз.»

Другая информация, полученная с помощью этого анализа ДСК, включает температуру желатинизации и диапазон желатинизации. Низкая температура желатинизации может обеспечить экономию энергии при крупном производственном процессе. Узкий диапазон желатинизации также сделает производство более эффективным за счет ускорения желатинизации.

«Это ключевые вещи, на которые мы начинаем смотреть, — говорит Уайт. — Когда мы видим вещи, которые сильно отличаются от нормы при измерении с помощью DSC, мы затем проводим структурный анализ, чтобы определить, почему они это делают, и соотносим структуру с функция.»

Первый шаг в этом требует выращивания мутантной кукурузы в больших количествах для дальнейшего анализа. Тесты включают определение процентного содержания амилозы с помощью йодного потенциометрического титрования и / или гель-проникающей хроматографии; молекулярно-массового распределения с помощью гель-проникающей хроматографии; и Длина разветвленной цепи амилопектина рассчитывается на основе восстановительного значения, определенного с помощью влажной химии или с помощью гель-проникающей хроматографии.

Если доступно достаточное количество крахмала, также проводятся функциональные тесты, такие как тесты на вязкость и прочность геля.

«Еще одна вещь, которую мы часто делаем, — это измерение размера гранул с помощью электронной микроскопии», — говорит Уайт. «Было показано, что мелкие гранулы крахмала хороши для гладкого ощущения во рту, что является полезным свойством для заменителей жира, позволяющим избежать зернистой текстуры».

В конечном итоге устанавливается связь между желаемыми функциональными свойствами и структурой крахмала. Затем генетики растений берут на себя ответственность и пытаются вывести желаемые качества в сорт, который можно культивировать.

Расширение понимания функций нативного крахмала полезно как для дизайнеров продуктов, так и для создателей новых ингредиентов крахмала.Иногда, однако, кажется, что каждый шаг на пути к этому пониманию только добавляет расстояние к дороге. Тем не менее, эти усилия должны продолжаться, потому что — хотя путешествие может никогда не закончиться — каждый шаг вперед приносит новые достижения, которые помогают улучшать продукты питания.


К началу

© 1996 Издательство Weeks Publishing Company

3400 Dundee Rd. Люкс №100
Нортбрук, Иллинойс 60062
Телефон: 847 / 559-0385
Факс: 847 / 559-0389
Электронная почта: info @ foodproductdesign.com
Веб-сайт: www.foodproductdesign.com

Структура и кристалличность амилопектина объясняют различия в кинетике переваривания крахмалов из растительных источников в модели свиней in vitro | Журнал зоотехники и биотехнологии

Предыдущие исследования были сосредоточены на вкладе переваривания крахмала в снабжение диетической энергией, но в настоящее время также стали более очевидными эффекты изменения кинетики переваривания крахмала [1,2,3,4]. Свойства, связанные с молекулярной и гранулированной структурой крахмала, вызывают изменение кинетики переваривания крахмала [13, 14, 16, 21].Однако количественная оценка вклада каждого уникального свойства осложняется присущими им комбинациями свойств крахмалов, происходящих из аналогичного ботанического источника [14, 29,30,31,32]. Предыдущая работа показала, что сложно оценить влияние каждой отдельной характеристики крахмала в ботанических источниках на основе литературы [33]. Таким образом, это исследование было направлено на выявление среди ботанических источников характеристик крахмала, которые больше всего влияют на переваривание крахмала в крахмальных продуктах, имеющих отношение к производству кормов для животных с однокамерным желудком.

Свойства крахмала

Большинство измеренных свойств крахмала близки к значениям, опубликованным ранее [6, 10, 11, 30, 37,38,39,40,41,42,43], за исключением отсутствия бимодального размера распределение в восковой кукурузе и кукурузе А, что предположительно является результатом различий в процедурах выделения крахмала оптовиками. Низкое количество пор, наблюдаемое в крахмале ячменя и пшеницы, частично противоречит предыдущей литературе [12, 44], в которой для обоих злаков наблюдалось большее количество пор. Эта разница в количестве пор может быть связана с неоднородностью проанализированных крахмалов и различиями в разновидностях, проанализированных в нашем исследовании, по сравнению с предыдущими исследованиями.В этом исследовании было изучено большое количество отдельных гранул из однородного образца, что позволило получить надежное представление о количестве пор.

Кинетика переваривания крахмала

Неизбежным следствием модели только с двумя параметрами является несовершенное соответствие данных для некоторых источников крахмала (Таблица 2, Рис. 6). Однако необходимо использовать одну и ту же относительно простую модель для всех источников, чтобы связать скорость переваривания со свойствами крахмала. Для некоторых крахмалов степень переваривания крахмала не достигла расчетного значения плато в течение 360 минут инкубации, и значение плато было оценено как значения ниже 100%.Чтобы получить более полное представление о биологическом значении расчетного значения плато, была проведена продолжительная инкубация ( t = 24 часа) с выбранными крахмалом, а именно кукурузным А с высоким содержанием амилозы и гороховым крахмалом А. Во время этой продолжительной инкубации степень переваривания крахмала превышала расчетное значение плато (до 84,1% и 100% соответственно). Это указывает на то, что расчетное значение плато требуется для хорошего соответствия данных, но не обязательно отражает асимптотическое максимальное высвобождение глюкозы для всех образцов крахмала, как указано van Kempen et al.[45] и Englyst et al. [34]. Поэтому скорость переваривания крахмала, но не степень, использовалась для изучения корреляции между кинетикой переваривания и свойствами крахмала.

Взаимосвязь между свойствами крахмала и кинетикой переваривания

Как проиллюстрировано с помощью PCA, вариации свойств крахмала можно суммировать двумя независимыми факторами, но ни один из факторов не объясняет аддитивно вариации кинетики переваривания. Чтобы понять вклад каждого отдельного свойства крахмала в вариацию, наблюдаемую в кинетике переваривания крахмала, отдельные свойства далее обсуждаются в группах крахмалов, которые имеют сходство по своему ботаническому происхождению, и в группах крахмалов, которые имеют аналогичные свойства.

Содержание амилозы влияет на кинетику переваривания крахмала в крахмале зернового происхождения

Наблюдение, что содержание амилозы, высокая нагрузка на PC2, не связана с кинетикой переваривания крахмала, противоречит предыдущим исследованиям [13,14,15,16]. Однако эти предыдущие исследования проводились только с крахмалом из злаков, тогда как в это исследование также были включены крахмалы из других растений. Таким образом, анализ PCA и корреляционный анализ Пирсона были повторены с дополнительным набором данных, который содержал данные только для зерновых крахмалов (дополнительный файл 2: таблицы S2 и S3).Этот анализ выявил корреляцию ( r = — 0,72, P = 0,03) между содержанием амилозы и скоростью переваривания крахмала. Однако в этих зерновых крахмалах также присутствовали взаимосвязи между содержанием амилозы, порами, типом кристаллической структуры и распределением длин боковых цепей амилопектина, которые отсутствовали в полном наборе данных. Эта взаимосвязь между характеристиками крахмала делает невозможным отделить эффекты содержания амилозы от других характеристик крахмала и сделать выводы о роли амилозы в кинетике переваривания.

Мы пришли к выводу, что повышенное содержание амилозы отрицательно коррелирует с кинетикой переваривания крахмала при сравнении крахмала в растительных источниках, но не является самым большим фактором, объясняющим различия в кинетике переваривания крахмала в растительных источниках. Это ясно иллюстрируется более низким ( P <0,01) гидролизом крахмала восковой кукурузы (36%) по сравнению с ячменем (45%) и пшеничным крахмалом (53%) после 20 минут переваривания in vitro. Крахмал из ячменя, пшеницы и восковой кукурузы имеет сопоставимые характеристики, за исключением пропорции амилозы и количества пор, поскольку крахмал из восковой кукурузы имеет более низкое содержание амилозы и больше пор, чем крахмал из ячменя и пшеницы.Это указывает на то, что из растительных источников крахмал с низким содержанием амилозы не обязательно быстрее усваивается, чем крахмалы с нормальным содержанием амилозы.

Количество пор не однозначно предсказывает изменение кинетики переваривания крахмала

В целом считается, что поры позволяют ферментам переваривать гранулы крахмала изнутри, что увеличивает скорость гидролиза гранул [12, 28]. Однако несколько образцов крахмала без пор или с низким количеством пор (ячмень и пшеница) достигли более высокого значения ( P <0.0001) гидролиз крахмала через 20 мин переваривания in vitro (45% и 53% соответственно), чем кукуруза A (25%), которая имеет много пор (Таблица 1). Предыдущие исследования, сообщавшие о положительной корреляции между порами и кинетикой пищеварения, в основном были сосредоточены на кукурузе [12, 28]. Действительно, в наших кукурузных крахмалах количество пор также положительно связано с K ( r = 0,94, P = 0,0173). Однако корреляции между количеством пор и содержанием амилозы ( r = — 0.95, P = 0,0324), а также количество пор и процент кристаллов A-типа ( r = 0,89, P = 0,0004) также наблюдаются в этих образцах и были дополнительно показаны для ячменного крахмала ранее [ 46]. Таким образом, мы делаем вывод, что даже несмотря на то, что количество пор связано с другими свойствами крахмала, оно может причинно объяснить различия в кинетике переваривания крахмала в ботаническом источнике, но не в разных ботанических источниках.

Диаметр гранул сам по себе не предсказывает изменение кинетики переваривания крахмала

Была выявлена ​​корреляция между диаметром гранул крахмала и величиной K ( r = -0.57, P = 0,03), при анализе полного набора крахмалов. Однако неясно, является ли эта корреляция результатом коллинеарности между диаметром гранул и другим параметром крахмала, или размер гранул влияет на скорость переваривания. Следовательно, был проведен дополнительный статистический анализ просеянных фракций картофельного крахмала. Эти пять просеянных фракций крахмала различаются главным образом средним диаметром гранул, варьирующимся от 18,9 мкм до 92,2 мкм, тогда как разница между другими свойствами была незначительной (таблица 1).Внутри этих просеянных фракций диаметр гранул не коррелировал в значительной степени с K ( r = — 0,65, P = 0,2307), демонстрируя, что для картофельного крахмала, использованного в этом исследовании, диаметр гранул и, следовательно, площадь поверхности имели нет причинно-следственной связи с кинетикой пищеварения. Предыдущие исследования связи между диаметром гранул и кинетикой переваривания показали взаимосвязь между такими переменными, как диаметр гранул и содержание амилозы [26, 47] и способность α-амилазы прикрепляться к гранулам [48].Это означает, что диаметр гранул и площадь поверхности не связаны с кинетикой переваривания крахмала.

Тип кристаллической структуры и распределение длин цепи амилопектина объясняют вариации кинетики переваривания в растительных источниках

После исключения диаметра гранул и количества пор как причинных факторов, влияющих на кинетику переваривания крахмала в растительных источниках, остается только процентное содержание А-типа. кристаллы и соотношение коротких (DP <24) и длинных (DP> 36) боковых цепей амилопектина остаются характеристиками крахмала, которые влияют на кинетику переваривания крахмала.Оба показывают сильную положительную корреляцию с K ( r = 0,81, P = 0,0003; r = 0,65, P = 0,0081 соответственно), но они также имеют сильную корреляцию друг с другом (рис.7) , подтверждая предыдущие данные [14, 20, 21, 22, 23, 40, 42]. В целом, зерновые крахмалы с низким и нормальным содержанием амилозы состоят как из кристаллов А-типа, так и из большого количества коротких и длинных боковых цепей амилопектина, тогда как картофельный крахмал содержит кристаллы В-типа и более длинные боковые цепи амилопектина, а зерновые крахмалы из гороха и высокоамилозы имеют промежуточные кристаллические типы и распределение длин амилопектиновых цепей.Таким образом, мы делаем вывод, что это единственные измеренные характеристики, которые объясняют различия в кинетике пищеварения среди ботанических источников.

Рис. 7

Взаимосвязь между типом кристаллической структуры и соотношением коротких и длинных боковых цепей амилопектина (●) и кластеров длиной боковой цепи DP 6–12 (♦), DP 13–24 () и DP> 36 () во всех (непросеянных) образцах крахмала

Характеристики, которые дополнительно объясняют вариации переваривания крахмала, зависят от ботанического происхождения

Доля вариации ( R 2 ) в кинетике переваривания, объясняемой PC1 во всех ботанических источники не превышали 45% и были ниже, чем доля дисперсии, объясняемая только типом кристаллической структуры ( R 2 = 66%).В попытке дополнительно оспорить концепцию аддитивности, взаимосвязи между измеренными свойствами крахмала были исследованы в нескольких кластерах ботанических источников и проиллюстрированы с помощью PCA. Структурные свойства крахмала коррелировали с кинетикой переваривания in vitro в этих группах растительных источников. При изучении корреляций между свойствами крахмала оказалось, что отсутствие аддитивности сильно зависит от комбинации выбранных ботанических источников, которые были оценены статистически.Например, многомерный анализ только с кукурузным, гороховым и картофельным крахмалом привел к профилю загрузки ПК, который сопоставим с профилем, полученным из полного набора данных (дополнительный файл 3: таблица S4). Однако вместо 45%, 93% вариации кинетики переваривания крахмала в пределах этого ботанического кластера можно объяснить этой комбинацией характеристик крахмала. Комбинация характеристик также аддитивно объясняет вариации, поскольку R 2 для ПК1 (93%) превышает тип кристаллической структуры (81%), количество пор (89%) и соотношение коротких: длинные боковые цепи амилопектина (87%) по отдельности (дополнительный файл 3: таблица S5).В качестве альтернативы, в объяснении поведения переваривания крахмала могут играть роль другие свойства крахмала, которые не были включены в это исследование. Например, предыдущие исследования доказали, что на кинетику пищеварения также могут влиять присутствующие второстепенные компоненты, такие как белки, липиды и фосфор, которые составляют <1,5% гранул крахмала [6], а также изменение структуры амилозы [49]. Однако, основываясь на литературе, мы полагаем, что выбор характеристик крахмала, сделанный для этого исследования, охватывает наиболее важные вариации молекулярных и структурных свойств гранул крахмала.Отсутствие аддитивности этих свойств крахмала по отношению к изменению кинетики переваривания крахмала указывает на то, что изменение большинства свойств крахмала объясняет различия внутри, а не между ботаническими источниками.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
    Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
    Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Функциональные свойства бананового крахмала

Абстрактные

Функциональные свойства (легкость варки, загущающая способность, стабильность пасты и т. Д.) Бананового крахмала были выведены путем сравнения кривых варки и охлаждения (полученных на амилографе Брабендера) банана, кукурузы, тапиоки, восковой кукурузы и кросса. восковые кукурузные крахмалы.Банановый крахмал имеет функциональные свойства, в целом аналогичные свойствам восковой кукурузы с поперечными связями, за исключением того, что пасты из бананового крахмала обычно готовятся медленнее и гораздо менее устойчивы к разрушению в кислых условиях. Исследованные три образца бананового крахмала представляли собой смеси мелких и крупных зерен, а также некоторые агломераты. Один образец фракционировали простым методом воздушной классификации. Более мелкие зерна (25% от общего веса; 22 + 7 микрон в наибольшем измерении) и более крупные зерна 50%; 39 + 10 микрон в наибольшем измерении) имел функциональные свойства, почти идентичные свойствам цельного крахмала.Агломераты (15%; сгустки и фрагменты с широким разбросом по размеру) имели аналогичные функциональные свойства, но с пониженной загущающей способностью. При классификации было потеряно около 10% крахмала. Банановая «мука» (высушенная и мелкоизмельченная мякоть зеленого банана) содержала 70% крахмала и имела функциональные свойства, очень похожие на изолированный банановый крахмал. Этой «мукой» можно было бы заменить изолированный крахмал со значительной экономией. Обсуждаются возможные пищевые применения бананового крахмала и банановой «муки», а также возможная молекулярная основа уникальных свойств бананового крахмала.

Описание

Диссертация (MS) — Массачусетский технологический институт, факультет питания и пищевых наук, 1972 г.

«Июнь 1972 г.» Vita.

Включает библиографические ссылки (листы 55-56).

Отдел

Массачусетский Институт Технологий. Кафедра питания и пищевых продуктов.

Издатель

Массачусетский технологический институт

Ключевые слова

Питание и пищевые науки.

Крахмал — США зернобобовые

Желатинизация крахмала

Крахмал — это самый распространенный углевод в семенах бобовых (от 22 до 45 процентов).Общий уровень углеводов зависит от сорта. Среди сухих сортов гороха сорта Майами и Нитуш имеют самое высокое содержание крахмала (44,7 процента и 43,5 процента соответственно), а сорта Мажорет — самое низкое (примерно 40 процентов).

Крахмал

состоит из двух основных молекулярных компонентов: амилозы и амилопектина (т. Е. Нерастворимого или гелеобразного компонента крахмала). Хотя они идентичны по своему основному компоненту (глюкозе), они различаются по своей структурной организации или связям, что влияет на их функциональность в пищевых продуктах.Кроме того, каждый из них по-разному гидролизуется, переваривается и всасывается.

И амилоза, и амилопектин находятся в гранулах крахмала, причем размер, форма и характеристики гранул варьируются в зависимости от растительного источника. Рост и развитие гранулы начинается на hilum (т. Е. В центре гранулы). Под увеличением и поляризованным светом гранулы нативного крахмала обычно имеют крестообразную структуру, размер и форма которой варьируются в зависимости от источника крахмала.

Использование крахмала в пищевых продуктах

Крахмал — это основной углевод, содержащийся в растениях, и основной источник питания для людей и животных. В результате высокого содержания амилопектина некоторые бобовые крахмалы демонстрируют ограниченное набухание и повышенную общую стабильность во время обработки. Это и другие полезные физико-химические свойства делают их очень подходящими для использования в различных пищевых продуктах.

Одним из важных функциональных свойств крахмала является склеивание, то есть образование высоковязкого раствора после нагревания в воде.Эта характеристика используется во многих пищевых продуктах, а также в непищевых продуктах, таких как адгезивы. Другой важной функциональной характеристикой является способность крахмала образовывать гели, которые также используются в ряде пищевых и непищевых продуктов.

Поскольку экологические проблемы привели к растущему интересу к возобновляемому сырью, исследователи искали новые источники крахмала и разрабатывали новые методы его модификации. Это стремление привело многих к созданию зернобобовых растений, которые становятся все более востребованным источником крахмала благодаря целому ряду уникальных преимуществ.

Бобовый крахмал доступен в основном как побочный продукт экстракции белка и поэтому считается относительно дешевым источником крахмала по сравнению с кукурузным, пшеничным и картофельным крахмалом.

Гороховый крахмал обладает многочисленными особенностями (например, образование паст с высокой вязкостью, более прочных гелей и т. Д.), Которые могут принести пользу пищевой технологии, особенно в качестве альтернативы химически модифицированному крахмалу. Основная причина — высокое содержание амилозы в горохе.

Бобовый крахмал все чаще используется для изменения текстуры пищевых продуктов, таких как замороженные продукты, экструдированные закуски, макаронные изделия, лапша, печенье, крекеры, соусы и супы.Из-за его важности для обработки пищевых продуктов и принятия потребителями, исследования характеристик крахмала (например, профилей пасты, теплового поведения, загущающих и гелеобразующих свойств, факторов набухания и т. Д.) В пищевой промышленности США продолжают расти.

Новые патенты разрабатываются для продуктов, направленных на модификацию крахмала бобовых (в основном горохового крахмала). Среди них новый текстурирующий агент на основе крахмала был получен из крахмала с высоким содержанием амилозы. Он был создан путем растворения крахмала в воде в кислых условиях, при перемешивании при повышенной температуре и давлении с последующей ретроградацией при низкой температуре и сушкой.

Целью текстурирующих агентов является создание жироподобных свойств, таких как структура, вязкость, гладкость и непрозрачность, чтобы уменьшить или заменить фактическое содержание жира в продуктах питания, включая жидкие заправки для салатов, йогурт, творог, сметану, сливки. сыр, арахисовое масло, глазурь, чизкейк, мусс и соусы.

Текстурирующий агент также может эффективно использоваться в жирных пищевых продуктах в качестве стабилизатора и в качестве заглушающего агента, например, для обезжиренных и обезжиренных пищевых продуктов и напитков, таких как сливки для кофе, творожная заправка, пищевые напитки и лед. кремовый цвет.

Кроме того, бобовые крахмалы могут использоваться при приготовлении пищи с пониженным содержанием липидов (то есть органического соединения группы жиров). В этом случае липидная часть в пище заменяется негелеобразующим, предварительно желатинизированным крахмалом.

Нативный и модифицированный бобовые крахмалы могут использоваться в различных областях, включая приготовление следующих продуктов:

  • Гели (например, пудинги), которые можно приготовить с примерно на 50 процентов меньше крахмала по сравнению с кукурузным крахмалом
  • Экструдированные продукты и быстрорастворимые крахмалы, которые можно производить без значительного снижения вязкости, которое имеет место при использовании других крахмалов
  • Сушеные в рулонах крахмалы и фруктовые и овощные хлопья, имеющие мясистую консистенцию после регидратации и значительную стабильность при температурах варки
  • Целлюлозные продукты, полученные путем замораживания-оттаивания, которые сохраняют свою мясистую текстуру даже после длительного приготовления
  • Сушеные в рулонах крахмалы быстрого приготовления со свойствами гелеобразования при холодном набухании, которые можно использовать в быстрорастворимых десертах для получения хлопьевидной текстуры

Уже проведены обширные исследования картофельного, кукурузного, зернового и маниока крахмалов, поскольку они широко используются в пищевой и непищевой промышленности.Различия в реологических свойствах крахмалов могут быть результатом различного количества некрахмальных компонентов (например, белков и липидов) в каждом из них. Чтобы продолжать находить новые применения, необходимо расширить использование реометров для исследования реологии желатинизированного горохового крахмала.

Что такое желатинизация?

Амилоза и амилопектин крахмала плотно упакованы в гранулы, отмеченные высокой степенью молекулярного порядка. Нерастворимые в холодной воде гранулы крахмала нагреваются в воде выше критической температуры, их организованная молекулярная структура разрушается.В результате гранула впитывает большое количество воды и подвергается необратимому набуханию, во много раз превышающему первоначальный размер. Это преобразование называется желатинизацией.

Более конкретно, клейстеризация крахмала представляет собой фазовый переход от порядка к беспорядку, который начинается в аморфных областях гранул крахмала из-за наличия слабых водородных связей. Эти межмолекулярные водородные связи разрушаются в присутствии воды и высоких температур. Нагревание обездвиживает глюкан (т.е.е. полисахарид, который представляет собой полимер сегментов цепи глюкозы) гранулы и обеспечивает абсорбцию воды, что приводит к уменьшению упорядоченной структуры, выщелачиванию амилозы и дестабилизации амилопектина.

Во время клейстеризации горохового крахмала молекулярное разрушение начинается в области ворот, а затем быстро распространяется по центральной части гранулы, вызывая набухание центральной части гранулы. Только после достижения более высоких температур внешняя часть гранулы не разрушается и желатинизация не завершается.В присутствии достаточной концентрации крахмала амилаза затем образует эластичный гель при охлаждении.

Температура

Различия в температурах желатинизации муки можно объяснить различиями в размере, форме и распределении гранул крахмала в муке, а также внутренним расположением крахмала в гранулах. Крахмалы с низким содержанием белка и высоким содержанием амилозы требуют больших затрат энергии для желатинизации крахмала. Крахмал с низким содержанием амилопектина имеет более высокую температуру желатинизации и более устойчив к ферментативному и кислотному перевариванию по сравнению с другими крахмалом.

Гладкий гороховый крахмал, например, обладает более высокой энергоемкостью, но, как было показано, также имеет более высокие температуры желатинизации. Процесс желатинизации происходит при температуре от 149 до 158 ° по Фаренгейту (от 65 до 70 ° по Цельсию) для гладкого гороха и крахмала из нута. Гороховый крахмал с более высоким содержанием амилозы требует температуры выше 212 ° по Фаренгейту (100 ° Цельсия).

Препятствия желатинизации и усвояемости

Некрахмальные компоненты, такие как сахара, соли, белки и липиды, влияют на клейстеризацию крахмала и, как следствие, на поведение крахмала в пищевых продуктах.Например, присутствие липидов влияет на водопоглощение, что влияет на желатинизацию. Это влияет на образование устойчивого крахмала и его восприимчивость к ферментативному перевариванию.

Во многих распространенных растительных продуктах крахмал желатинизируется лишь частично из-за ограниченного содержания воды во время обработки. Гранулы крахмала лишь слегка набухают, а внутренняя структура остается частично неизменной.

Например, некоторые хлебобулочные изделия и сухие завтраки содержат неполные желатинизированные гранулы крахмала из-за более низкого водопоглощения.Если такие продукты или некоторые предварительно приготовленные полуфабрикаты производятся в более жестких условиях (повышенные температуры и давление, а также варка или приготовление с помощью экструзии), они обычно достигают полной желатинизации, несмотря на низкое содержание воды.

Клеточные стенки могут также ингибировать клейстеризацию крахмала, ограничивая как степень набухания гранул крахмала, так и движение воды. Измельчая сырые бобовые для разрушения клеточных стенок, а затем готовя их, можно увеличить набухание гранул.Исследователи предполагают, что такая практика также может увеличить скорость переваривания крахмала и гликемический ответ.

Разница в степени клейстеризации бобовых после обработки была предложена как возможное объяснение наблюдаемых различий в перевариваемости крахмала. Предполагается, что низкий метаболический ответ и усвояемость крахмала in vitro бобовых могут быть вызваны захватом крахмала клетками.

Влияние полной желатинизации на метаболический ответ изучалось и продолжает изучаться на людях, как у больных диабетом, так и у недиабетиков, а также у животных.Крахмал из картофеля и кукурузы, например, дает гораздо более низкий постпрандиальный ответ глюкозы и инсулина в сыром виде, чем после приготовления. Фактически, сырой кукурузный крахмал клинически использовался для обеспечения глюкозы с пролонгированным всасыванием при лечении гликогеноза 1 типа (т. Е. Наследственного нарушения метаболизма гликогена, которое приводит к избыточному накоплению гликогена в различных органах тела).

Related Posts

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *