Содержание:

Что такое модифицированный крахмал?

Виды модифицированных крахмалов и способы их получения

Свойства и преимущества модифицированных крахмалов

Сферы применения модифицированных крахмалов

Наиболее востребованные добавки из модифицированных крахмалов

Что такое модифицированный крахмал?

В отличие от обычных растительных (нативных) крахмалов, которые являются продуктами питания, модифицированные крахмалы (Е1400 – Е1451) классифицируются как пищевые добавки. Эта категория включает в себя продукты, полученные в результате физической, химической или ферментативной обработки растительных крахмалов, которые в основном представляют собой смеси фракций глюкозных полимеров (гомоглюканов) с линейной и разветвленной структурой, таких как амилоза и амилопектин.

Химическая структура и свойства основных составляющих крахмала, а также их соотношение зависящее от типа растительного источника (например, картофель, рис, кукуруза и т.д.), определяют ключевое технологическое свойство обычного крахмала — его способность растворяться при нагревании в воде и образовывать вязкие коллоидные растворы, или клейстеры. Однако характеристики таких клейстеров зачастую не отвечают требуемым стандартам; к примеру, обычные кукурузные крахмалы формируют слабые, резиноподобные клейстеры и нежелательные гели во время термической обработки. Также типичным для клейстеров, созданных из обычных крахмалов, является процесс синерезиса — уменьшение объема с выделением жидкой фазы из-за самопроизвольного уплотнения структурной сети.

Виды модифицированных крахмалов и способы их получения

Изменения, происходящие в натуральных крахмалах, позволяют выделить четыре главных вида модификаций, позволяющих получать разнообразные типы модифицированных крахмалов с использованием физических или химических методов воздействия.

Основные виды модифицированных крахмалов

Рассмотрим каждую из групп более подробно.

Расщепленные крахмалы — это продукты с укороченными по сравнению с нативными крахмалами, молекулярными цепями, полученные в результате физического или химического воздействия. К этой категории относятся декстрины, продукты, полученные в результате кислотного или ферментного гидролиза, а также окисленные крахмалы (E1401).
Декстрины (Е1400) производятся путем сухого нагревания исходных крахмалов с использованием или без использования кислотных катализаторов. В зависимости от условий термической обработки могут образовываться декстрины белого или желтого цвета.

Гидролизованные крахмалы создаются путем обработки их суспензий растворами кислот или ферментами амилазы. Состав и характеристики которых, меняются в зависимости от способа гидролиза. Эти крахмалы широко используются в производстве кондитерских изделий, таких как пастила, желе и жевательная резинка.

Окисленные крахмалы получают, выбирая определенные окислители, такие как H2O2, KMnO4, HClO3, KlO и другие. Которые, подобно кислотам, способствуют формированию крахмалов с более короткими цепями.

Применяют их для стабилизации мороженого, в производстве мармелада, лукума и в хлебопекарной промышленности. Разведенные растворы высокоокисленных крахмалов остаются прозрачными на протяжении длительного времени, что делает их полезными ингредиентами для приготовления прозрачных супов.

Стабилизированные крахмалы — это продукты химической модификации, созданные с использованием монофункциональных реагентов. В результате реакции с гидроксильными группами крахмала, образуются производные с простыми или сложными эфирными связями. Даже при низкой степени замещения, эти производные менее склонны к межмолекулярным ассоциациям по сравнению с нативными крахмалами, благодаря чему они и получили название «стабилизированные».
Введение углеводородных (алкенильных) фрагментов в молекулу крахмала приводит к появлению гидрофобных участков, разделенных друг от друга. Это придает молекулам поверхностно-активные свойства и способность концентрироваться на границах раздела фаз, формируя и стабилизируя различные дисперсные системы, включая эмульсии, благодаря своей полимерной структуре.

Сшитые крахмалы представляют собой особую группу модифицированных крахмалов, которые получают путем создания поперечных связей между отдельными молекулами. Это достигается благодаря реакции гидроксильных групп добавки с бифункциональными реагентами.

Наиболее распространенные типы сшитых крахмалов, используемых в пищевой промышленности, включают дикрахмальные эфиры фосфорной и адипиновой кислот, а также дикрахмалглицерины. Обычно они содержат не более одной поперечной связи на тысячу глюкопиранозных единиц, что достаточно для заметного изменения их свойств по сравнению с нативными.

Сшитые крахмалы характеризуются замедленным набуханием и клейстеризацией, что приводит к эффекту замедленного высвобождения. Их клейстеры обладают повышенной вязкостью, короткой текстурой и устойчивостью к высоким температурам, длительному нагреванию, низким значениям pH и механическим воздействиям.

Степень устойчивости к кислотам и физическим воздействиям прямо пропорциональна количеству поперечных связей. Благодаря этим свойствам, сшитые крахмалы находят широкое применение в пищевых технологиях, требующих длительной термической обработки, интенсивных механических воздействий, а также в процессах, где необходимо продлить набухание крахмальных гранул, увеличить вязкость и сформировать текстуру. Примеры таких технологий включают производство экструдированных продуктов, консервирование с помощью стерилизации, выпечку с фруктовыми начинками и производство консервированных супов.

Набухающие или инстант-крахмалы – это разновидность крахмалов обладающих способностью растворяться в холодной воде. Они производятся при помощи физического воздействия, которое позволяет не допустить значительного разрушения молекул.
Крахмалы, способные набухать в холодной воде, производят термической обработкой натурального кукурузного крахмала в 75-90% этаноле при температуре 150-175 °C в течение 1,5-2 часов, либо сушкой суспензии крахмала в распылительной сушилке.

В качестве основы для создания растворимых и набухающих крахмалов могут использоваться как натуральные, так и химически модифицированные крахмалы. В последнем случае, набухающие крахмалы сохраняют свойства, приобретенные в результате химической модификации, например, устойчивость к кислотам и стабильность при замораживании и размораживании.

Способность крахмалов набухать в холодной воде без необходимости дополнительного нагрева находит применение в производстве различных десертов, желеобразного мармелада и сдобного теста с ягодами, которые без стабилизатора могут оседать на дно формы до начала выпекания.

Свойства и преимущества модифицированных крахмалов

Основная цель модификации крахмала заключается в разработке новых свойств, которые могут оказаться ценными для различных промышленных применений.

Основные свойства модифицированных крахмалов:

1. Улучшенная стабильность: Модифицированные крахмалы могут выдерживать более высокие температуры, кислотность и сдавливание, что делает их идеальными для процессов, требующих длительной термической обработки;
2. Измененная вязкость: В зависимости от типа обработки, модифицированные крахмалы могут обладать более низкой или более высокой вязкостью по сравнению с натуральными крахмалами;
3. Контроль ретроградации: Модифицированные крахмалы могут замедлять процесс ретроградации, который приводит к потере качества продуктов, например, засахариванию хлеба

Преимущества использования модифицированных крахмалов:

1. Улучшение текстуры продуктов: Модифицированные крахмалы могут придавать продуктам желаемую текстуру, улучшая их внешний вид и органолептические показатели;
2. Увеличение срока хранения: Благодаря повышению стабильности, модифицированные крахмалы помогают продлить срок хранения пищевых продуктов;
3. Универсальность: широкий спектр возможных модификаций, позволяет адаптировать крахмалы под различные нужды производства.

Сферы применения модифицированных крахмалов

Модифицированные крахмалы играют важную роль во многих отраслях благодаря своей способности улучшать текстуру, стабильность и вязкость продуктов. Они находят применение в следующих сферах:

• Пищевая промышленность
  Модифицированные крахмалы используются для улучшения консистенции, добавления объема и улучшения вкусовых качеств продуктов. Они также помогают контролировать кристаллизацию сахара и предотвращают разделение воды и масла, что особенно важно для соусов, мороженого и кондитерских изделий. К самым востребованным в пищевой промышленности добавкам относят Е1412, Е1420, Е1401, Е1414, Е1422.
• Фармацевтика
  В фармацевтике модифицированные крахмалы служат в качестве вспомогательных веществ, обеспечивая необходимую консистенцию и стабильность лекарственных форм, таких как таблетки и суспензии.
• Косметическая промышленность
  Используются как загустители и стабилизаторы в косметических средствах, таких как лосьоны и кремы, улучшая их текстуру и продлевая срок хранения.
• Бумажная промышленность
  Крахмалы применяются для придания бумаге дополнительной прочности, гладкости и блеска, а также для улучшения качества печати.
• Текстильная промышленность
  В текстильной промышленности крахмалы используются для обработки тканей, придавая им жесткость и улучшая качество материала.
• Строительство
  Модифицированные крахмалы служат в качестве добавок в строительные материалы, улучшая их водостойкость и вязкость.
  Это лишь некоторые из многих примеров использования модифицированных крахмалов. Благодаря своей универсальности и экономической эффективности, они продолжают находить новые применения в различных отраслях промышленности.

Наиболее востребованные добавки из модифицированных крахмалов

Е1412 из картофельного и кукурузного крахмала

Добавка Е1412, также известная как дикрахмалфосфат, является модифицированным крахмалом. Это вещество используется в пищевой промышленности как стабилизатор и загуститель. Е1412 помогает сохранять желаемую текстуру продуктов, предотвращает их слеживание и разделение на составляющие, например, в соусах или замороженных продуктах.

Получают дикрахмалфосфат путем обработки крахмала фосфатными группами, что придает ему способность поглощать больше воды и улучшает его стабилизирующие свойства. Как и другие пищевые добавки с кодом Е, Е1412 проходит строгий контроль безопасности перед тем, как быть одобренным к использованию в пищевых продуктах.

Е1420 из картофельного и кукурузного крахмала

Добавка Е1420 или ацетилированный крахмал, имеет высокую вязкость, короткую текстуру готового продукта, прозрачность, нейтральный вкус. Устойчива к высокой температуре и механическим перегрузкам, полностью сохраняет свои свойства при перемешивании и передаче при помощи насоса. Используется в пищевой промышленности как стабилизатор и загуститель. Е1420 обычно добавляют в продукты, чтобы улучшить их текстуру или продлить срок хранения.

Е1401 — окисленный крахмал

Применяется в кондитерском производстве как полная или частичная замена желатину в производстве жевательного мармелада и схожих изделий. Кроме того, его применяют при изготовлении сырных аналогов с уменьшенным уровнем казеина.

Е1414 из картофельного и кукурузного крахмала

Добавка E1414 (ацетилированный дикрахмалфосфат.)  применяется в качестве стабилизатора и загустителя при производстве детского питания, молочной продукции, мясных и колбасных изделий, масложировой и кондитерской продукции. Кроме того, используется  в качестве связующего агента в майонезах, кетчупах, соусах, в рыбных и мясных консервированных изделиях, а также подобной продукции.

Е1422 — дикрахмаладипат ацетилированный

Добавка E1422 позволяет регулировать консистенцию продуктов, используется как средство для удержания влаги, желирующий агент и глазировочный материал.