ХАРАКТЕРИСТИКА КРАХМАЛА КАК ОСНОВНОГО ПРЕДСТАВИТЕЛЯ ГИДРОКОЛЛОИДОВ

Качество продуктов питания складывается из параметров пищевой ценности и безопасности. Известно, что потребительские свойства мясопродуктов в значительной степени зависят от качества исходного мясного сырья. При использовании мяса пониженного качества пищевые добавки в современной технологии мясных продуктов - неотъемлемая ее составляющая. Применение пищевых добавок регулирует функционально-технологические характеристики мясного сырья и обеспечивает качество производимой продукции. В перечне добавок, используемых в технологии мясных продуктов, на одном из первых мест находится крахмал, функциональные возможности которого - простота применения и экономическая доступность - хорошо известны специалистам отрасли [29, 33, 35, 57].

Мясоперерабатывающая промышленность использует большой ассортимент нативных и модифицированных крахмалов, имеющих разнообразные функционально-технологические свойства. Их предназначение в производстве мясных изделий - регулировать свойства мясных фаршей и таким образом повышать качество готовой продукции.

Крахмал - это основной компонент растительной пищи, необходимый ингредиент продуктов питания, обладающий свойствами стабилизаторов, загустителей и наполнителей, имеющий выраженную влагосвязывающую способность (ВСС), проявляющуюся в результате термообработки при развитии процесса клейстеризации. В мясной промышленности крахмалы используют в качестве влаго- и жироудерживающих ингредиентов для приготовления сложных многокомпонентных мясных продуктов детского питания, мясных изделий с овощами или крупами, колбасных изделий экономкласса и т.д. [2, 3, 5, 10, 88, 97].

Натуральные крахмалы природного происхождения и их особенность

Крахмал — сложный углевод, образующийся в растениях и откладываемый ими в качестве запасного питательного вещества. В клетках этот полисахарид накапливается и находится в виде крахмальных зерен, которые у разных видов организмов характеризуются специфически определенной формой и строением, а также размерами [136]. Морфологические свойства крахмальных гранул определяют устойчивость крахмальных суспензий, адсорбционные свойства крахмала, интенсивность набухаемости в воде, клейстеризации и декстринизации.

Крахмал - это смесь полисахаридов, содержащая 70-90% нерастворимой в воде фракции амилопектина и 10-30% растворимой амилозы. Амилоза - это линейная макромолекула, построенная из остатков D-ангидроглюканпиранозы, соединенных между собой а -1,4-связью. Один конец цепи несет восстанавливающую группу альдегида. Степень полимеризации варьируется от 600 до 6000 ед. глюкозы (в зависимости от происхождения крахмала). Среднее количество амилозы в различных крахмалах может колебаться от 0 и до 75 %, но в среднем эта величина равна 20-25 %. Соотношение полисахаридов в крахмале различно и зависит от источника крахмала. В связи с этим различают восковидные крахмалы, содержание амилозы в которых меньше 15 %, нормальные (20-25 % амилозы) и высокоамилозные крахмалы (более 40 % амилозы) [178].

Амилопектин состоит из коротких а-1,4-связанных линейных цепей длиной 10-60 остатков глюкозы и а-1,6-связанных боковых цепей с 15-45 остатками глюкозы. В среднем разветвленных остатков в амилопектине 5%, но количество изменяется в зависимости от ботанического источника крахмала. Амилоза легко растворима в теплой воде и дает нестойкие растворы со сравнительно низкой вязкостью. Длительное хранение раствора амилозы (особенно на холоде) приводит к выпадению ее в осадок (ретроградация амилозы) Этим отчасти можно объяснить процесс очерствения хлеба при его хранении. Раствор амилозы при внесении в него йода окрашивается в синий цвет.

Амилопектин растворяется в воде при кипячении, особенно интенсивно он переходит в раствор при температуре 120 °C. Растворы амилопектина вязкие и стойкие при хранении, при действии на них йодом окрашиваются в красно-фиолетовый цвет [162].

В незначительном количестве крахмал содержит липиды, а также азотистые вещества (протеины, пептиды, аминокислоты, ферменты, нуклеокислоты), фосфаты и некоторые минералы (до 0,4 %), такие как кальций, магний, калий, фосфор и натрий [161, 195].

Таблица 2.1

Краткая характеристика основных фракций крахмала

Характеристика

Амилоза

Амилопектин

Строение, тип гликозидной связи

Линейное (1,4-а)

Разветвленное (1,4- а) в линейной части; (1,6- а) в точках ветвления

Молекулярная масса, а.е.м.

До 500

1-6 млн.

Растворимость

Растворима в горячей воде

Набухает в горячей воде с образованием клейстера

Среднее содержание в крахмале, %

15-20 %

80-85 %

Цепь крахмала обычно имеет форму улитки; водородные связи стабилизируют ее пространственную структуру [193]. В зависимости от вида крахмала количественное соотношение амилозы и амилопектина варьируется в широком диапазоне и предопределяет специфичность его физико-химических (температура фазовых переходов при клейстеризации) и функционально-технологических (вязкость, водоудерживающая способность) свойств.

Крахмалы зерновых содержат 15-20 % амилозы, крахмалы клубневых - 17-22 %, бобовых - 30-66 % амилозы. В крахмале некоторых сортов кукурузы содержится меньше 1 % амилозы, в других - до 50 %, а в крахмале «амилозной» кукурузы - 70-80 % [194].

Применение в современных технологиях и рецептурах мясных продуктов крахмалов позволяет существенно повысить устойчивость гетерогенных дисперсных систем, регулировать степень выраженности отдельных показателей структурно-технологических свойств, органолептических характеристик, снизить себестоимость готовой продукции [25, 78, 80].

Сырьем для получения крахмала являются клубни картофеля, бобовые, зерна кукурузы, пшеницы, риса и других растений. В зависимости от источника происхождения крахмалы различаются не только размерами, формой и внешним видом зерен, но и физико-химическими свойствами [148, 149, 151, 159, 187, 190]. Особенности последних в определенной мере могут быть охарактеризованы путем изучения клейстеризационных свойств крахмалов, которые не всегда удовлетворяют условиям технологического режима и требованиям потребителей.

Некоторые свойства нативных крахмалов, полученных из различных видов сырья, приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Характеристика крахмалов различного происхождения_____

Крахмал

Диаметр гранул, мкм

Температура клейстеризации, °C

Содержание амилозы, %

Кукурузный

5-26

62-72

22-28

Из восковой кукурузы

5-26

63-72

< 1

Тапиоковый

5-25

62-73

17-22

Картофельный

15-100

59-68

23

Сорго

6-30

68-78

23-28

Пшеничный

2-35

58-64

17-27

Рисовый

3-8

68-78

16-17

Из высокоамилоз -ной кукурузы

3-24

63-92

50-90

Свойства крахмала зависят главным образом от его физических и химических характеристик: среднего размера гранул, процентного распределения различных размерных групп гранул, отношения амилозы/амилопектина и содержания минеральных компонентов [160]. Форма и размер гранул крахмала являются характеристиками его ботанического происхождения. Гранулы могут быть сферической, округленной и овальной формы или иметь вид многогранника [109, 136].

Крахмалы, полученные из различных видов растительного сырья, различаются по следующим критериям [78, 83]:

  • - соотношение содержания линейных и разветвленных полисахаридов - амилозы и амилопектина;
  • - размер гранул крахмала;
  • - форма крахмальных гранул;
  • - однородность распределения гранул по размерам.

В свою очередь, названные различия определяют:

  • - температуру клейстеризации крахмала (при которой гранулы начинают набухать и связывать воду);
  • - вязкость крахмального клейстера;
  • - текстуру крахмального клейстера и его способность к гелеобразованию;
  • - устойчивость к механическим воздействиям и влиянию кислой среды;
  • - нейтральность вкуса.

Согласно традиционно сложившимся научно-практическим подходам нативные крахмалы в мясной отрасли рассматривают, как правило, в качестве водоудерживающего компонента, загустителя и стабилизатора, т.е. в качестве ингредиента, повышающего термодинамическую устойчивость мясных систем [31, 73, 74].

Картофельный крахмал - один из самых распространенных полисахаридов, используемых в качестве загустителя и стабилизатора пищевых систем. Являясь полисахаридом с многоуровневой структурой, он позволяет получить наполненный гель, в котором его матрица формируется амилозой, а разбухшие гранулы амилопектина действуют как наполнители. Исторически наиболее широко в производстве колбасных изделий использовался именно картофельный крахмал - главным образом из-за низкой температуры клейстеризации (68-72 °C). Степень изменения в гранулированной структуре крахмала сильно зависит от сорта картофеля, из которого выделен крахмал. Было выявлено, что в картофеле размеры гранул крахмала располагаются в широком диапазоне, от нескольких микронов в диаметре - для маленьких гранул, до 110 мкм - для больших гранул [135].

Исследования различных по молекулярной массе фракций крахмалов из картофеля различных сортов выявили общую закономерность содержания амилозы: наибольшая концентрация амилозы характерна для фракции с высокомолекулярными гранулами, средняя - для фракции со среднемолекулярными гранулами, и низкая -для фракции с низкомолекулярными гранулами [141]. Аналогичная тенденция была установлена при анализе значений вязкости и способности фракций к клейстеризации.

Однако промышленное и пищевое применение нативных крахмалов ограничено из-за их тенденции к ретроградации и подверженности синерезису [174]. Кроме того, их нативная форма, подобно гелям, пастам из крахмалов хлебных злаков, восковому кукурузному крахмалу, в котором до 99 % амилопектина [185], имеет тенденцию к разрушению при длительном нагревании, сильном перемешивании или при действии кислых условий.

Молекулы крахмалов являются лабильными, реакционноспособными соединениями, активно взаимодействующими с ионами металлов, веществами окислительного действия, ПАВ (эмульгаторами), поэтому природные свойства крахмалов могут быть изменены в результате физического, биологического или комбинированного воздействия [88].

В последние годы в пищевой промышленности все большее применение находят модифицированные крахмалы, свойства которых в результате разнообразных способов обработки (физического, химического, биологического) заметно отличаются от свойств нативных крахмалов. Такие способы обработки нативных крахмалов, как этерификация, эстерификация и перекрестное сшивание, используют для улучшения пищевых характеристик крахмалов, для повышения их желирующих способностей и с целью предотвращения склонности к ретроградации [125, 166, 175, 189]. Так, модифицированные крахмалы существенно отличаются от природного крахмала степенью гидрофильности, способностью к клейстеризации и гелеобразованию.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >