Материал: 5422

Количество и вид продуктов гидролиза крахмалов зависит от количества амилолитических ферментов в системе, а так же от размеров, характера и состояния частиц муки и крахмальных зёрен в этих частицах.

Схематично действие -амилазы на крахмал можно представить в следующем виде:

Крахмал ß-амилаз 54…58% мальтозы + 42…46% декстрина. Оптимальной температурой для действия ß-амилазы в тесте из

пшеничной муки (pH 5,9) является температура С, а полная инактивация при этом происходит при С.

-амилаза гидролизует -1,4 − связи внутри молекулы крахмала с образованием декстрина и небольшого количества мальтозы. Сначала крахмал расщепляется на декстрины с высокой молекулярной массой, а затем образовавшиеся декстрины частично гидролизуются, но уже с меньшей скоростью, до сахаров (мальтозы).

В общем виде схему гидролиза крахмала − ɑ -амилазой можно представить в следующем виде:

Крахмал ɑ -амилаза декстрины(много) + мальтоза(мало) + глюкоза(мало)

Скорость расщепления крахмала -амилазой зависит от многих ферментов: вида и состояния крахмала, pH и температуры, концентрации ферментов. Наличие в молекуле фермента одного атома Са стабилизирует вторичную и третичную структуру молекулы -амилазы и тем самым предохраняет её от действия протеолитических ферментов и тепловой денатурации.

Модификация крахмала

Крахмальные полисахариды – весьма лабильные, реакционноспособные соединения, активно взаимодействующие с ионами металлов, кислотами, окислителями, поверхностно-активными веществами. Это позволяет модифицировать молекулы крахмала – изменять их гидрофильность, способность к клейстеризации и студнеобразованию.

При охлаждении и хранении крахмальных клейстеров в них происходит уменьшение содержания растворимых веществ вследствие

60

ретроградации крахмальных полисахаридов, и в первую очередь амилозы. Известно, что явление ретроградации является результатом образования водородных связей между выровненными цепями амилозы в растворе.

Вытянутая линейная структура молекулы амилозы предопределяет образование большого числа водородных связей по сравнению с разветвлённой компактной молекулой амилопектина. Поэтому ретроградируют, соединяются в агрегаты почти исключительно молекулы амилозы. Ретроградарованная амилоза нерастворима в воде и не поддаётся действию амилолитических ферментов. Процесс отделения воды, который сопровождает ретроградацию, называют синерезисом.

Кукурузный и пшеничный крахмалы значительно быстрее ретроградируют, чем крахмал картофельный.

На скорость ретроградации оказывают влияние многие факторы. Так, скорость ретроградации сильно увеличивается с возрастанием концентрации и со снижением температуры. При С ретроградации нет. Максимальной величины ретроградация достигает при pH 7, при pH свыше 10 этого процесса не наблюдается вовсе, а ниже pH 2 скорость его чрезвычайно мала.

Процесс ретроградации крахмала оказывает негативное влияние на качество (в первую очередь на органолептические показатели) крахмалосодержащих кулинарных изделий, например (каш, отварных макаронных изделий) вследствие снижения содержания в них растворимых веществ. Причиной черствения мучных кулинарных (пирожков, ватрушек, пирогов и др.) и булочных изделий является ретроградация содержащегося в них клейстеризованного крахмала.

Ретроградацию крахмальных клейстеров в кулинарной продукции можно затормозить совсем или свести к минимуму посредством её хранения в горячем состоянии (С).

При производстве замороженных кулинарных изделий и блюд необходимо использовать крахмалы с возможно более низким содержанием амилозы (амилопектиновые крахмалы), так как при размораживании происходить процесс ретроградации амилозы.

61

3.7. Декстринизация крахмала При нагревании свыше С крахмал претерпевает сложные

превращения, в результате которых образуются вещества с более низкой, чем исходный крахмал, молекулярной массой, называемые пиродекстринами. На первых этапах нагревания крахмала (до С) идёт простое высушивание с потерей всей капиллярной и части связанной влаги. Декстринизация крахмала начинается при температуре около С и остаточном содержании влаги не более 3%. Дальнейшие повышение температуры приводит к ускорению расщепления полисахаридных молекул, необратимому отделению воды, изменению структуры углеводов.

Наряду с декстринами образуются также летучие вещества (углекислый газ, окись углерода, пары воды и др.). Декстринизация сопровождается разрушением нативной структуры крахмальных зёрен. Микроскопические наблюдения над декстринами, размешанными в воде, показывают, что при обработке зёрна претерпевают существенные изменения, в результате чего в воде они распадаются на осколки, частично растворяются и внутренняя часть зерна отслаивается от наружной поверхности.

Вначальный период процесса преобладает реакция расщепления полисахаридов, сопровождаемая увеличением редуцирующей способности. С увеличением продолжительности декстринизации происходит ускорение процесса рекомбинации структуры полисахаридов и образование молекул декстрина.

Впроцессе декстринизации крахмала растёт его растворимость и цветность, падает вязкость дисперсии.

Также механические характеристики студней. Одни виды модификации способствуют повышению растворимости крахмала в воде, другие ограничивают набухание.

Обширную группу продуктов получают из обычных или модифицированных крахмалов путём деструкции с помощью кислот,

62

щелочей и др., а также в результате действия физических факторов: температуры, механической обработке и др.

Если реакция протекает в кислой среде, то наблюдаются процессы деструкции, которые приводят к получению ряда продуктов – жидкокипящего крахмала (с низкой вязкостью), патоки, глюкозы.

Вкачестве примера действия механической обработки можно сухое расщепление крахмала вибрационным потоком, при котором на ряду с механическим изменением крахмальных зёрен происходит процесс деструкции молекул.

Врезультате реакции гидроксильных групп крахмала с органическими

инеорганическими веществами образуются простые и сложные эфиры, в том числе амилофосфорнокислые сложные эфиры, которые часто называют фосфатно-модифицированными крахмалами, а также продукты окисления крахмала.

Взависимости от назначения крахмала разработаны различные варианты проведения клейстеризации , введение добавок (соли, жиров, белков) или наполнителей как отдельно, так и в комбинации с друг другом.

Модифицированный крахмал применяют при изготовлении желейных изделий, мучных кондитерских изделий, отделочных полуфабрикатов типа кремов, в качестве загустителей и стабилизаторов для соусов, мороженого

идр. Крахмалопродукты со структурой, подобной образующейся при выпечке хлеба, получают в результате нескольких циклов замораживания

иоттаивания крахмальной дисперсии, при этом образуется пористый крахмал, нерастворимый в холодной воде. Его применяют после пропитывания сиропами в качестве начинки для конфет.

63

Работа 2. Изменение вязкости крахмального клейстера

Разрушение нативной структуры или клейстеризация крахмальных зёрен при нагревании с водой, протекает в несколько стадий и сопровождается набуханием.

Клейстеризация крахмала происходит в определённом интервале температур, обычно от 55 до 88ºС и более 100ºС.

Одним из признаков клейстеризации является значительное повышение вязкости крахмальной суспензии. Вязкость клейстера обусловлена не только присутствием набухших крахмальных зёрен, сколько способностью растворённых в воде полисахаридов образовывать трёхмерную сетку геля, удерживающую большое количество воды, чем крахмальные зерна. Этой способностью в наибольшей степени обладает амилоза, так как её молекулы находятся в растворе в виде изогнутых нитей, отличающейся по конформации от спирали. Хотя амилоза составляет меньшую часть крахмального зерна. Но именно она определяет его основные свойства – способность зёрен к набуханию и стабилизировать вязкость клейстеров.

Из различных видов крахмала в основном образуется два типа клейстеров − из клубневых – прозрачный бесцветный желеобразный консистенции, из зерновых – непрозрачный молочно-белый пастообразной консистенции. Физико-химические свойства необходимо учитывать при замене одного вида крахмала другим. Зёрна картофельного и других клубневых крахмалов менее устойчивы к нагреванию в воде, чем зерновых крахмалов: они сильнее набухают и быстрее распадаются.

Крахмальные клейстеры служат основой многих кулинарных изделий. Клейстеры в киселях, супах-пюре обладают относительно жидкой консистенцией вследствие невысокой концентрации в них крахмала (2 − 5%). Более плотную консистенцию имеют клейстеры в густых киселях (до 8% крахмала). Ещё более плотная консистенция в клетках картофеля, подвергнутого тепловой обработке, в кашах, в отварных бобовых и макаронных изделиях, т.к. соотношение крахмала и воды в них 1:2 – 1:5.

64