Крахмал - это органическое вещество, которое синтезируется растениями и широко используется в пищевой промышленности.
Общие сведения о крахмале
В современной пищевой промышленности широкое распространение получил крахмал. Он представляет собой органическое вещество, которое синтезируют растения в хлоропластах с использованием энергии света в процессе фотосинтеза. Точнее говоря, часть глюкозы, которая образуется в зеленых растениях при фотосинтезе, превращается в крахмал.
В клубнях, плодах, семенах растений происходит накопление крахмала, который рассматривается как резервное питание. В качестве примера можно привести растения, которые чаще всего используются для производства крахмала: в клубнях картофеля содержится до 24 % крахмала, в зернах пшеницы — до 64 %, риса — 75 %, кукурузы — 70 %.
В пищевой промышленности крахмал получают из картофеля и кукурузы. При изготовлении картофельного крахмала клубни моют и измельчают. В результате получается смесь — «картофельная кашка» - из которой центрифугированием удаляют клеточный сок. Затем вымывают крахмал, отделяют мезгу (разрушенные клетки растения), рафинируют, многократно промывают водой и в конце обезвоживают.
Извлечение крахмала из кукурузы требует двух суток вымачивания зерна в 0,2 % растворе сернистой кислоты при температуре 48–50°C. Затем замоченное зерно дробят, от «кукурузной кашки» отделяют зародыши и остатки клетчатки, а очищенный кукурузный крахмал в конце обезвоживают.
Крахмал является наиболее распространенным углеводом в рационе человека. В желудочном тракте он гидролизуется и превращается в глюкозу, которая усваивается организмом.
Химическая характеристика крахмала
Крахмал по своей сути является смесью полисахаридов амилозы и амилопектина. В случае полного гидролиза что первый, что второй полисахарид дают только глюкозу. Амилоза легко растворяется в теплой воде, а ее растворы характеризуются сравнительно невысокой вязкостью. Амилопектин, в свою очередь, растворяется в воде только при нагревании под давлением, а его растворы оказываются очень вязкими. Значительно большим молекулярным весом обладает амилопектин.
Соотношение амилозы и амилопектина в крахмалах растений определяется их видом и сортом, степенью зрелости зерна / клубней и рядом других факторов. В связи с этим амилоза и амилопектин содержится в разных видах крахмала в следующих пропорциях:
- картофельный крахмал - 19-22 % амилозы, 78-81 % амилопектина;
- пшеничный крахмал – 24 % амилозы, 76 % амилопектина;
- кукурузный крахмал - 21-23 % амилозы, 77-79 % амилопектина;
- рисовый крахмал – 17 % амилозы, 83 % амилопектина.
Крахмал представляет собой аморфный белый порошок, который, между прочим, не растворяется в холодной воде. Крахмал не имеет вкуса и запаха.
Если использовать микроскоп, то могут быть обнаружены отдельные зерна крахмала. Если порошок крахмала сжимать, то будет издаваться характерный скрип, который обусловлен трением частиц.
Основные физико-химические свойства крахмала
Большое значение для потребительских свойств имеют следующие основные физико-химические свойства крахмала:
- способность крахмала к клейстеризации;
- вязкость клейстеризованных растворов;
- способность клейстеризованных растворов давать студни.
Наличие в крахмале амилопектина обуславливает его способность к клейстеризации, т. е. к образованию коллоидного раствора, который называется клейстером. Клейстеризация крахмала проявляется при его нагревании в воде.
На первой стадии зерна крахмала медленно и обратимо поглощают воду, по ходу чего происходит их ограниченное набухание. На второй стадии зерна быстро набухают, что проявляется в многократном увеличении, в поглощении большого количества влаги и в быстрой потере своей кристаллической структуры. Кроме того, быстро возрастает вязкость крахмальной суспензии, и в воде растворяется небольшое количество крахмала. На третий стадии температура достигает наибольших значений и зерна становятся почти бесформенными мешочками, из которых вымывается наиболее растворимая часть крахмала.
Обычно температура клейстеризации находится в пределах 60-70°С. При этом она примерно на 5°С выше у кукурузного крахмала, чем у других его видов.
Очень важное практическое значение имеет вязкость крахмальных клейстеров. Это связано с тем, что из крахмала получают такие пищевые кулинарные изделия, которые должны обладать необходимой вязкостью (это, например, соусы, подливки, кисели и пр.). Повышение вязкости клейстера, который содержит определенное количество крахмала, приводит к уменьшению количества, которое нужно расходовать при приготовлении продуктов с требуемой вязкостью. В среднем значительно большая вязкость имеется у клейстеров, которые получают из картофельного крахмала нежели, чем из кукурузного.
Способность клейстеризованных растворов давать студни проявляется, если в этих растворах содержится достаточное количество крахмала, а молекулы, в основном, имеют цепочное (линейное) строение (как у амилозы). Данная способность активно используется, например, для получения киселей, запеканок, конфет, колбас и др.
Прочность студней быстро возрастает при их хранении и выстойке. Причем наибольшую скорость в данном случае демонстрируют концентрированные студни. Так, при хранении в течение 48 часов прочность студня 5%-й концентрации возрастает в пять раз от исходного состояния, а студня 10%-й концентрации — в десять раз.
При этом нужно учитывать отличия студней из крахмалов разных видов по своим свойствам. Так, студень из рисового крахмала вначале в 1,5 раза прочнее, чем такой же студень из картофельного крахмала. Но 4-часовая выстойка приводит к двукратному повышению прочности первого студня и к пятикратному повышению прочности второго студня. В результате второй студень оказывается почти в два раза прочнее, чем первый.
