Деструкция, модификация

Ретроградация – переход крахмальных полисахаридов из растворимого состояния в нерастворимое (выпадение в осадок в основном амилозы) вследствие агрегации молекул. Полисахариды в крахмальных студнях высокой концентрации (например, изделия из теста) быстро ретроградируют, что приводит к увеличению их жесткости – черствению. Старение крахмальных студней называют еще синерезисом. Объясняется это тем, что физически связанная с полисахаридами вода вытесняется из студня, вследствие чего изделия приобретают жесткую консистенцию. Ретроградация усиливается при замораживании изделий, неоднократные замораживания и оттаивания приводят к необратимой ретроградации и резкому ухудшению качества готового изделия. Кроме того, ретроградированный крахмал менее чувствителен к действию ферментов.

Для предотвращения черствения в изделиях целесообразно использовать в качестве добавок жиры, которые образуют комплексы с амилозой. Эффект черствения может быть частично реверсирован в хлебе прогревом и смачиванием водой, при этом в результате термического движения крахмальных молекул имеет место частичный возврат к более аморфной структуре.

Чем выше влажность блюда или кулинарного изделия, тем интенсивнее снижается в нем количество водорастворимых веществ. Наиболее быстро старение протекает в пшенной каше, медленнее – в манной и гречневой. Повышение температуры тормозит старение крахмала, поэтому блюда из круп и макаронных изделий, хранящиеся на мармите имеют хорошие органолептические показатели в течение 4 часов.

Деструкция крахмала – разрушение структуры крахмального зерна при температуре 120º С с образованием растворимых декстринов и продуктов распада углеводов (углекислый газ, окись углерода). Деструкция протекает при нагреве крахмала в присутствии воды или при сухом нагреве при температуре выше 100º С. Крахмал может быть подвержен деструкции под влиянием амилолитических ферментов. Изменения крахмала при сухом нагреве называют декстринизацией.

При деструкции способность крахмала к набуханию и клейстеризации снижается. Степень деструкции характеризуют коэффициентом деструкции, который рассчитывается по формуле

где К_v1 – степень набухания продукта до обработки, %;

К_v2 – степень набухания продукта после обработки, %.

Увеличение температуры нагрева крахмала до 150º С вызывает более глубокую деструкцию полисахаридов, при этом амилоза деполимеризуется до такого состояния, что легко вымывается водой, появляется и растворимая фракция амилопектина.

Поэтому соусы на белой пассеровке (120º С) значительно гуще, чем на красной (150º С) при одном и том же расходе муки.

Консистенция рассыпчатых каш, изготовленных из сырой крупы, не всегда бывает удовлетворительной, поэтому гречневую крупу перед варкой обжаривают, а рисовую и манную подсушивают, тогда в результате деструкции снижается способность крахмала к набуханию, что обусловливает улучшение консистенции рассыпчатых каш.

В некоторых случаях деструкция крахмала протекает очень интенсивно и достаточно глубоко, что вызывает значительные изменения в структуре тканей продукта. Например, при изготовлении взорванных зерен кукурузы, сухих завтраков используют особые технологические режимы – обработку зерен в специальных аппаратах – «пушках» под давлением 1, 2 МПа, температура внутри зерен достигает почти 200º С, в связи с этим крахмал почти полностью теряет способность к набуханию и клейстеризации, взорванные зерна злаков легко растворяются в холодной воде.

Ферментативная деструкция протекает при изготовлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др. под действием амилолитических ферментов, содержащихся в дрожжах, муке. Ферменты, расщепляющие крахмал, называются амилазами. В пшеничной муке содержится β -амилаза, расщепляющая крахмал до мальтозы, которая, в свою очередь, является питательной средой для дрожжей. Активная α -амилаза содержится в муке из дефектного зерна (проросшего и т.д.). Степень деструкции увеличивается с повышением температуры замеса, а также с повышением тонкости помола (больше поврежденных крахмальных зерен).

Ферментативная деструкция продолжается и при выпечке изделий, особенно в начальной ее стадии до момента инактивации фермента. При выпечке этот процесс происходит наиболее интенсивно, чем при приготовлении теста, так как оклейстеризованный крахмал легче гидролизуется ферментами. Инактивация β -амилазы происходит при температурах 65º С. При повышенной активности α -амилазы образуются продукты деструкции, которые ухудшают качество изделий из теста – мякиш получается липким, а изделия кажутся непропеченными. Это объясняется тем, что температура инактивации α -амилазы (80º С) выше, чем β -амилазы, и действие ее продолжается при выпечке, в результате накапливаются низкомолекулярные полисахариды, снижается способность крахмала связывать влагу.

В картофеле также содержится β -амилаза и образующиеся мальтоза расходуется на дыхание клубней при температуре 0º С дыхание замедляется, что приводит к накоплению мальтозы и сладковатому привкусу картофеля, поэтому при использовании подмороженный картофель рекомендуется некоторое время выдержать при комнатной температуре, чтобы дыхание восстановилось и сладковатость уменьшилась. β -амилаза инактивируется при температуре 65º С, поэтому картофель необходимо заливать горячей водой, чтобы предотвратить распад крахмала до мальтозы, которая переходит в отвар и потери питательных веществ увеличиваются.

Кислотная деструкция – распад крахмала до глюкозы в присутствии кислот и воды, имеет место при варке красных соусов, киселей.

Модификация крахмала – это процесс изменения молекул крахмала, сопровождающийся изменениями его гидрофильности, способности к клейстеризации и студнеобразованию, а также механических характеристик студней. Одни виды модификации способствуют растворимости крахмала, а другие ограничивают набухание.

Виды модифицированных крахмалов:

1. Предварительно клейстеризованный крахмал получают путем клейстеризации крахмальной суспензии с последующим высушиванием распылением или в виде тонкой пленки с последующим высушиванием в порошок. Обладает быстрой регидратационной способностью, что позволяет использовать его в качестве загустителя в пищевых продуктах без нагревания.

2. Крахмал, модифицированный кислотой получают путем обработки крахмальной суспензии соляной или серной кислотой при температуре 25-55º С, причем время обработки зависит от показателя вязкости, которую хотят получить и составляет 6-24 часа. Полученный крахмал нерастворим в холодной воде, но хорошо растворим в кипящей.

3. Этерифицированные крахмалы получают путем обработки зерен крахмала уксусной кислотой или, предпочтительнее, ацетангидридом в присутствии катализатора. Они обладают пониженной температурой клейстеризации, пониженной способностью к ретроградации, образуют прозрачные и стабильные клейстеры, применяют в замороженных продуктах, пекарских изделиях, инстант-порошках.

Монофосфатные крахмалы получают реакцией сухой смеси крахмала и кислых солей орто-пиро-или триполифосфата при повышенной температуре (50-60º С, 1 час). Они набухают в холодной воде, имеет более низкую температуру клейстеризации, имеет пониженную способность к ретроградации, имеет исключительную стабильность при размораживании, поэтому его применяют при производстве замороженных продуктов.

Дифосфатные крахмалы получают реакцией крахмала с би- и полифункциональными агентами, такими как триметафосфат натрия, оксихлорид фосфора и др. При этом образуется химический мост между близлежащими цепями, и эти крахмалы относятся к поперечно-сшитым. Они обладают высокой стабильностью при повышенных температурах, механических воздействиях, стабильностью при размораживании, благодаря этому их используют в детском питании, фруктовых начинках, в кремах и др.

4. Окисленные крахмалы получают при действии окислителей (КMnO₄, KBrO₃) на водную суспензию крахмала при температуре более низкой, чем температура клейстеризации. Их используют в качестве низковязкостных наполнителях (в соусах типа «майонез»), они не проявляют склонности к ретроградации, не образуют непрозрачных гелей. Крахмал, модифицированный перманганатом калия, находит применение при производстве желейных конфет – вместо агара и пектина.