Розуміння функціональності крохмалю Натуральні продукти INSIDER
Скотт Гегенбарт | 01 січня 1996 р
Січень 1996 - Історія обкладинки
Автор: Скотт Гегенбарт
Редактор *
* (Квітень 1991 - липень 1996)
Кукурудзяний крохмаль - основний крохмальний інгредієнт, який використовують американські харчові компанії. Але крохмалі з різних джерел, і навіть ті, що добуваються з менш поширених сортів кукурудзи, пропонують цілий ряд функціональних властивостей ще до модифікації. Вивчення унікальної функціональності різних нативних крохмалів представляє кілька потенційних переваг.
Розширений діапазон функціональних можливостей
Багато крохмалів мають властивості, які не так просто продублювати, модифікуючи інший крохмаль. Крім того, починаючи з сировини, ближчої до бажаних функціональних властивостей, навіть бажано модифікувати. Менш великі модифікаційні засоби.
Знижена вартість
Дизайнери постійно вимагають, щоб фактурні інгредієнти були більш високофункціональними, проте обмеження витрат все ще посилюються. У багатьох випадках, чим менше переробляється крохмалю, тим ефективніше це. На ринку вже є високофункціональний нативний крохмаль із кукурудзи, отриманий із спеціально розроблених гібридів кукурудзи. Вони можуть запропонувати більшу економію двома способами.
"У вас буде крохмаль, який не повинен проходити модифікації, що економить витрати", - говорить Ібрагім Аббас, доктор філософії, менеджер з розробки продуктів, American Maize-Products Co., Hammond, IN. "Коли вони модифікуються, в деяких випадках гібриди більш реагують на хімічні речовини; тому ми можемо використовувати менше. Це ефективніше, і ви можете заощадити гроші".
Маркування
Незважаючи на те, що це виявилося не великою проблемою, якою колись вважали, що модифікований крохмаль все ще повинен містити цифри Е в Європі. Більш функціональний нативний крохмаль не матиме номера Е і буде виглядати більш природним для європейських споживачів - проблема на постійно розростається світовому ринку.
Пов’язана структура та функції
Розмір і форма гранул
Гранули крохмалю бувають найрізноманітніших розмірів, від 3 мкм до понад 100 мкм. З деякими крохмалями розмір гранул є полімодальним, тобто гранули можуть бути згруповані в більш ніж один діапазон розмірів. Наприклад, пшеничний крохмаль має розподіл як великих, так і дрібних гранул. Форма гранул також може бути різноманітною. Гранульовані форми включають симетричні сфери, асиметричні сфери, симетричні диски та асиметричні диски. Деякі гранули демонструють свою форму плавно, а інші - багатогранники з гранованою поверхнею.
Співвідношення амілоза: амілопектин
Всі крохмалі складаються з різних пропорцій амілози та амілопектину. Це співвідношення варіюється не тільки серед різних видів крохмалю, але і серед багатьох сортів рослин у межах одного типу. Воскові крохмалі - це ті, які містять не більше 10% амілопектину.
Будова молекул амілози та амілопектину
Довжина молекул амілози в крохмалі - відома як ступінь полімеризації - може надзвичайно змінюватися. У амілопектину довжина і кількість гілок у молекулі так само мінливі.
"Довжина молекули амілози варіюється залежно від типу та сорту", - говорить Даніель Патнам, старший науковий співробітник, Grain Processing Corp., Muscatine, IA. "Я бачив від 200 до 2000 як ступінь полімеризації в межах крохмалю".
Інші варіації також існують для крохмалю
Їх не можна сформувати в єдину категорію, оскільки вони можуть бути унікальними для одного конкретного крохмалю. Загалом, однак, більшість таких варіацій полягають у присутності неграхмальних компонентів у гранулі.
Незліченні різновиди багатьох видів крохмалю неможливо вичерпно висвітлити в одній статті. Отже, ця особливість обговорить деякі загальні тенденції серед основних видів крохмалю, що використовуються у харчовій промисловості.
Кукурудза
Існує чотири класи кукурудзяного крохмалю. У звичайному кукурудзяному крохмалі 25% амілози, тоді як воскова кукурудза майже повністю складається з амілопектину. Два залишені кукурудзяні крохмалі - це кукурудзяні крохмалі з високим вмістом амілози; в одному - від 55% до 55% амілози, а в другому - від 70% до 75%.
Джей-лін Джейн, доктор філософії, професор кафедри харчової науки та харчування людини в Університеті штату Айова, Еймс, досліджувала розмір гранул і форму багатьох видів крохмалю в рамках своїх постійних досліджень. Шляхом скануючої електронної мікроскопії Джейн та її дослідницька група виявили, що звичайний кукурудзяний крохмаль має неправильні гранули у формі багатогранника. Їх розмір коливається від 5 мкм до 20 мкм.
Воскоподібний кукурудзяний крохмаль також має гранули неправильної форми, подібні за розподілом за розміром до кукурудзи звичайної. Однак окремі обличчя не такі чіткі. Крохмали з високим вмістом амілози також мають неправильну форму, але мають тенденцію бути гладкими. Деякі з них навіть паличкоподібні. Крохмали з високим вмістом амілози мають вужчий діапазон розмірів: від 5 до 15 мікрон або навіть від 10 до 15 мікрон, залежно від сорту.
Картопля
Картопляний крохмаль містить близько 20% амілози. Як і з багатьох бульб, гранули картопляного крохмалю великі з гладкою круглою овальною формою. З крохмалів, що зазвичай використовуються в їжу, картопляний крохмаль є найбільшим; його гранули мають розмір від 15 до 75 мкм.
Рис
Звичайний рисовий крохмаль має співвідношення амілоза: амілопектин приблизно 20:80, тоді як восковий рисовий крохмаль має лише близько 2% амілози. Обидва сорти мають невеликі розміри гранул від 3 до 8 мкм. За словами Джейн, це багатокутники неправильної форми з восковим рисом, що демонструє деякі складні гранули.
Тапіока
Крохмаль тапіоки містить від 15% до 18% амілози. Гранули тапіоки - це гладкі, неправильні сфери з розмірами від 5 до 25 мкм.
Пшениця
Крохмаль пшеничний має вміст амілози близько 25%. Його гранули відносно товсті від 5 до 15 мкм з гладкою круглою формою в діаметрі від 22 до 36 мкм. Пшеничний крохмаль є бімодальним, оскільки він також має групу крохмальних гранул різного розміру. У цьому випадку ці інші гранули дуже малі, діаметром лише 2-3 мкм.
Укладання суперників крохмалю
Далі йде огляд того, що наразі відомо про те, як структура і склад впливають на експлуатаційні характеристики. Майте на увазі, що ця дискусія може породити більше запитань, ніж відповідей. Але спочатку короткий огляд того, що відбувається під час желатинизації крохмалю:
Коли крохмаль диспергується у воді та нагрівається, вода проникає в гранулу крохмалю ззовні всередину, доки гранула повністю не гідратується. Після гідратації водневий зв’язок між амілозою та амілопектином підтримує цілісність гранули, і вона починає набухати з хілуму (в центрі). Після того, як клейстеризовані, набряклі гранули можуть збільшити в'язкість дисперсії та/або асоціюватися, утворюючи гелі та плівки.
Розмір і структура гранул
Згідно з багатьма джерелами, розмір гранул сам по собі не має сильного впливу на продуктивність крохмалю. Однак вважається, що це є фактором, що сприяє тому, як швидко крохмаль желатинизується і температура його желатинизації. Наприклад, рисовий крохмаль і крохмаль тапіоки містять вміст амілози в однаковому діапазоні, але гранули крохмалю тапіоки набагато більші і, як результат, легше набухають.
"Чим більше гранул, тим менше у нас молекулярного зв'язку, щоб вони швидше набухали", - говорить Пол Сміт, президент компанії Paul Smith Associates, North Plainfield, NJ,. "Але вони також швидше руйнуються".
Великі гранули крохмалю, як правило, підвищують в'язкість, але в'язкість є делікатною, оскільки фізичний розмір гранули робить її більш чутливою до зсуву. Незважаючи на такі відмінності, більш компактна структура меншої молекули не завжди означає значну різницю в желатинізації. Наприклад, пшеничний крохмаль має бімодальний розподіл як дрібних, так і великих гранул. Крім розміру, ці гранули мають практично однаковий склад амілози та амілопектину тощо. Однак властивості желатинізації великих та малих гранул не демонструють значних відмінностей у експлуатаційних властивостях.