1.5. Классификация и характеристика модифицированных крахмалов

Путем физической, химической, биохимической или комбинированной обработки получают модифицированное крахмалы и декстрин. Варьируя условиями обработки, можно придать модифицированным крахмалам различные свойства, что делает их пригодными для самых разнообразных целей(рис.12).

Рисунок 12. Классификация модифицированных крахмалов

В ВНИИ крахмала и крахмалопродуктов выпускают следующие виды модифицированного крахмала рассмотри особенности этих крахмалов:

Окисленные – эти крахмалы относят к группе модифицированных расщепленных крахмалов. Такие крахмалопродукты отличаются от обычных крахмалов появлением в элементарных звеньях новых функциональных групп — карбоксильных и карбонильных и пониженной молекулярной массой полисахаридов. Снижение молекулярной массы придает окисленным крахмалам способность образовывать клейстеры низкой вязкости, особенно при высокой температуре, поэтому эти крахмалопродукты называют «жидкокипящими». Окисление крахмалов происходит при температуре ниже точки клейстеризации крахмала, поэтому после обработки зерна крахмала могут быть легко отделены от жидкой фазы, содержащей неорганические вещества[8].

Гидролизованные – Для обеспечения молекул внутрь крахмального зерна, крахмал гидролизуют. Гидролиз обеспечивает прозрачность клейстеров крахмалов, благодаря чему не ухудшается качество окраски.

Набухающие – такие крахмалы имеют способность набухать и даже растворяться в холодной воде. Крахмалы, растворимые в холодной воде (инстант-крахмалы), получают нагреванием крахмальной суспензии в условиях, которые обеспечивают быструю клейстеризацию и последующее высушивание клейстера, поэтому такие крахмалы называют также преклейстерными. Такие условия можно получить в вальцовой сушилке или методом экструзии(выдавливанием). Влаготермическая обработка вызывает частичное или полное разрушение структуры зерен крахмала, что обеспечивает существенно большую водопоглощающую способность продуктов по сравнению с исходным крахмалом[30]. Одновременно при повышенной температуре в определенной степени происходит гидролитическое расщепление глюкозидных связей, приводящее к появлению карбонильных групп. Экструзия - это технологический процесс, основанный на кратковременном воздействии высоких температур и давления, без использования каких - либо химических реагентов, на нативный крахмал. Такой температурный режим обеспечивает полную стерилизацию продукции, позволяет сохранить в пищевых продуктах максимум полезных свойств. При экструзионной обработке исходного сырья в получаемых изделиях практически полностью сохраняются все витамины, белки растительного происхождения не изменяют своего строения[8]. Крахмал набухающий экструзионный имеет высокую жиросвязывающую и водосвязывающую способность. Благодаря способности к гелеобразованию, стабильности эмульсии, удержанию жира и влаги его используют в пищевой промышленности, чтобы придать продуктам необходимую текстуру по виду, состоянию, консистенции, влажности, увеличению устойчивости и срока хранения[2]

Эфиры крахмалов – подгруппа эфиров крахмалов включает модифицированнные крахмалы в которых к мономерам полисахаридных цепей эфирно присоединины остатки химических веществ – ацетатные фосфатные, оксиэтильные оксипропильные группы и т.д . Сюда же относятся сшитые крахмалы в которых между полисахаридными цепями введен сшивающий радикал дикрахмалфосфаты, адиапаты сшитые эпихлоргидрином. Глюкозные остатки содержат реакционные группы: концевые редуцирующие и спиртовые у второго третьего и шестого атомов. Способность этих групп вступать в химические реакции с различными органическими и неорганическими соединениями используют для производства многих видов простых и сложных эфиров крахмала. Введение в молекулы полисахаридов крахмала даже незначительного количества существенно изменяет свойства клейстеров[2].

Фосфатные крахмалы - В промышленности получают два вида эфиров крахмала и фосфорной кислоты: монокрахмалофосфаты одна гидроксильная группа глюкозного остатка этерифицирована одной кислотной группой кислоты; дикрахмалофосфаты два глюкозных остатка разных цепей участвуют в образовании эфирной связи с остатками фосфорной кислоты. Для производства фосфатного кукурузного крахмала (монокрахмалофосфата) сырой крахмал после удаления избыточной влаги смешивают с требуемым количеством (27 кг на 1т крахмала) раствора одно- или двузамещенного фосфата натрия и карбамида (мочевины), полученную смесь сушат в пневматической сушилке, просеивают и используют как фосфатный крахмал марки А. Фосфатный крахмал марки Б получают путем термической обработки при перемешивании фосфатного крахмала марки А при 130°С в течение 60 мин или при 160-170°С в течение 30 мин, после чего продукт охлаждают и просеивают. Обычно фосфаты крахмала содержат 1,5 % фосфора и дают водные растворы очень высокой вязкости. Продукт, содержащий 6-12 % фосфора, дает растворы с низкой вязкостью и может использоваться в моющих средствах как стабилизатор [32].

Дикрахмалофосфаты приготовляют по такой же схеме, используя хлороксид фосфора или триметафосфат натрия. В последнем случае к суспензии крахмала при температуре 50°С прибавляют триметафосфат натрия и перемешивают в течение 1 ч (рН = 10;11); затем крахмал отфильтровывают и подвергают тепловой обработке. Дикрахмалофосфаты отличаются замедленным набуханием, их дисперсии более устойчивы к нагреванию, перемешиванию и воздействию кислоты. Фосфатные крахмалы образуют клейстеры, отличающиеся повышенной прозрачностью, стабильные при замораживании. Поэтому их используют при производстве продуктов, сохраняемых в замороженном виде. Максимальная степень замещения в фосфатных крахмалах, применяемых в качестве пищевых добавок, составляет 0,002. Дикрахмалофосфаты используют в качестве загустителей и стабилизаторов консервируемых продуктов, подвергающихся стерилизации[30].

Ацетилированные крахмалы (ацетаты крахмала) - Ацетилирование крахмала снижает вязкость его клейстеров, но повышает их стабильность и пленкообразующую способность. Такие крахмалы применяют как структурообразователи, загустители, пленкообразователи в пищевой, текстильной и бумажной промышленности. Выработка их осуществляется малыми партиями. Ацетилирование крахмала может быть проведено нагреванием смеси ледяной уксусной кислоты (25-100 частей) с крахмалом (100 частей) и выдерживанием ее при 100°С в течение 5-13ч. Избыток кислоты отделяют, промывая продукт холодной водой с последующим высушиванием. Ацетилирование нативных крахмалов до степени замещения, не превышающей 0,09 - сопровождается снижением температуры гелеобразования, повышением устойчивости клейстеров, имеющих повышенную прозрачность и стойкость к ретроградации и циклам замораживания; оттаивания. Ацетат крахмала имеет зернистую форму, не растворим в холодной воде, но хорошо растворяется при температуре 95-100 °С.[32]

Эфиры крахмала и ненасыщенных кислот – обладают повышенной реакционной способностью обладают сложные эфиры крахмала, содержащие двойные связи в ацильной группе (акрилаты, малеинаты и др.). Для получения акрилатов крахмала применен метод этерификации 1-акрилоили-мидазолом при комнатной температуре в водной или безводной среде. Крахмал суспендируют в воде и подвергают воздействию N-акрилоилимидазола (6% от массы крахмала, 2 ч). Освобождающийся имидазол регенерируют. Продукт содержит не более 1,6 % ацильных остатков. Акрилат крахмала используется для приготовления селективных сорбентов, применяющихся при разделении жидких смесей, не растворимых в воде. Кротонат, метакрилат, акрилат и малеинат крахмала и декстринов синтезируют путем взаимодействия соответствующих гликанов с ангидридами указанных кислот при 100-105°С в присутствии 0,5-0,15 % влаги. Степень замещения образующихся эфиров не превышает 0,2-0,04. Полимерные продукты используются в качестве адгезивов и реагентов типа загустителей. Производят также моноэфир крахмала с октенилянтарной кислотой [30].

При получении эфира крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты процесс проводят в две стадии. Первоначально в молекулу янтарной кислоты вводят углеводородный радикал с образованием соответствующего производного, которое затем взаимодействует с крахмалом с получением моноэфира[30].

Карбоксиметилкрахмал - карбоксиметилирование придает крахмалу особые свойства; при степени замещения 0,1 и выше карбоксиметилкрахмал в холодной воде образует устойчивые вязкие клейстеры. Такие крахмалы являются загустителями, стабилизаторами, структурообразователями разных пищевых и непищевых систем. Этот вид эфира крахмала хорошо загущает и стабилизирует водные пищевые системы, включающие белки, жиры и углеводы (мороженое, низкожировые маргарины, масло, кремы, майонезы). Он образует пленки, растворимые в холодной воде, его используют для шлихтования синтетических волокон, загущения печатных красок, для приготовления обойного клея.

Катионный крахмал – является одним из самых сложных производных полисахаридов . Его получают в результате реакции полисахаридов крахмала с химическими соединениями, включающие аминные иминные амойнные сульфониевые группы имеющие положительные заряды. Наиболее применяем катионный крахмал в бумажной промышленности; при проклейке мокрой бумажной массы для лучшего удержания в ней мелких целлюлозных волокон и наполнителей, а также снижения потерь их с подсеточной водой. Такие крахмалы применяют также для флокуляции тонкодисперсных взвешенных частиц при очистке бытовых и промышленных сточных вод.

При производстве детского питания нужно учитывать воздействие модицицированных крахмалов на детский организм. Далее приводится табл.6 разрешенных к применению в производстве питания модифицированных крахмалов а также оценка риска для использования их в детском питании согласно СанПиН 2.3.2.1078-01 [34].

Таблица 6

Модифицированные крахмалы, разрешенные к применению  при производстве  пищевых продуктов в РФ на 2014 год

Е-номер	Пищевая добавка	Допустимая концетра-ция В ПДП	Оценка риска для примене-ния в детском питании*	Технологиче-ская функция
Е 1400	Декстрины белый и желтый	Не> 30 г/кг		Загуститель, стабилизатор
Е 1401	Крахмал, обработанный кислотой	Не> 10 г/кг
Е 1402	Крахмал, обработанный щелочью	Не> 10 г/кг
Е 1403	Отбеленный крахмал	Не> 5-10 г/кг
Е 1404	Окисленный крахмал	-		Загуститель, эмульгатор
Е 1405	Крахмал, обработанный ферментными препаратами	-		Загуститель
Е 1410	Монокрахмалфосфат	-		Загуститель, стабилизатор
E 1410s	Монокрахмалфосфат	-
Е1411	Дикрахмалглицерин сшитый	нет
Е 1412	Дикрахмалфосфат, этерифицированный тринатрийфосфатом; этерифицированный хлорокисью фосфора	-
Е 1413	Фосфатированный дикрахмалфосфат сшитый	-
Е 1414	Ацетилированный дикрахмалфосфат сшитый	Не> 60 г/кг		Загуститель
Е 1420	Ацетатный крахмал, этерифицированный уксусным ангидридом	Не> 50 г/кг		Загуститель, стабилизатор
E 1420s	Ацетилированный крахмал	нет
Е 1421	Ацетатный крахмал, этерифицированный винилацетатом	Не> 10 г/кг
Е 1422	Ацетилированный дикрахмаладипат	нет
Е 1423	Ацетилированный дикрахмалглицерин	Не> 60 г/кг
Е 1440	Оксипропилированный крахмал	Не>5-25 г/кг в возрасте до 3х лет Не>60 г/кг в возрасте от 3х лет		Загуститель, эмульгатор
Е 1442	Оксипропилированный дикрахмалфосфат сшитый	нет
Е 1443	Оксипропилированный дикрахмалглицерин	Не> 10 г/кг
Е 1450	Эфир крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты	До 100 г/кг в возрасте с 1 до 3х лет
Е 1451	Ацетилированный окисленный крахмал	До 50 г/кг в возрасте с 1 до 3х лет
E1452	Крахмала и алюминиевой соли октенилянтарной кислоты эфир	До 35 г/кг

*Расшифровка оценки риска при использовании в детском питании .

• -ппппппппп - не приминятется или запрещён к приминению в продуктах детского питания;

• пппппппррп - применяется с осторожностью в низких дозировках. Частично не усвояем ;

• ППППППП – хорошо усвояем, используется в детском питании в указанных дозировках .