Зміна крохмалю

В рослинній тканині крохмаль міститься в клітковинних структурах (пластидах) у вигляді зерен розміром від одиниці до 100 мкм і більше.

Більша частина зерен крохмалю припадає на два полімери глюкози: амілозу і амілопектин. Молекула амілози – нерозгалужений або слабо-розгалужений ланцюг з (1,4)-зв´язаних залишків глюкопіранози. Молекула амілопектину – розгалужений ланцюг з залишків глюкопіранози, зв´язаних в залишках ланцюгів (1,4)-зв´язками, а в точках розгалуження (1,6)-зв´язками. Середня ступінь полімеризації для амілози складає до 1000, для амілопектину на 2-3 порядки вище. Завдяки геометричним особливостям (1,4)-зв´язків лінійних ділянок полімерних ланцюгів в амілозі і амілопектині мають форму спіралі з шістьма глікозидними залишками в кожному витку спіралі і завернутими ззовні гідроксильними групами.

Данні про співвідношення обох полісахаридів в різних продуктах значно відрізняються між собою. В середньому частка амілози в картоплі до 16-25%, від суми обох полісахаридів.

Амілоза дає з йодом характерний синій колір, амілопектин – червоно-фіолетовий. Колір йодо-цукрового комплексу залежить від ступеня полімеризації лінійних залишків в полімері. Помітний колір з’являється при ступені полімеризації 20. ланцюги, складені із 30 залишків глюкози, дають з йодом пурпурний колір і при ступені полімеризації вище 45 – синій.

Полісахаридам в крохмальних зернах сприяє фосфорна, кремінова жирні кислоти.

Фосфорна кислота зв’язана з обома полісахаридами, при цьому в картопляному крохмалі її більше в амілопектині, в пшеничному – в амілозі.

Крохмальні зерна мають чітко організовану структуру з центральним ядром, навкруги якого знаходяться ряди концентричних шарів “кілець росту” складених з близькою до кристалічної упорядкованістю. Макромолекули мають радіальну орієнтацію і зв’язані між собою значною мірою водневими зв’язками.

В зовнішньому шарі крохмального зерна полісахариди утворюють структуру з підвищеним вмістом амілопектину, не володіючого властивостями напів-проникності, але володіючою здатністю до розширення і розтягнення, яку інколи відмічають як подібність оболонки.

Все крохмальне зерно пронизане мікропорами.

Оксигрупи полісахаридів визначають їх гідрофільну гідратацію, а відповідно і розчинність у воді, яка також залежить від молекулярної маси полісахаридів і температури системи.

Низькомолекулярна “легка” амілоза здатна розчинятися в холодній воді, більш “важка” – в гарячій, найбільш важка тільки в лугах. Розчинність амілози низька (до 10) розчини не стійкі. При збереженні амілоза виділяється з них і піддається ретроградації. Схильність до ретроградації залежить від особливостей крохмалю, з якого виділена амілоза. Амілоза просяного крохмалю ретроградується значно швидше ніж амілоза картопляного крохмалю.

Виділена при ретроградації амілоза має таку ж дифракційну ренто-граму, як і вихідні гранули крохмалю, тобто термін “ретроградація” включає в себе повернення амілози в нативний стан.

Амілопектин в холодній воді не розчиняється, розчиняється лише в гарячій, утворюючи структуровані системи, властивості яких залежать від виду крохмалю. Системи з амілопектином із крохмалю картоплі або каштану мають достатню прозорість та добре виражені пружні властивості. Системи з амілопектином із зернових(пшениця, рис, кукурудза) відрізняються розвинутими пластичними властивостями, відсутністю прозорості та наявністю молочно-білого кольору.

Оскільки властивості амілопектину того чи іншого крохмалю впливають на властивості клейстеру, розрізняють групу пшеничного та групу картопляного крохмалю. Крохмалі бобових і гречки займають проміжне положення, але ближче до картопляного крохмалю.

Зміни крохмалю в продуктах проходять при їх тепловій обробці, тільки в тісті крохмаль змінюється при 25-30⁰С. Вході теплової обробки крохмаль піддається клейстеризації та термічній декстринізації.

Здатність до клейстеризації є одною з важливих властивостей крохмалю, так як визначає концентрацію об’єму та вихід виробів з сировини, отриманої з крохмалю.

Механізм розчинення або клейстеризації крохмалю було розглянуто раніше (стор. 44). Слід нагадати, що на початковому етапі процесу, до досягнення температури клейстеризації (табл 11) йде адсорбційно-капілярне, а можливо й осмотичне поглинання вологи в кількості до 50% від маси зерен, їх структура в цілому зберігається, об’єм зростає. При температурах клейстеризації і вище, коли має місце руйнування міжмолекулярних зв’язків і нативної структури зерен, полісахариди розчиняються, і частково, в першу чергу – амілоза, переходять в розчин. Об’єм зерен і в’язкість системи значно зростає.

Зберігання набухлих зерен при збільшенні їх об’єму залежить від виду крохмалю та кількості вологи в системі. Відомо, що якщо кисіль з картопляним крохмалем після закипання продовжувати нагрівати або повільно охолоджувати, то внаслідок розкладу набухлих зерен крохмалю та переходу в навколишнє середовище розчинних фракцій полісахаридів, його в’язкість знижується. Залежність в’язкості клейстерів картопляного і рисового крохмалю від температурно-тимчасових факторів показана на амілограмі (мал. 10). Представлені данні мають можливість говорити про більш високу набухаємість зерен картопляного крохмалю при клейстеризації і одночасно її меншій стійкості при подальшому нагріванні системи.

Таблиця 11