Работа 2. Изменение вязкости крахмального клейстера

Разрушение нативной структуры или клейстеризация крахмальных зёрен при нагревании с водой, протекает в несколько стадий и сопровождается набуханием.

Клейстеризация крахмала происходит в определённом интервале температур, обычно от 55 до 88ºС и более 100ºС.

Одним из признаков клейстеризации является значительное повышение вязкости крахмальной суспензии. Вязкость клейстера обусловлена не только присутствием набухших крахмальных зёрен, сколько способностью растворённых в воде полисахаридов образовывать трёхмерную сетку геля, удерживающую большое количество воды, чем крахмальные зерна. Этой способностью в наибольшей степени обладает амилоза, так как её молекулы находятся в растворе в виде изогнутых нитей, отличающейся по конформации от спирали. Хотя амилоза составляет меньшую часть крахмального зерна. Но именно она определяет его основные свойства – способность зёрен к набуханию и стабилизировать вязкость клейстеров.

Из различных видов крахмала в основном образуется два типа клейстеров − из клубневых – прозрачный бесцветный желеобразный консистенции, из зерновых – непрозрачный молочно-белый пастообразной консистенции. Физико-химические свойства необходимо учитывать при замене одного вида крахмала другим. Зёрна картофельного и других клубневых крахмалов менее устойчивы к нагреванию в воде, чем зерновых крахмалов: они сильнее набухают и быстрее распадаются.

Крахмальные клейстеры служат основой многих кулинарных изделий. Клейстеры в киселях, супах-пюре обладают относительно жидкой консистенцией вследствие невысокой концентрации в них крахмала (2 − 5%). Более плотную консистенцию имеют клейстеры в густых киселях (до 8% крахмала). Ещё более плотная консистенция в клетках картофеля, подвергнутого тепловой обработке, в кашах, в отварных бобовых и макаронных изделиях, т.к. соотношение крахмала и воды в них 1:2 – 1:5.

При изготовлении крахмалосодержащих кулинарных изделий (супов – пюре, соусов, киселей) клейстеризация протекает в присутствии разнообразных составных частей пищевых продуктов (белков, жира, сахаров, кислот, минеральных веществ и др.), которые оказывают влияние на степень набухания крахмальных зёрен, растворимость и ориентацию в растворе крахмальных полисахаридов, что, в свою очередь, определяет вязкость клейстера.

Цель работы − изучить влияние разных температурных условий на изменение внешнего вида крахмальных зёрен в процессе клейстеризации и определить зависимость между степенью набухания зёрен и вязкостью клейстеров.

Приборы и посуда. Техно-химические весы; микроскоп с рисовальным аппаратом и осветителем; стекла предметные, покровные и часовые; палочки стеклянные; стаканы химические, три конические колбы ёмкостью 100 мл; вискозиметр капиллярный; термостат; секундомер; две бани – водяная и песчаная.

Реактивы. 0,004 н. раствор йода в йодистом калии (реактив 12); 1%-ный раствор поваренной соли; крахмал для микроскопирования (реактив 13); 0,4%-ный раствор лимонной кислоты, дистиллированная вода.

Техника выполнения работы

Опыт 1. Изменение внешнего вида крахмальных зёрен при нагревании в присутствии жидкости. Подготовить водную суспензию картофельного крахмала и нагревать его на водяной бане до образования клейстера. Рассмотреть под микроскопом при увеличении в 280 раз (окуляр 7, объектив 40) и зарисовать с помощью рисовального аппарата зёрна сырого картофельного крахмала.

Раствор препарата крахмала необходимо приготовить следующим способом: концом стеклянной палочки, смоченным водой, поместить немного крахмала на предметное стекло. Смочить крахмал каплей воды и покрыть покровным стеклом. Обратить внимание на величину, форму зёрен и наличие слоистости.

Нагревать воду соответственно до 70º и 90ºС в двух водяных банях. Приготовить 1%-ную водную суспензию крахмала, для чего в два химических стакана отвесить на технохимических весах по 0,5 г крахмала, добавить в каждый по 50 мл воды и размешать. Крахмальные суспензии нагреть при непрерывном перемешивании на водяной бане до температуры: первую − 55ºС, вторую − 80ºС, продолжая помешивать, выдержать их при этой температуре 5 мин и охладить водопроводной водой.

Препараты крахмала оклейстеризованного при 58 и 80ºС приготовить неокрашенные и окрашенные йодом. Для этого на предметное стекло нанести каплю соответствующего клейстера и покрыть его покровным стеклом; рядом (на том же предметном стекле) поместить каплю того же клейстера, окрасив её раствором йода и покрыв покровным стеклом. Жидкость, выступившую из-под покровных стекол, удалить фильтровальной бумагой.

Подготовленные препараты рассмотреть под микроскопом и зарисовать их, отметив изменение вида крахмальных зёрен в результате клейстеризации при разных температурах (изменение формы и величины зерен, наличие или отсутствие слоистости, появление прозрачности).

Кроме того, один из приготовленных образцов клейстера довести до кипения на песчаной бане и прокипятить 1 мин. Каплю клейстера поместить на предметное стекло, окрасить препарат раствором йода, рассмотреть под микроскопом и зарисовать крахмальные зерна. Отметить появление разрушенных зерен.

Опыт 2. Изучение вязкости клейстеров. Отвесить на технохимических весах по 1 г крахмала в три конические колбочки ёмкостью 100 мл и залить навески соответственно 50 мл дистиллированной воды, 0,4%-ного раствора лимонной кислоты и 1%-ного раствора поваренной слои.

Нагреть на асбестовой сетке до кипения каждую колбу с подготовленным раствором крахмала. Содержимое помешивать легким встряхиванием. Прокипятить точно 1 мин, снять с огня и охладить под струёй воды до 20ºС.

Для микроскопирования приготовить препараты крахмальных клейстеров. Окрасить образцы раствором йода, рассмотреть под микроскопом и зарисовать, обращая внимание на величину и степень распада крахмальных зёрен.

Вязкость приготовленных клейстеров измерить в капиллярном вискозиметре. Относительную вязкость клейстеров вычислить по формуле (3)

η = τp/τ0 , (3)

где τ0 – время истечения воды, с;

τp – время истечения исследуемого клейстера, с.

Результаты наблюдений свести в таблицу 5.

Таблица 5 − Влияние добавок на набухаемость и вязкость зёрен крахмала

Наименование образца	Характеристика крахмальных зерен		Относительная вязкость клейстеров
	картофельного	рисового	картофельного	рисового
1	2	3	4	5
Зёрна крахмала: сырого
клейстеризованного при 58ºС
клейстеризованного в присутствии поваренной соли
клейстеризованного в присутствии лимонной кислоты
клейстеризованного в присутствии лимонной кислоты и поваренной соли

Сделать вывод о влиянии исследуемых добавок на набухаемость зёрен крахмала и связанную с ней вязкость клейстера. Отметить изменение вида крахмальных зёрен в результате клейстеризации при разных температурах: изменение формы и величины зёрен, наличие или отсутствие слоистости, появление прозрачности. Отметить появление разрушенных зёрен при кипячении крахмального клейстера. Обосновать процессы, вызываемые изменением нативной структуры и свойств крахмального зерна.