Что такое клейстеризация крахмала

Набухание, клейстеризация, растворение крахмала; зависимость от вида и способа подготовки сырья

В значительных количествах крахмал содержится в крупе, бобовых, муке, макаронных изделиях, картофеле. Находится он в клетках растительных продуктов в виде крахмальных зерен разной величины и формы. Они представляют собой сложные биологические образования, в состав которых входят полисахариды (амилоза и амилопектин) и небольшие количества сопутствующих им веществ (кислота фосфорная, кремневая др., минеральные элементы и т.д.). Крахмальное зерно имеет слоистое строение. Слои состоят из частиц крахмальных полисахаридов, радиально расположенных и образующих зачатки кристаллической структуры. Благодаря этому крахмальное зерно обладает анизотропностью (двойным лучепреломлением). Образующие зерно слои неоднородны: устойчивые к нагреванию чередуются с менее устойчивыми, более плотные – с менее плотными. Наружный слой более плотный, чем внутренние, и образует оболочку зерна. Все зерно пронизано порами и благодаря этому способно поглощать влагу. Большинство видов крахмала содержит 15-20% амилозы и 80-85% амилопектина. Однако крахмал восковидных сортов кукурузы, риса и ячменя состоит в основном из амилопектина, а крахмал некоторых сортов кукурузы и гороха содержит 50-75% амилозы.

Молекулы крахмальных полисахаридов состоят из остатков глюкозы, соединенных друг с другом в длинные цепи. В молекулы амилозы таких остатков входит в среднем около 1000. Чем длиннее цепи амилозы, тем она хуже растворяется. В молекулы амилопектина остатков глюкозы входит значительно больше. Кроме того, в молекулах амилозы цепи прямые, а у амилопектина они ветвятся. В крахмальном зерне молекулы полисахаридов изогнуты и расположены слоями. Широкое использование крахмала в кулинарной практике обусловлено комплексом характерных для него технологических свойств: набуханием и клейстеризацией, гидролизом, декстринизацией (термическая деструкция).

Набухание и клейстеризация крахмала. Набухание – одно из важнейших свойств крахмала, которое влияет на консистенцию, форму, объем и выход готовых изделий.

При нагревании крахмала с водой (крахмальной суспензии) до температуры 50-55°С крахмальные зерна медленно поглощают воду (до 50% своей массы) и ограниченно набухают. При этом повышения вязкости суспензии не наблюдается. Набухание это обратимо: после охлаждения и сушки крахмал практически не изменяется. При нагревании от 55 до 80°С крахмальные зерна поглощают большое количество воды, увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют кристаллическое строение, а следовательно, анизотропность. Крахмальная суспензия превращается в клейстер. Процесс его образования называется клейстеризацией. В небольших количествах крахмал содержится в крупе, бобовых, муке, макаронных изделиях, картофеле. Находится он в клетках растительных продуктов в виде крахмальных зерен разной величины и формы.

Клейстеризация – это разрушение нативной структуры крахмального зерна, сопровождаемое набуханием. Температура, при которой анизотропность большинства зерен разрушена, называется температурой клейстеризации. Температура клейстеризации разных видов крахмала неодинакова. Так, клейстеризация картофельного крахмала наступает при 55-65°С, пшеничного – при 60-80, кукурузного – при 60-71, рисового при – 70-80°С. Процесс клейстеризации крахмальных зерен идет поэтапно:

– при 55-70°С зерна увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют оптическую анизотропность, но еще сохраняют слоистое строение; в центре крахмального зерна образуется полость («пузырек»); взвесь зерен в воде превращается в клейстер – малоконцентрированный золь амилозы, в котором распределены набухшие зерна (первая стадия клейстеризации);

– при нагревании выше 70°С в присутствии значительного количества воды крахмальные зерна увеличиваются в объеме в десятки раз, слоистая структура исчезает, значительно повышается вязкость системы (вторая стадия клейстеризации); на этой стадии увеличивается количество растворимой амилозы; раствор ее частично остается в зерне, а частично диффундирует в окружающую среду;

– при длительном нагревании с избытком воды крахмальные пузырьки лопаются, и вязкость клейстера снижается. Примером этого в кулинарной практике является разжижение киселя в результате чрезмерного нагрева. Крахмал клубневых растений (картофель, топинамбур) дает прозрачные клейстеры желеобразной консистенции, а зерновых (кукуруза, рис, пшеница и др.) – непрозрачные, молочно-белые, пастообразной консистенции.

Консистенция клейстера зависит от количества крахмала: при содержании его от 2 до 5% клейстер получается жидким (жидкие кисели, соусы, супы-пюре); при 6-8% – густым (густые кисели). Еще более густой клейстер образуется внутри клеток картофеля, в кашах, блюдах из макаронных изделий.

На вязкость клейстера влияет не только концентрация крахмала, но и присутствие различных пищевых веществ (сахаров, минеральных элементов, кислот, белков и др.). Так, сахароза повышает вязкость системы, соль – снижает, белки оказывают стабилизирующее действие на крахмальные клейстеры. При охлаждении крахмалосодержащих продуктов количество растворимой амилозы в них снижается в результате ретроградации (выпадение в осадок). При этом происходит старение крахмальных студней (синерезис), и изделия черствеют. Скорость старения зависит от вида изделий, их влажности и температуры хранения. Чем выше влажность блюда, 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 процесс ретроградации, поэтому блюда из крупы и макаронных изделий, которые хранится на мармитах с температурой 70-80°С, имеют хорошие органолептические показатели в течение 4 ч.

Крахмальные полисахариды способны распадаться до молекул составляющих их сахаров. Процесс называется гидролизом, так как идет с присоединением воды. Различают ферментативный и кислотный гидролиз. Ферменты, расщепляющие крахмал, носят название амилаз. Их существуют два вида:

– α-амилаза, которая вызывает частичный распад цепей крахмальных полисахаридов с образованием низкомолекулярных соединений – декстринов; при продолжительном гидролизе возможно образование мальтозы и глюкозы;

– β-амилаза, которая расщепляет крахмал до мальтозы.

Ферментативный гидролиз крахмала происходит при изготовлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др.

В пшеничной муке обычно содержится β-амилаза; мальтоза, образующаяся под ее влиянием, является питательной средой для дрожжей. В муке из проросшего зерна преобладает α-амилаза, образующиеся под ее воздействием декстрины придают изделиям липкость, неприятный вкус. Степень гидролиза крахмала под действием амилазы увеличивается с повышением температуры теста при замесе и в начальный период выпечки, с увеличением продолжительности замеса. Кроме того, она зависит от крупности помола муки и степени повреждения крахмальных зерен. Чем больше поврежденных зерен (чем тоньше помол муки), тем быстрее протекает гидролиз (или ферментативная деструкция) крахмала. В картофеле также содержится β-амилаза, превращающая крахмал в мальтозу. Мальтоза расходуется на дыхание клубней. При температуре, близкой к 0°С, дыхание замедляется, мальтоза накапливается, и картофель становится сладким (подмороженный картофель). При использовании подмороженный картофель рекомендуется выдержать некоторое время при комнатной температуре. В этом случае дыхание к ней усиливается, сладковатость их уменьшается. Активность β-амилазы возрастает интервале от 35 до 40°С, при температуре 65°С фермент разрушается. Поэтому, если картофель перед варкой залить холодной водой, то пока клубни прогреваются, значительная часть крахмала успеет превратиться в мальтозу и перейти в отвар, и потери питательных веществ увеличивается. Если же картофель залить кипящей водой, то (амилаза инактивируется и потери питательных веществ будут меньше).

Кислотный гидролиз крахмала может происходить при нагревании его в присутствии кислот и воды, при этом образуется глюкоза. Кислотный гидролиз имеет место при варке красных соусов, при варке киселей и длительном хранении их в горячем состоянии. Декстринизация (термическая деструкция крахмала). Декстринизация – это разрушение структуры крахмального зерна при сухом нагреве его свыше 120°С с образованием растворимых в воде декстринов и некоторого количества продуктов глубокого распада углеводов (углекислого газа, окиси углерода и др.). Декстрины имеют окраску от светлой до темно-коричневой. Разные виды крахмала обладают личной устойчивостью к сухому нагреву. Так, при нагреве до 180°С разрушается до 90% зерен картофельного крахмала до 14% – пшеничного, до 10% – кукурузного. Чем выше температура, тем большее количество крахмальных полисахаридов превращается в декстрины. В результате декстринизации снижается способность крахмала к набуханию в горячей воде и клейстеризации. Этим объясняется более густая констенция соусов на белой пассировке (температура пассирования муки 120°С) по сравнению с соусами на красной пассировке (температура пассирования муки 150°С) при одном и том расходе муки. В кулинарной практике декстринизация крахмала происходит не только при пассировании муки для соусов, но также при обжаривании гречневой крупы, подсушивании риса, вермишели, лапши перед варкой, в поверхностных слоях картофеля при жарке, в корочке изделий из теста.

Источник

Изменения крахмала. Часть первая

Крахмал содержится в растениях в виде отдельных зерен. В зависимости от типа растительной ткани эти зерна могут иметь
различные размеры — от долей до 100 мкм и более.

Крахмальное зерно — это биологическое образование с хорошо организованными формой и структурой. В центральной части его имеется ядро, называемое зародышем, или «точкой роста» вокруг которого видны ряды концентрических слоев «колец роста». Толщина слоев крахмальных зерен составляет примерно 0,1 мкм.

Амилопектин, который является одним из самых крупных полимеров, имеет большую молекулярную массу, чем амилоза (обычно выше 10 7 ). Полисахариды в крахмальном зерне связаны между собой главным образом водородными связями. Молекулы полисахаридов расположены в зерне радиально.

При кулинарной обработке крахмалосодержащих продуктов крахмал проявляет способность к адсорбции влаги, набуханию
и клейстеризации. Кроме того, в нем могут протекать процессы деструкции. Интенсивность всех этих процессов зависит от свойств самого крахмала, а также температуры и продолжительности нагревания, соотношения крахмала и воды, вида и активности ферментов и др.

Растворимость крахмала

Нативный крахмал практически не растворим в холодной воде. Однако вследствие гидрофильности он может адсорбировать влагу до 30% собственной массы. Низкомолекулярные полисахариды, в частности амилозы, содержащие до 70 глюкозных остатков, растворимы в холодной воде. При увеличении длины молекулы полисахариды могут растворятся только в горячей воде.

Процесс растворения крахмальных полисахаридов протекает медленно вследствие относительно большого размера молекул. Известно, что линейные полимеры перед растворением сильно набухают, поглощая большое количество растворителя, и при этом резко увеличиваются в объеме. Растворению крахмальных полимеров в воде также предшествует набухание.

Набухание и клейстеризация крахмала

Набухание влияет на консистенцию, форму, объем и выход готовых изделий из крахмалосодержащих продуктов. Степень набухания зависит от температуры среды и соотношения воды и крахмала. При нагревании водной суспензии крахмальных зерен до температуры 55 0 С они медленно поглощают воду (до 50%) и частично набухают. При этом повышение вязкости не наблюдается. При дальнейшем нагревании суспензии (в интервале температур от 60 до 100 0 С) набухание крахмальных зерен ускоряется, причем объем их увеличивается в несколько раз.

Дисперсия, состоящая из набухших крахмальных зерен и растворенных в воде полисахаридов, называется крахмальным клейстером, а процесс его образования — клейстеризацией.

Клейстеризация – это изменение структуры крахмального зерна при нагревании в воде, сопровождающееся набуханием.

Процесс клейстеризации крахмала происходит в определенном интервале температур, обычно от (55 до 80 0 С). Одним из признаков клейстеризации является значительное повышение вязкости крахмальной суспензии. Вязкость клейстера обусловлена не только присутствием набухающих крахмальных зерен, сколько способностью растворенных в воде полисахаридов образовывать трехмерную сетку, удерживающую большое количество воды, чем крахмальные зерна. Этой способностью в наивысшей степени обладает амилоза.

Источник

Свойства крахмала, Клейстеризация крахмала, Вязкость клейстеров

Структурно-функциональные свойства полисахаридов

Полисахариды, присутствующие в пищевых продуктах, выполняют важную функцию, которая заключается в обеспечении их качества и текстуры: твердости, хрупкости, плотности, загустевания, вязкости, липкости, гелеобразующей способности, ощущения во рту. Именно благодаря полисахаридам образуется структура пищевого продукта – мягкая или хрупкая, набухшая или желеобразная.

Все растворимые полисахариды дают вязкие растворы из-за большого размера их молекул. Среди натуральных пищевых полисахаридов наименее вязкими являются растворы гуммиарабика. Вязкость зависит от размера молекулы, формы и заряда. Если молекула имеет заряд за счет ионизации присутствующих в ней карбоксильных групп, то эффект влияния заряда может быть очень большим во всех случаях, кроме очень кислых растворов. Вязкость зависит от присутствия полиэлектролитов, поскольку они влияют на конфигурацию и размер молекулы, и природы посторонних присутствующих веществ, так как их наличие может оказывать тормозящее действие на истечение полимера.

Все, что заставляет нерастворимые линейные молекулы становиться более вытянутыми, вызывает увеличение вязкости, и, соответственно, если в результате какого-либо воздействия молекулы становятся менее линейными, то есть более компактными или свернутыми, вязкость раствора уменьшается.

Крахмал, определение крахмала

Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением. Он состоит из амилозы и амилопектина; их соотношение различно в различных крахмалах (амилозы 13 – 30%; амилопектина 70 – 85%).

Амилоза и амилопектин (их свойства приведены в таблице 2.5) в растениях формируются в виде крахмальных зерен, структура которых до конца не выяснена.

Свойства амилозы и амилопектина.

Крахмал является важным компонентом пищевых продуктов, исполняя роль загустителя и связывающего агента. В одних случаях он присутствует в сырье, которое перерабатывается в пищевые продукты (например, хлебобулочные изделия). В других его добавляют для придания продукту тех или иных свойств – он используется широко при производстве пудингов, концентратов супов, киселей, соусов, салатных приправ, начинок, майонеза; один из компонентов крахмала – амилоза используется для пищевых оболочек и покрытий.

Физико-химические свойства крахмала

К основным физико-химическим свойствам крахмала, имеющим большое значение для пищевых продуктов относятся способность крахмала к клейстеризации, вязкость клейстеризованных растворов и их способность давать студни.

Неповрежденные крахмальные зерна нерастворимы в воде, но могут обратимо впитывать влагу и легко набухают. Увеличение диаметра зерен при набухании зависит от вида крахмала. Например, для обычного кукурузного крахмала – 9,1%, для восковидного – 22,7%.

Клейстеризация крахмала

Клейстеризация крахмала проявляется при его нагревании в воде, и эта его способность к клейстерообразованию обусловлена наличием в нем амилопектина. В первой фазе нагревания вода медленно и обратимо поглощается зернами крахмала, причем происходит их ограниченное набухание. Вторая фаза характеризуется тем, что зерна быстро набухают, во много раз увеличиваясь, поглощая большое количество влаги и быстро теряя двойное лучепреломление, т. е. свою кристаллическую структуру. При этом вязкость крахмальной суспензии быстро возрастает, и небольшое количество крахмала растворяется в воде. В третьей фазе набухания, протекающей при повышенных температурах, зерна становятся почти бесформенными мешочками, из которых вымылась наиболее растворимая часть крахмала. Как правило, большие крахмальные зерна клейстеризуются при более низкой температуре, чем мелкие. Температуру, соответствующую разрушению внутренней структуры крахмальных зерен, называют температурой клейстеризации. Она зависит от источника получения крахмала.

Зависимость температуры клейстеризации крахмала от источника получения.

Вязкость крахмальных клейстеров

Вязкость крахмальных клейстеров имеет очень важное прак­тическое значение. При этом вязкость амилопектиновой фракции выше, чем амилозной, вследствие своего ветвистого строения моле­кулы амилопектина (внутреннее трение, у растворов с такими объе­мистыми молекулами больше).

Кривые вязкости, полученные на ротационном вискозиметре, показы­вают, что сначала увеличение температуры ведет к крутому подъему вяз­кости, что связано с набуханием крахмальных зерен. Затем набухшие крахмальные зерна разрываются и дезинтегрируют, вызывая падение вяз­кости (рис. 2.5). Наклон кривых сильно различается для различных краxмалов.

Изменение вязкости в процессе клейстеризации крахмальной суспензии.

Пищевые кулинарные изделия, получаемые из крахмала (со­усы, подливки, кисели и пр.), должны обладать необходимой вязко­стью. Чем большую вязкость имеет клейстер, содержащий опреде­ленное количество крахмала, тем меньше его надо расходовать для получения продуктов с требуемой вязкостью. Картофельный крах­мал дает клейстеры со значительно большей (в среднем) вязкостью, чем кукурузный. Для получения клейстеров с одинаковой вязкостью нужно брать разные количества того или иного крахмала.

Клейстеризация крахмала, вязкость крахмальных растворов, харак­теристика крахмальных гелей зависят не только от температуры, но и от вида и количества других присутствующих компонентов. С этим необхо­димо считаться, поскольку в процессе производства пищевых продуктов крахмал находится в присутствии таких веществ, как сахар, белки, жиры, пищевые кислоты и вода.

Высокие содержания сахара уменьшают скорость клейстеризации крахмала, снижают пик вязкости. Дисахариды являются более эффек­тивными с точки зрения замедления клейстеризации и снижения пика вязкости, чем моносахариды (рис. 2.6). Кроме того, сахара уменьшают силу крахмальных гелей, играя роль пластификатора и вмешиваясь в об­разование зон связывания.

На клейстеризацию крахмала при производстве пищевых продуктов оказывают влияние и липиды – триглицериды (жиры, масла), моно- и диглицериды. Жиры, которые могут давать комплексы с амилозой, тормозят набухание крахмальных зерен. Вследствие этого в белом хлебе, в котором мало жира, 96% крахмала обычно полностью клейстеризовано. При производстве пекарских изделий эти два фактора (большие концентрации жира и низкая аw) вносят большой вклад в неклейстеризацию крахмала.

Моноглицериды жирных кислот (С16 – С18) приводят к увеличению температуры клейстеризации, увеличению температуры, соответствующей пику вязкости, уменьшению силы геля. Это связано с тем, что компоненты жирных кислот в моноацилглицеридах могут образовывать соединения включения с амилозой, а, возможно, и с длинными внешними цепями амилопектина.

Кислоты присутствуют во многих продуктах, где используется крахмал в качестве загустителя. При низких рН (салатные приправы, фруктовые начинки) имеет место значительное снижение пика вязкости крахмальных клейстеров и быстрое снижение вязкости при нагревании.

Поскольку при низких рН имеет место интенсивный гидролиз с об­разованием незагустевающих декстринов, необходимо, чтобы избежать кислотного разжижения, использовать в качестве загустителя в кислых продуктах модифицированные поперечно-сшитые крахмалы.

Источник

Свойства крахмальных полисахаридов — Клейстеризация крахмала

Свойства крахмальных полисахаридов

Оксигруппы полисахаридов определяют их гидратацию с образованием водородных связей с молекулами воды, ее моно- и полиадсорбцию и соот­ветственно растворимость полисахаридов, которая одновременно зависит от молекулярной массы полисахарида и температуры.

Нативный крахмал в холодной воде практически нерастворим, образует суспензию. Однако он гидрофилен и может поглощать за счет адсорбции, до 30% влаги к его массе.

Низкомолекулярная (легкая) амилоза (до 70 глюкозных остатков) способна растворяться в холодной воде, более тяжелая – в горячей, самая тяжелая – только в щелочах. Растворимость у амилозы низкая (до 1%), растворы неустойчивые. Через некоторое время после растворения цепочки амилозы собираются одна возле другой, и посредством водородных связей по месту свободных гидроксильных групп образуют комплексы. Последние выпадают в осадок, который в воде нерастворим (ретроградация).

Амилопектин в холодной воде нерастворим, а в горячей образует структурированные системы, свойства которых зависят от вида крахмала. Система с амилопектином из крахмала картофеля, батата, маниока (клуб­невых) или каштана имеет достаточную прозрачность и хорошо выраженные упругие свойства. Система с амилопектином из зерновых (пшеницы, риса, кукурузы) отличается развитыми пластическими свойствами (система мажется), кроме того, она не прозрачна и имеет молочно-белую окраску.

Поскольку свойства амилопектина того или иного вида крахмала оказывают большое влияние на свойства клейстера, различают группу пшеничного крахмала (пшеница, рис и кукуруза) и группу картофельного крахмала (картофель, каштан и батат). Крахмалы бобовых и гречихи занимают промежуточное положение, но ближе к картофельному крахмалу.

Амилоза дает с йодом характерную синюю окраску, амилопектин – красно-фиолетовую. Окраска йод-сахаридного комплекса зависит от степени полимеризации линейных участков в полимере. Заметная окраска появляется при степени полимеризации 20; цепи, состоящие из 30 остатков глюкозы, дают с йодом пурпурное окрашивание и при степени полимеризации свыше 45 – синее.

Изменение крахмала в продуктах происходит при их тепловой обработке. Только в тесте крахмал изменяется при 25-30ºС. При тепловой обработке продуктов крахмал подвергается набуханию и клейстеризации (в водной среде) и даже деструкции (или пирогенетическому расщеплению, или декстринизации) при сухом нагреве.

Набухание и клейстеризация крахмала

Нагревание крахмала в присутствии воды вызывает его клейстеризацию, т.е. разрушение нативной (кристаллической) структуры крахмальных зерен, сопровождаемое набуханием.

Способность крахмала к набуханию и клейстеризации является одним из важнейших технологических свойств крахмала, т.к. определяет консистенцию, объем и выход изделий из крахмалсодержащего сырья и в свою зависит от условий нагревания (температуры, продолжительности) и соотношения продукт: вода (или крахмал : во да ), а также нативных свойств крахмала.

Нагревание малоконцентрированных суспензий крахмала ( 1%) до температуры около 55°С сопровождается небольшим обратимым поглощением зернами влаги без разрушения их нативной структуры. При дегидратации структура крахмальных зерен восстанавливается до исходного состояния.

При дальнейшем нагревании суспензии до 60 оС и выше свойства крахмала изменяются необратимо – нативная структура крахмальных зерен нарушается, оптическая анизотропия исчезает. Крахмальное зерно сильно набухает, увеличиваясь в объеме в несколько раз (зерна кукурузного крахмала – на 300%). Диссоциированные молекулы горячей воды проникают внутрь крахмального зерна, разрыхляют упорядоченную структуру крахмальных полисахаридов. В «точке роста» в результате разрыва и ослабления некоторой части водородных связей между цепями крахмальных полисахаридов образуется полость или пузырек. Образование полости называется кавитацией. По мере повышения температуры исчезает и слоистость (частично – при 60°С) а затем – полностью). Но форма зерна сохраняется.

Вода, поступающая внутрь зерен, растворяет некоторое количество полисахаридов. Часть из них (амилоза) переходят из зерен в окружающую среду. Подобное изменение структуры крахмальных зерен часто определяют как первую стадию процесса клейстеризации, а температуру, при которой оно наблюдается, как температуру клейстеризации (либо как интервал температур, либо как среднюю температуру клейстеризации).

Вследствие прошедшей клейстеризации суспензия превращается в клейстер – дисперсию, состоящую из набухших крахмальных зерен и растворенных в воде полисахаридов (амилоза). Значительно возрастает вязкость системы.

Процесс этот идет в интервале температур от 55 до 30°С. Последующее наг­ревание системы (клейстера) влечет за собой более глубокое изменение нативной структуры зерен. Слоистое строение исчезает, объем резко увеличивается (до 1000%), что является следствием разрыва связей между макромолекулами полисахаридов и их гидратации. Часть полисахаридов растворяется и остается в подсети крахмального зерна, а часть (гл. образом амилоза) – диффундирует в окружающую среду. Вязкость клейстера значительно возрастает. Часто эту стадию клейстеризации крахмала опре­деляют как вторую. Такое определение очень условно.

Нагревание клейстера картофельного крахмала до 95-98оС сопро­вождается разрушением набухших зерен и переходом содержимого в окружающую среду. Процесс идет тем интенсивнее, чем выше температура и длительнее нагрев. Считается, что вязкость клейстеров при нагревании объясняется не набуханием зерен крахмала, а свойствами извлекаемой из них водорастворимой фракции, образующей в растворе трехмерную сетку и удерживающую больше влаги, чем набухшие крахмальные зерна.

Как было отмечено выше, консистенция готового кулинарного изделия из крахмалсодержащего сырья зависит от соотношения крахмал : вода. Крахмал в виде клейстера находится в таких кулинарных изделиях как кисели жидкие и средней консистенции, соусы, супы-пюре, концентрация крахмала в которых составляет 2-5%. Во всех других кулинарных изделиях крахмал и вода находятся в соотношении от 1:2 до 1:5, поэтому крахмал образует гелеподобные или студнеобразные системы значительной вязкости. Это наблюдается при варке картофеля, круп, бобовых и макаронных изделий. Объясняется это тем, что крахмальные зерна набухают внутри клетки, поглощая сравнительно небольшое количество воды по отношению к своей массе. Так в картофеле 3-4-х кратное количество воды, поэтому набухать неограниченно крахмальные зерна не могут. Внутри клетки крахмальные зерна тесно соприкасаются друг с другом, накладываются друг на друга, а полисахариды, извлеченные из зерна водой, скрепляют систему и она приобретает определенную прочность. При охлаждении прочность системы возрастает.

В изделиях из теста крахмал еще менее обводнен, соотношение крахмал : вода составляет 1:0,7 или 1:0,8. Недостаточное количество влаги позволяет крахмальным зернам при повышении температуры сохранять свою форму и структуру, т.е. речь идет об ограниченном набухании крахмальных полисахаридов.

Однако вязкость клейстеров и стабильность системы зависит не только от концентрация крахмала, но и от наличия сопутствующих веществ.

Факторы, оказывающие влияние на процесс клейстеризации крахмалов

а) Поваренная соль, даже в малых концентрациях, повышает темпера­туру клейстеризации и уменьшает набухаемость крахмальных зерен, следствием чего является понижение вязкости клейстера. Видимо, это связано с разрывом водородных связей – падает молекулярная масса, увеличивается растворимость.

б) Сахар в концентрации до 20% увеличивает вязкость клейстера (идет дегидратация и взаимодействие).

в) Подкисление системы снижает вязкость клейстера. При рН 7-4 незначительно, а далее, особенно при рН 2,5, резко (гидролиз).

г) Поверхностноактивные вещества, в частности глицериды, снижают вязкость клейстера, но одновременно являются их стабилизаторами. Моноглицериды снижают липкость макаронных изделий, предупреждают образование студня в супах и соусах, задерживают черствение хлеба.

д) Белки стабилизируют крахмальный клейстер подобно сахару. Белые соусы значительно стабильнее, чем соответствующие клейстеры.

е) Длительное кипячение приводит к снижению вязкости клейстера (гидролиз полисахаридов).

Ретроградация крахмальных полисахаридов, или старение крахмального клейстера

Ретроград – идущий назад.

В процессе клейстеризации вследствие растворения крахмальных полисахаридов в крахмалосодержащих продуктах и изделиях увеличивается содержание водорастворимых веществ. Количество их зависит от природы крахмала и влажности изделия. Так при варке пшена количество водорастворимых веществ увеличивается в три раза, а при варке риса – в десять. Чем выше влажность, тем выше увеличивается содержание водорастворимых веществ (сильнее расшатывается структура).

Ретроградация – это типичная форма перехода растворенных крахмальных полисахаридов в нерастворимую форму в результате их агрегации при охлаждении и хранении продукции.

В кулинарных изделиях ретроградация вызывает ухудшение их качества. Крахмальный гель теряет эластичность, становится более плотным, жестким; происходит отделение влаги. В хлебобулочных изделиях это приводит к черствлению, в кашах и киселях – к расслоению системы с выделением влаги.

Объяснить ретроградацию можно неустойчивостью крахмальных полисахаридов в растворе, особенно амилозы. Если ретроградация идет без видимого образования осадка, то считается, что амилоза посредством водородных связей соединяется с амилопектином. Такой процесс обратим. Если же процесс идет как самоагрегация амилозы, то образуются нерастворимые комплексы.

Ретроградация амилозы протекает в несколько стадий: в начале произвольно скрученные спирали амилозных цепей вытягиваются, пос­ле этого они теряют гидратную оболочку и располагаются (ориентируются) одна подле другой. Между гидроксильными группами, расположенными на близком расстоянии, возникают водородные связи, энергия которых покрывает расход энергии на две предыдущие стадии. Связывание таким образом большого числа молекул приводит к опалесценции раствора, а затем к образованию видимых хлопьев.

В крахмальном клейстере ретроградации подвергается, в основном, амилоза. Глубина процесса зависит от температуры, кон­центрации, наличия добавок, природы крахмала, времени.

Амилопектин ретроградирует медленнее и в меньшей степени, чем амилоза, т.к. структура полисахарида, видимо, этому процессу не благоприятствует.

а) Повышенные температуры сдерживают процесс ретроградации (поэ­тому изделия следует хранить на мармите. Кроме того, процесс по этой причине обратим. И глубина его возрастает при заморажива­нии и дефростации и новому замораживанию.

б) Концентрация способствует ретроградации (но видимо до определенной величины, также как и молекулярная масса).

в) Добавки рассмотрены выше, а дополнительный материал сложен. В целом, чем выше вязкость, тем сильнее ретроградация.

г) Природа – чем больше амилозы, тем сильнее ретроградация; крахмал пшена быстрее, чем крахмалы других крупяных культур.

д) Время способствует ретроградации

В процессе ретроградации снижается количество растворимых веществ и снижается водоудерживающая способность системы, как видимо за счет, связанной (по месту возникающих водородных связей) так и свободной воды, т.к. структура грубеет.

Амилопектин используют для получения долго не черствеющих или подлежащих замораживанию изделий и блюд.

Ретроградация амилозы приводит к уменьшению количества водорастворимых веществ в крахмалосодержащих кулинарных изделиях.

Ретроградация в крахмалосодержащих кулинарных изделиях зависит от влажности последних. Например, в жидких кашах крахмал ретроградирует быстрее, чем в рассыпчатых.

Ретроградация идет практически следом за клейстеризацией и начинается при температуре 80-70 ˚С. Так, в пшенной каше содержание водорастворимых веществ уменьшается даже, если ее хранят при температуре 80 ˚С. Ретроградация усиливается, если хранить изделия при комнатной температуре. Наиболее интенсивно ретроградация идет в первые два часа после момента изготовления, особенно в пшенной и гречневой кашах. В дальнейшем процесс замедляется.

В какой-то мере процесс ретроградации обратим. Если после суточного хранения кашу и отварную вермишель нагреть до 95 ˚С, то количество водорастворимых веществ увеличивается. При этом в гречневой каше и отварной вермишели содержание водорастворимых веществ восстанавливается полностью, а в пшенной каше – на 50%.

Очень интенсивно процесс ретроградации происходит, если изделия хранят при отрицательной температуре. Замораживание приводит к образованию комплексов, которые даже при кипячении не растворяются.

Поэтому для получения долго не черствеющих или подлежащих замораживанию изделий и блюд используют амилопектин или модифицированные амилопектиновые крахмалы.

Источник