CC BY
176
владимир литвяк
главный специалист руп «белнии пищевых продуктов», кандидат химических наук
другое изменение,
или что такое модифицированный крахмал?
хотя в наши дни наиболее популярно именно генетическое модифицирование, не стоит забывать и о других, более простых, но не менее эффективных способах изменять свойства продуктов. например, возьмем всем известный крахмал. можно, конечно, генетически изменить картофель, чтобы крахмал из него был лучше. но этого часто оказывается недостаточно, чтобы получить нужные свойства. поэтому приходится прибегать к модифицикации не только генетическими, но и иными методами.
крахмал играет решающую роль в формировании потребительских характеристик многих продуктов. однако физико-химические свойства нативного крахмала в значительной степени зависят от природных особенностей крахмалсодержащего сырья и не всегда отвечают запросам потребителей. неудивительно, что возникло целое научно-техническое направление по разработке способов целевого изменения свойств крахмала, т.е. получения модифицированных крахмалов [1—6].
молекулы крахмала являются весьма реакционноспособными соединениями, активно взаимодействуют с ионами металлов, кислотами, поверхностно-активными и другими веществами. Это позволяет достаточно легко модифицировать их: изменять гидрофильные свойства, параметры клейстеризации и студнеобразования, а также реологические характеристики студней.
при различных видах модифицирования крахмалы могут претерпевать следующие превращения: расщепление (деполимеризация) с сохранением или без сохранения зернистой структуры; потеря зернами первоначальной и приобретение новой структуры; рекомбинация структуры полисахаридных цепей в результате трансглюкози-лирования; появление новых функциональных групп; образование простых и сложных эфирных связей за счет взаимодействия окси-групп глюкозных остатков с соответствующими реагентами; сополи-меризация сахаридов крахмальных фракций с другими мономерами, приводящая к образованию цепей сополимеров и блоксополимеров;
образование поперечных связей (сшивок) между полисахаридными цепями крахмала [1—6].
как производятся модификации
промышленное разделение крахмала на амилозную и амилопекти-новую фракции осуществляют при помощи образования комплексов с полярными органическими соединениями, методом фракционного осаждения, методом кристаллизации без добавления комплексо-образователей, а также при помощи гидродинамического разделения [3]. Кстати, в последнее время методами генной инженерии научились получать гибридные растения с уникальной комбинацией днК-последовательностей, способствующей образованию амилоз-ного или амилопектинового крахмала в растительных клетках [7].
производство расщепленных крахмалов, как правило, осуществляется в химических реакторах с мешалкой и подогревом. при этом используют различные кислоты, ферменты или окислители. такая обработка приводит к снижению молекулярной массы, значительному уменьшению вязкости клейстеров, повышению реакционной способности. Эти модифицированные крахмалы растворяются в воде при нагревании, стабилизируют, загущают различные пищевые системы, обладают повышенной студнеобразующей способностью и могут быть использованы при высокой концентрации в жидкой фазе. их можно применять в качестве студнеобразователей и загустителей как отдельно, так и в сочетании с желатином, пектином, агаром и другими гидроколлоидами.
22
НАУКА И ИННОВАЦИИ №4(38)_2006
В технике расщепленные крахмалы применяются для шлихтования основы хлопчатобумажной пряжи, для поверхностной проклейки бумаги, для производства мелованной и других видов бумаги, для обогащения руд флотационным методом [1—6].
Расщепленные крахмалы также получают в результате влаготер-момеханической обработки методом экструзии или высушивания клейстера на вальцовой сушилке. Они хорошо набухают и частично растворяются в холодной воде, образуя высокомолекулярные дисперсии [2—3, 5—6].
Замещенные крахмалы производят в химических реакторах с мешалкой и подогревом, проводя реакцию этерификации при определенных условиях (рН среды, температуре, времени обработки). При использовании окиси этилена или пропилена изготавливают оксиал-килированные крахмалы, а монохлоруксусной кислоты — карбокси-метилированные крахмалы. Для получения фосфатных крахмалов применяют водорастворимые фосфатные соли орто-, пиро- или три-полифосфорной кислоты [1—6].
Эфиры крахмала широко применяются в пищевой промышленности и технических целях для производства бумаги, для шлихтования текстильной пряжи, загустки печатных красок и приготовления обойного клея [1-6].
для получения поперечно-связанных или сшитых крахмалов натив-ный крахмал в химических реакторах с мешалкой и подогревом обрабатывают веществами, молекулы которых способны реагировать с двумя и более гидроксильными группами, в результате чего образуется поперечная связь. Сшитые крахмалы используют в технических целях, а также в пищевой промышленности при производстве концентратов супов, соусов, бульонов, для придания заданной структуры мясным, рыбным, овощным консервам, термообрабатывае-мым молочным продуктам, для приготовления напитков, пудингов, майонезов, мороженого, низкокалорийного масла, маргарина, для обеспечения устойчивости пищевых продуктов к замораживанию — оттаиванию [1—6].
ГДЕ и НАСКОЛЬКО ПРОДВИНУЛИСЬ В ПРОИЗВОДСТВЕ
В России технологии модифицированных крахмалов разрабатывает Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопро-дуктов (ВНИИК). Производство расщепленных крахмалов налажено на Чаплыгинском и Борисоглебском крахмальных заводах, а также на некоторых предприятиях Украины. Изготовление набухающих крахмалов организовано на Борисоглебском, Кабардинском крахмальных заводах, на Климовском крахмалопаточном заводе и опытном производстве ВНИИК. Фосфатный крахмал производят Муромский декстриновый, Лучковский декстрино-саговый заводы и опытная база ВНИИК. В настоящее время в ближнем зарубежье разрабатываются технологии ацетатных и поперечно-связанных (или сшитых) крахмалов [8].
Крахмало-паточная отрасль Беларуси включает 16 предприятий по производству картофельного крахмала, одно из которых — ОАО «Краснобережский крахмало-паточный завод» — специализируется на выпуске крахмальной патоки.
В РУП «БелНИИ пищевых продуктов» разработана технология производства крахмальной патоки различного углеводного состава
(низкоосахаренной, карамельной, высокоосахаренной и мальтозной) методом кислотно-ферментативного гидролиза крахмала [9—11]. Данная технология в настоящее время внедряется на Краснобереж-ском крахмало-паточном заводе. На ОАО «Машпищепрод» предполагается использование разработанной технологии получения экс-трузионных крахмалов [12].
научно-исследовательский институт пищевых продуктов проводит работы по созданию отечественных оригинальных технологий получения модифицированных крахмалов. Разрабатываются технологии производства микробиологически чистого крахмала для фармацевтической промышленности и окисленного крахмала для пищевой промышленности с использованием неспецифического газообразного окислителя — озона, а также по ряду других направлений. Эти разработки должны обеспечить получение модифицированных крахмалов, обладающих высокими потребительскими характеристиками.
Литература
1. Модифицированные крахмалы: Пособие / Авт. сост.: H.H. Петюшев, Е.В. Рощина, В.В. Литвяк, Д.П. Лисовская, Л.А. Галун (под общ. ред. Е.В. Ро-щиной). — Гомель: УО «Белорусский торгово-экономический университет потребительской кооперации», 2004. — 72 с.
2. Справочник по крахмало-паточному производству / Под ред. Е.А. Штырко-вой, М.Г. Губина. — М.: Пищ. пром-сть, 1978. — 430 с.
3. Химия и технология крахмала. Промышленные вопросы: Пер. с англ. / Под ред. Р.Л. Уистлера и Э.Ф. Пашаля. — М.: Пищ. пром-сть, 1975. — 359 с.
4. Продукты с заданным составом и свойствами на основе крахмала и его модификаций / А.И. Жушман, Е.К. Коптелова, Р.И. Векслер, Т.Г. Калинина // Материалы докл. междунар. конф. «Научное обеспечение и тенденции развития производства пищевых добавок в России (Санкт-Петербург, 12—13 октября 2005 г.)». С. 145—152.
5. Крахмал и крахмалопродукты / Н.Г. Гулюк, А.И. Жушман, Т.А. Ладур, Е.А. Штыркова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 240 с.
6. Технология крахмала и крахмалопродуктов / H.H. Трегубов, Е.Я. Жарова, А.И. Жушман, Е.К. Сидорова. — М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1981. — 421 с.
7. йенс Коссман, Ивар Виргин. Комбинация ДНК-последовательностей, способствующая образованию модифицированного крахмала в растительных клетках и растениях, способ продуцирования этих растений и модифицированный крахмал, получаемый из этих растений // Заявка. №96107212. Россия, 1998 г. — Бюл. 20.
8. Жушман А.И. Производство модифицированных крахмалов в России // Пищ. ингридиенты: сырье и добавки, 1999, № 2. С. 8.
9. ТУ РБ 190239501.094-2004 «Патока крахмальная. Технические условия». — Мн., 2004. — 27 с.
10. ТР РБ 190239501.10.001-2005 «Технологический регламент на производство патоки крахмальной методом кислотно-ферментативного гидролиза крахмала». — Мн., 2005. — 180 с.
11. ТИ РБ 190239501.10.001-2005 «Технологическая инструкция по производству патоки крахмальной». Мн., 2005. — 37 с.
12. ТУ BY 190239501.126-2004 «Технические условия. Крахмал экструзион-ный картофельный». — Мн., 2005. — 17 с.
№4(38)_2006 НАУКА И ИННОВАЦИИ
23
