CC BY
60
КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ
Факторы,
влияющие на качество картофельного крахмала
В.Г. Костенко
ВНИИ крахмалопродуктов
С проблемой потемнения картофеля сталкиваются ее производители, переработчики и потребители. Потемнение картофеля наступает после его истирания на терке. Оно вызвано окислением тирозина (а-амино-в-оксифенолпро-пионовой кислоты) полифенолоксида-зой в присутствии кислорода воздуха. Первичный продукт окисления Ц 3,4-дигидроксифенилаланин (ДОФА) розового цвета. При последующем окислении ДОФА образует хиноновые производные. Последующая их циклизация дает различные производные ин-
Таблица 1
Влияние продолжительности контакта кашки с воздухом на белизну крахмала
Белизна крахмала, Продолжительность контакта крахмала с кашкой, мин
ед. прибора 0 15 30 50 70 120 150
Исходного 94,6 84,7 84,1 81,4 76,1 8,0 73,7
Обработанного гидросульфитом № 87,5 85,8 85,5 80,5 80,6
Прирост белизны +2,8 +1,7 +4,1 +4,4 +2,6
Таблица 2
Влияние рафинирования крахмальной суспензии на белизну крахмала
Показатель Номера капроновых сеток
52 58 61 64 67 70 73
Белизна крахмала, ед. прибора 47,1 53,0 57,0 60,9 63,2 64,1 64,4
Таблица 3
Влияние мезги картофельного сока и пиросульфита натрия на белизну крахмала
Белизна крахмала, ед. прибора Содержание мезги
Крахмал в кашке до удаления мезги после удаления мезги г %
Исходный 58,5 78,9 0,075 0,17
С пиросульфитом 71,9 85,5 0,090 0,2
После выделения сока 82,84
После выделения сока с добавлением пиросульфита натрия 95,74
дола, а дальнейшие окислительные реакции приводят к образованию пигмента меланина темнокоричневого цвета.
Кроме тирозина, в картофеле содержатся хлорогеновая, кофейная и хинная кислоты. Механизм окисления хло-рогеновой кислоты отличается от окисления тирозина, поскольку производные фенола из хлорогеновой кислоты образовываться не могут. Под действием полифенолоксидазы хлороге-новая кислота через несколько минут образует зеленовато-бурую окраску, которая длительное время остается без изменения. Хлорогеновая кислота окисляется быстро, но не дает такой темной окраски, которую приобретают поврежденные ткани клубня картофеля. Тирозин окисляется медленнее, но дает характерную черную окраску и потемнение кашки из тертого картофеля через несколько минут нахождения ее на воздухе.
Нами были проведены исследования факторов, влияющих на качество крахмала, начиная от качества посадочного картофеля до качества выработанного крахмала на конусных ситах. Остановимся на влиянии отбеливателей на качество крахмала.
Работу проводили на Климовском крахмальном заводе и во ВНИИ крахмалопродуктов. В качестве отбеливателей использовали 0,1 М растворы пиросульфита и гидросульфита натрия, сернистой и серной кислот, перекиси водорода. Реагенты вводили в кашку и (или) суспензию крахмала в разных количествах при разной продолжительности воздействия.
При получении картофельного крахмала на гидроциклонной установке кашку водой не разбавляют, а направляют в сборник, рассчитанный на двухчасовую работу. При непредвиденной, вынужденной остановке завода крахмал находится в контакте с концентрированным клеточным соком длительное время, что приводит к его потемнению.
Возникает вопрос: можно ли обесцветить потемневший крахмал? Проведенные опыты показали следующее. Измельченный картофель (кашку) разделили на семь проб. Из первой пробы сразу же выделили крахмал. Осталь-
ные оставили на 15-150 мин. По истечении этого времени каждую пробу разделили на две порции. Из первой порции выделяли крахмал и определяли его белизну, во вторые порции добавили гидросульфит натрия (5Ч0-4 М на 100 г кашки), по истечении 30 мин выделили крахмал, определили белизну (табл. 1).
Результаты эксперимента убедительно показывают невозможность обесцвечивания потемневшего крахмала. Основная задача технолога - не допустить потемнения крахмала. Пути достижения этого могут быть разные. Остановимся на одном из них - на использовании отбеливателей.
Применение пиросульфита натрия для отбеливания дало положительные результаты. Этот реагент разрешен для применения в отрасли наряду с сернистой кислотой для замачивания кукурузы. Исследования показали, что с увеличением концентрации реагента до 3-10-4 М в 100 г кашки белизна крахмала возрастает до 95 ед. прибора. При этом достаточно 15-30 мин воздействия на кашку. Реагент воздействует и расходуется также не только на крахмал, но и на другие вещества. С целью снижения расхода пиросульфи-та проверили воздействие его на крахмальную суспензию. Суспензию отбирали после 8-й и 9-й ступеней гидроциклонной установки Ш5-ПГУ-500 с содержанием сухих веществ 36-39 %. Затем ее разбавляли до 35 %, приливали 1-25 мл 0,1 М раствора пиросульфита натрия, выдерживали 15-120 мин. Суспензию фильтровали, высушивали, определяли белизну крахмала. Исследованиями установлено, что с увеличением концентрации реагента возрастает белизна крахмала, но не так активно, как при обесцвечивании кашки. Продолжительность контакта реагента с крахмалом - 10-15 мин. Это имеет большое значение, так как крахмальной суспензии значительно меньше, чем кашки, и меньше потребуется реагента.
Наряду с пиросульфитом натрия нами были приведены исследования по обесцвечиванию кашки и крахмала в ней с использованием гидросульфита натрия. Этот реагент разрешен для применения в пищевой промышленности. В крахмалопаточной отрасли он используется для обесцвечивания паточных сиропов. Исследования показали, что кашка и крахмал гидросульфитом натрия обесцвечиваются лучше, чем пиросульфитом натрия. Однако при «избытке» реагента крахмал слегка желтеет, оседает рыхлым слоем, кашка пенится. Разбавление кашки водой как с реагентом, так и без него приводит к повышению белизны крахмала на 4-6 ед.
Широко известно и применяется на практике снижение окраски веществ путем изменения рН среды. В качестве реагента для снижения рН кашки (рН = 6,3-5,8) использовали 0,1 М серную кислоту в тех же количествах, что и пи-росульфит и гидросульфит натрия. Результаты анализа показывают, что даже незначительное введение серной кислоты в кашку (рН=6,25) снижает ее рН до 5,75, а белизну крахмала повышает с 78,4 до 97 ед. Очевидно, что наряду с реагентами-отбеливателями следует также использовать и серную кислоту для снижения рН среды. Однако проверка показала, что совместное использование смеси реагентов с серной кислотой дает незначительный эффект.
Кроме пиросульфита и гидросульфита натрия для обесцвечивания красящих веществ используют сернистую кислоту. Исследования проводили на Климовском крахмальном заводе во время весенней (май) переработки картофеля. Установлено, что даже очень малые количества (0,0017 г) сернистого газа улучшают белизну крахмала с 87 до 91 ед. Аналогичный эффект оказывает и продолжительность контакта кашки и крахмала с реагентом. Несмотря на положительный эффект, применение сернистого ангидрида нежелательно из-за его коррозионного воздействия на черный металл, из которого изготовлено оборудование картофелекрахмальных заводов.
При проведении исследований на заводе было замечено, что, несмотря на очистку крахмальной суспензии от мезги путем фильтрования через капроновое сито № 61, очень незначительная часть ее проходит через сито. Количество ее бывает разное. По размеру она сопоставима с величиной крахмальных зерен, поэтому количественно выделить ее очень трудно. Чтобы проверить влияние мезги на белизну крахмала, крахмальную суспензию фильтровали через сита разных номеров. Получали крахмал и определяли его белизну (табл. 2).
На картофелекрахмальных заводах на ситах рафинировки устанавливают капроновые сетки № 58, а не № 67, № 70, что приводит к снижению белизны крахмала до 10 ед.
Как видим, мезга оказывает значительное влияние на белизну крахмала. Ранее было показано влияние картофельного сока на цвет крахмала. Логично рассмотреть совместное влияние этих компонентов кашки на качество крахмала. Для этого измельчили картофель, отобрали четыре пробы. Первая служила контролем, во вторую добавили раствор пиросульфита натрия. Из третьей и четвертой проб удалили картофельный сок. Вместо него доба-
QUALITY AND SAFETY^
вили такое же количество воды. В четвертую пробу добавили раствор пиро-сульфита натрия, как и во вторую пробу. Таким образом, получили крахмал без выделения и с выделением картофельного сока без обработки и с обработкой кашки пиросульфитом натрия. Крахмал высушили и измерили его белизну. Затем пробы крахмала размешали в воде, с осевшего крахмала слили воду с мезгой (и частью крахмала). Количественно перенесли в колбы, гидролизовали по методу Эверса. Гидролизаты отфильтровали, осадок мезги высушили и взвесили. Крахмал после удаления мезги отфильтровали, высушили и измерили его белизну (табл. 3).
Как видим, выделение картофельного сока из кашки оказывает такое же влияние на качество крахмала (82,8 ед.), как и обесцвечивание ее пиросульфитом натрия (85, % ед.). Крахмал, полученный из кашки с предварительно выделенным картофельным соком и с добавлением пи-росульфита натрия, имел белизну на 23 ед. выше (95,7 ед.), чем в исходной кашке (78,9 ед.).
При проведении работ с небольшим количеством клубней было обнаружено расхождение в результатах измерения белизны крахмала. Разница в результатах измерения между контрольными и исследуемыми пробами была незначительной. Однако предположили, что в опыты попадали клубни разных сортов, поэтому исследовали влияние разных сортов картофеля на качество крахмала (табл. 4).
Из таблицы видно, что для переработки картофеля на крахмал лучше использовать сорта Бронницкий, Эффект, Гибрид 30.
Учитывая четкую зависимость белизны крахмала от сорта картофеля, нами разработана методика оценки технологических свойств картофеля с учетом белизны крахмала.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
соли сернистых соединений инактивируют по-лифенолоксидазу, предотвращая образование меланоидинов и потемнение крахмала;
Таблица 4
Влияние сортовых особенностей картофеля на его потемнение и белизну крахмала
Белизна крахмала, выделенного из сортов картофеля, ед. прибора
Кашка Лукьянов-ский Десница Бронниц-кий Эффект Бур-банк Гибрид 30
Без пиросульфита 65,5 67,5 76,4 72,1 61,4 73,5
натрия
С пиросульфитом 69,5 73,6 84,2 85,1 76,2 91,9
натрия
Прирост белизны 4 6,6 7,8 13,0 14,8 18,4
предварительное выделение картофельного сока способствует повышению белизны крахмала;
применение высоких номеров капроновых сеток (№ 61-70) при рафинировании крахмальной суспензии повышает белизну крахмала за счет снижения окрашенной мезги в нем;
содержание фенольных соединений является сортовой особенностью картофеля. Для производства крахмала следует использовать картофель с низким содержанием полифенольных соединений.
