Класифікація, отримання та
використання модифікованого
крохмалю у харчових продуктах
проф. О.В. Грабовська
Київ - 2015
Національний університет харчових технологій
На відміну від природного рослинного крохмалю,
який вважається харчовим продуктом, модифікований
крохмаль (Е 1400−1451) відноситься до
харчових добавок.
Ця група харчових добавок об’єднує продукти
фракціонування, деструкції та різних модифікацій
Амілоза
АмілозаАмілоза
АмілопектинАмілопектин
Схематична будова крохмального зерна
1. – кукурудзяний крохмаль
2. - воскової кукурудзи
3. - картопляний
4. - пшеничний
5. - сорго
6. - цукрової кукурудзи
7. - амаранту
8. - високоамілозної
кукурудзи
9. - рису
 Крохмаль, властивості якого змінені в
результаті спеціального оброблення,
називається модифікованим.
 Модифікований крохмаль одержують
внаслідок фізичної, хімічної, біохімічної
або комбінованої обробки природного
крохмалю для зміни його властивостей.
Реакційноздатними центрами в полімерних
молекулах крохмалю є:
 гідроксильні групи глюкозних структурних
одиниць, активність яких стосовно хімічних
реагентів змінюється в ряду:
 СН2ОН (С6 ) > ОН при С2 > ОН при С3;
 α-глікозидні зв'язки, які з'єднують глюкозні
структурні одиниці в полімерні ланцюги;
 кінцеві залишки D-глюкопіраноз, які виявляють
відновлюючу здатність.
За характером змін, що відбулись внаслідок
модифікації крохмаль розділяють на дві групи:
 крохмаль, при оброблені якого основною зміною
є розщеплення полісахаридних ланцюгів
(розщеплений крохмаль),
та крохмаль, властивості якого змінені, в
основному внаслідок приєднання хімічних
радикалів або внаслідок сумісної полімеризації з
іншими високомолекулярними сполуками
(заміщений крохмаль).
Для одержання модифікованого харчового крохмалю у
світовій практиці дозволено наступні п'ять видів хімічної
обробки, а також їх різні комбінації:
• естерифікація оцтовим і янтарним ангідридами,
сумішшю ангідридів оцтової й адипінової кислот,
ангідридом октенілянтарної кислоти, фосфорилілхлоридом,
триметафосфатом і триполіфосфатом натрію, а також
однозаміщеним ортофосфатом натрію з утворенням
складноефірних похідних;
• етерифікація оксидом пропилену з утворенням простих
ефірів:
• кислотна модифікація хлористоводневою і сірчаною
кислотами з утворенням гідролізованих продуктів;
• відбілювання пероксидом водню, надоцтовою
кислотою, перманганатом калію або гіпохлоритом натрію;
• окиснення гіпохлоритом натрію.
 Хімічна модифікація нативного крохмалю
з утворенням простих і складних
ефірних зв'язків по вільним
гідроксильним групам D-
глюкопіранозних залишків дозволяє
одержувати два різних типи
модифікованих крохмалів: стабілізовані і
зшиті.
Модифікований крохмаль
Розщеплені крохмалі Набухаючі
крохмалі
Стабілізовані
крохмалі
Зшиті
крохмалі
Гідро-
лізова
ні
Окис-
нені
Декст-
рини
Опро-
мінені
Валь
цевого
вису-
шува-
ння
Екст-
рузій
ні
Складні
ефіри
Прості
ефіри
Кисло
тами,
фер-
мен
тами
H2O2,
KMnO4
HCLO3
KBrO3
Фосфатні,
Ацетатні,
октеніл
янтарної
к-ти
Гідрок
сипро
пильов
ані
Хлор-
окисом
фосфору,
епіхлор-
гідріном,
адипіно-
вою
к-тою
Вид модифікації Основні характеристики
Набухаючі Розчинність і диспергування без теплової обробки,
набухання в холодній воді
Естерифікація
(ацетилювання)
Підвищена прозорість і стабільність клейстеру при низьких
температурах, полегшена теплова обробка
Естерифікація
(фосфорилювання)
Підвищена прозорість і стабільність клейстеру, стійкість до
заморожування - відтаювання
Етерифікація
октенилянтарним
ангідридом
Емульгуюча і стабілізуюча здатність
Утворення
поперечнозшитих
фосфатних ефірів
Підвищення в’язкості і густини. Стійкість до нагрівання,
механічного впливу і кислого середовища. Збереження
стабільності, уповільнення клейстеризації.
Гідроксипропилювання Підвищена прозорість і стабільність клейстеру. Стійкість
до заморожування-відтаювання. Полегшена теплова
обробка.
Зміни, які відбуваються у властивостях
крохмалю в результаті хімічної модифікації
Тип
модифікації
Основні групи Основні підгрупи
Набухання Набухаючий
крохмаль
Розчинний в холодній воді
(інстант-крохмаль)
Отриманий вальцевим
висушуванням Отриманий
екструзією
Набухаючий в холодній воді
Деполімериза
ція
Розщеплений
крохмаль
Декстрин
Гідролізований кислотами
Гідролізований ферментами
Окиснений
Стабілізація Стабілізований
крохмаль
Зі складноефірним зв'язком:
ацетильований
фосфатний
З простим ефірним зв'язком:
оксиалкільний
Поперечне
зшивання
полімерних
ланцюгів
Зшитий крохмальКрохмаль, зшитий хлороксидом
фосфору
Крохмаль, зшитий
епіхлоргідрином
Крохмаль, зшитий адіпіновою
кислотою
Набухаючі крохмалі
 у загальному випадку одержують
нагріванням крохмальної суспензії на
вальцевих сушарках за температури
1600
С в умовах, що забезпечують
швидку клейстеризацію і наступне
висушування клейстеру.
а – общий вид одновальцовой сушилки на ОАО «Машпищепрод»; б – схема
одновальцовой сушилки: 1 – большой барабан, 2 – маленький барабан, 3 –
нож, 4 – дробилка бильного типа, 5 – шнек, 6 – мерник
 Здатність крохмалю
набухати в холодній
воді без додаткового
нагрівання
використовують у
технології різних
десертів, желейного
мармеладу, здобного
тіста, що містить
ягоди, які при
відсутності
стабілізатора осідають
на дно до початку
випікання.
Розщеплений крохмаль
 виробляють шляхом обробки
полісахаридів кислотами, окиснювачами
та ін. За такого впливу відбувається
деструкція полісахаридів з утворенням
додаткових карбонільних і нових
карбоксильних груп.
 До розщеплених відносяться декстрини,
гідролізований, окиснений та
опромінений крохмаль.
а) нативний картопляний крохмаль б) окиснений Н2О2 з додаванням FeSO4
в) окиснений Н2О2 з додаванням FeSO4 г) кислотномодифікований (НCl)
Скануючі електронні мікрофотографії зерен
картопляного окисненого Н2О2 крохмалю
Розщепленому крохмалю властива:
 підвищена драглеутворювальна
здатність;
 знижена молекулярна маса їх
полисахаридів дозволяє одержувати
клейстери високої концентрації з
низькою в'язкістю;
 підвищена плівкоутворювальна
здатність.
Основні споживачі розщепленого
крохмалю кондитерська і
хлібопекарська промисловість:
 виробництво желейних
кондитерських виробів
(мармеладу, лукуму)
 приготування корпусів
цукерок
 поліпшення якості
хліба
 стабілізація морозива
Стабілізований крохмаль
 являє собою продукт хімічної
модифікації монофункціональними
реагентами з утворенням по
гідроксильним групам похідних з
простим або складним ефірним зв’язком
 Найбільш розповсюдженими
представниками цієї підгрупи
модифікованого крохмалю є
ацетильовані і фосфорильовані естери, а
також гідроксипропильовані етери.
Введення в молекулу крохмалю
вуглеводневих фрагментів
супроводжується:
 виникненням розділених між собою
гідрофобних ділянок, внаслідок чого такі
молекули стають поверхнево-активними
і набувають здатності стабілізувати
(завдяки полімерній будові) різні
дисперсні системи, зокрема емульсії
використання
 у кондитерській, харчоконцентратній
промисловості для загущення начинок цукерок,
стабілізації кремів, у виробництві борошняних
кондитерських виробів,
 приготування варення, джемів, майонезів,
соусів, підлив
 в емульсійних продуктах
 для заміни частини жиру
 у виробництві кетчупів
 для загущення начинок пирогів
 для продуктів, що піддаються заморожуванню-
відтаюванню
 Підгрупа етерів крохмалю включає
модифіковані крохмалі, в яких до
мономерів полісахаридних ланцюгів
ефірно приєднані залишки хімічних
речовин - ацетатні, фосфатні, оксіетільні
або оксіпропільні групи тощо
 Сюди ж відносяться «зшиті» крохмалі, в
яких між полісахаридними ланцюгами
введений зшиваючий їх радикал:
дикрохмальфосфати, адіпати, зшиті
епіхлоргідріном та інші.
Висновки
 Харчовий модифікований крохмаль — відносно
безпечна добавка, дозування якої
регламентується технологічними вимогами.
Критерії чистоти включають показники, які
обмежують вміст арсену, домішок відповідних
модифікуючих хімічних реагентів, а також
показники, що характеризують максимально
припустимий рівень вмісту введених при
модифікації функціональних груп
(ацетильованих, фосфатних, карбоксильних та
ін.).

модифікований крох. дистан

  • 1.
    Класифікація, отримання та використаннямодифікованого крохмалю у харчових продуктах проф. О.В. Грабовська Київ - 2015 Національний університет харчових технологій
  • 2.
    На відміну відприродного рослинного крохмалю, який вважається харчовим продуктом, модифікований крохмаль (Е 1400−1451) відноситься до харчових добавок. Ця група харчових добавок об’єднує продукти фракціонування, деструкції та різних модифікацій
  • 3.
  • 4.
  • 5.
    1. – кукурудзянийкрохмаль 2. - воскової кукурудзи 3. - картопляний 4. - пшеничний 5. - сорго 6. - цукрової кукурудзи 7. - амаранту 8. - високоамілозної кукурудзи 9. - рису
  • 6.
     Крохмаль, властивостіякого змінені в результаті спеціального оброблення, називається модифікованим.  Модифікований крохмаль одержують внаслідок фізичної, хімічної, біохімічної або комбінованої обробки природного крохмалю для зміни його властивостей.
  • 7.
    Реакційноздатними центрами вполімерних молекулах крохмалю є:  гідроксильні групи глюкозних структурних одиниць, активність яких стосовно хімічних реагентів змінюється в ряду:  СН2ОН (С6 ) > ОН при С2 > ОН при С3;  α-глікозидні зв'язки, які з'єднують глюкозні структурні одиниці в полімерні ланцюги;  кінцеві залишки D-глюкопіраноз, які виявляють відновлюючу здатність.
  • 8.
    За характером змін,що відбулись внаслідок модифікації крохмаль розділяють на дві групи:  крохмаль, при оброблені якого основною зміною є розщеплення полісахаридних ланцюгів (розщеплений крохмаль), та крохмаль, властивості якого змінені, в основному внаслідок приєднання хімічних радикалів або внаслідок сумісної полімеризації з іншими високомолекулярними сполуками (заміщений крохмаль).
  • 9.
    Для одержання модифікованогохарчового крохмалю у світовій практиці дозволено наступні п'ять видів хімічної обробки, а також їх різні комбінації: • естерифікація оцтовим і янтарним ангідридами, сумішшю ангідридів оцтової й адипінової кислот, ангідридом октенілянтарної кислоти, фосфорилілхлоридом, триметафосфатом і триполіфосфатом натрію, а також однозаміщеним ортофосфатом натрію з утворенням складноефірних похідних; • етерифікація оксидом пропилену з утворенням простих ефірів: • кислотна модифікація хлористоводневою і сірчаною кислотами з утворенням гідролізованих продуктів; • відбілювання пероксидом водню, надоцтовою кислотою, перманганатом калію або гіпохлоритом натрію; • окиснення гіпохлоритом натрію.
  • 10.
     Хімічна модифікаціянативного крохмалю з утворенням простих і складних ефірних зв'язків по вільним гідроксильним групам D- глюкопіранозних залишків дозволяє одержувати два різних типи модифікованих крохмалів: стабілізовані і зшиті.
  • 11.
    Модифікований крохмаль Розщеплені крохмаліНабухаючі крохмалі Стабілізовані крохмалі Зшиті крохмалі Гідро- лізова ні Окис- нені Декст- рини Опро- мінені Валь цевого вису- шува- ння Екст- рузій ні Складні ефіри Прості ефіри Кисло тами, фер- мен тами H2O2, KMnO4 HCLO3 KBrO3 Фосфатні, Ацетатні, октеніл янтарної к-ти Гідрок сипро пильов ані Хлор- окисом фосфору, епіхлор- гідріном, адипіно- вою к-тою
  • 12.
    Вид модифікації Основніхарактеристики Набухаючі Розчинність і диспергування без теплової обробки, набухання в холодній воді Естерифікація (ацетилювання) Підвищена прозорість і стабільність клейстеру при низьких температурах, полегшена теплова обробка Естерифікація (фосфорилювання) Підвищена прозорість і стабільність клейстеру, стійкість до заморожування - відтаювання Етерифікація октенилянтарним ангідридом Емульгуюча і стабілізуюча здатність Утворення поперечнозшитих фосфатних ефірів Підвищення в’язкості і густини. Стійкість до нагрівання, механічного впливу і кислого середовища. Збереження стабільності, уповільнення клейстеризації. Гідроксипропилювання Підвищена прозорість і стабільність клейстеру. Стійкість до заморожування-відтаювання. Полегшена теплова обробка. Зміни, які відбуваються у властивостях крохмалю в результаті хімічної модифікації
  • 13.
    Тип модифікації Основні групи Основніпідгрупи Набухання Набухаючий крохмаль Розчинний в холодній воді (інстант-крохмаль) Отриманий вальцевим висушуванням Отриманий екструзією Набухаючий в холодній воді Деполімериза ція Розщеплений крохмаль Декстрин Гідролізований кислотами Гідролізований ферментами Окиснений Стабілізація Стабілізований крохмаль Зі складноефірним зв'язком: ацетильований фосфатний З простим ефірним зв'язком: оксиалкільний Поперечне зшивання полімерних ланцюгів Зшитий крохмальКрохмаль, зшитий хлороксидом фосфору Крохмаль, зшитий епіхлоргідрином Крохмаль, зшитий адіпіновою кислотою
  • 14.
    Набухаючі крохмалі  узагальному випадку одержують нагріванням крохмальної суспензії на вальцевих сушарках за температури 1600 С в умовах, що забезпечують швидку клейстеризацію і наступне висушування клейстеру.
  • 15.
    а – общийвид одновальцовой сушилки на ОАО «Машпищепрод»; б – схема одновальцовой сушилки: 1 – большой барабан, 2 – маленький барабан, 3 – нож, 4 – дробилка бильного типа, 5 – шнек, 6 – мерник
  • 16.
     Здатність крохмалю набухатив холодній воді без додаткового нагрівання використовують у технології різних десертів, желейного мармеладу, здобного тіста, що містить ягоди, які при відсутності стабілізатора осідають на дно до початку випікання.
  • 17.
    Розщеплений крохмаль  виробляютьшляхом обробки полісахаридів кислотами, окиснювачами та ін. За такого впливу відбувається деструкція полісахаридів з утворенням додаткових карбонільних і нових карбоксильних груп.  До розщеплених відносяться декстрини, гідролізований, окиснений та опромінений крохмаль.
  • 18.
    а) нативний картоплянийкрохмаль б) окиснений Н2О2 з додаванням FeSO4 в) окиснений Н2О2 з додаванням FeSO4 г) кислотномодифікований (НCl)
  • 19.
    Скануючі електронні мікрофотографіїзерен картопляного окисненого Н2О2 крохмалю
  • 20.
    Розщепленому крохмалю властива: підвищена драглеутворювальна здатність;  знижена молекулярна маса їх полисахаридів дозволяє одержувати клейстери високої концентрації з низькою в'язкістю;  підвищена плівкоутворювальна здатність.
  • 21.
    Основні споживачі розщепленого крохмалюкондитерська і хлібопекарська промисловість:  виробництво желейних кондитерських виробів (мармеладу, лукуму)  приготування корпусів цукерок  поліпшення якості хліба  стабілізація морозива
  • 22.
    Стабілізований крохмаль  являєсобою продукт хімічної модифікації монофункціональними реагентами з утворенням по гідроксильним групам похідних з простим або складним ефірним зв’язком  Найбільш розповсюдженими представниками цієї підгрупи модифікованого крохмалю є ацетильовані і фосфорильовані естери, а також гідроксипропильовані етери.
  • 23.
    Введення в молекулукрохмалю вуглеводневих фрагментів супроводжується:  виникненням розділених між собою гідрофобних ділянок, внаслідок чого такі молекули стають поверхнево-активними і набувають здатності стабілізувати (завдяки полімерній будові) різні дисперсні системи, зокрема емульсії
  • 24.
    використання  у кондитерській,харчоконцентратній промисловості для загущення начинок цукерок, стабілізації кремів, у виробництві борошняних кондитерських виробів,  приготування варення, джемів, майонезів, соусів, підлив  в емульсійних продуктах  для заміни частини жиру  у виробництві кетчупів  для загущення начинок пирогів  для продуктів, що піддаються заморожуванню- відтаюванню
  • 25.
     Підгрупа етерівкрохмалю включає модифіковані крохмалі, в яких до мономерів полісахаридних ланцюгів ефірно приєднані залишки хімічних речовин - ацетатні, фосфатні, оксіетільні або оксіпропільні групи тощо  Сюди ж відносяться «зшиті» крохмалі, в яких між полісахаридними ланцюгами введений зшиваючий їх радикал: дикрохмальфосфати, адіпати, зшиті епіхлоргідріном та інші.
  • 26.
    Висновки  Харчовий модифікованийкрохмаль — відносно безпечна добавка, дозування якої регламентується технологічними вимогами. Критерії чистоти включають показники, які обмежують вміст арсену, домішок відповідних модифікуючих хімічних реагентів, а також показники, що характеризують максимально припустимий рівень вмісту введених при модифікації функціональних груп (ацетильованих, фосфатних, карбоксильних та ін.).