Модифицированный крахмал

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт химии и инженерной экологии

Кафедра «Химия и химические технологии»

Курсовая работа по дисциплине:

«Пищевые и биологически активные добавки»

Тема «Модифицированный крахмал»

Выполнил: Солдаткин Р.Г.

Студент гр. ТППб-1001

Проверила: Казанцева В.М.

Тольятти, 2013 год

Содержание:

Введение

1. Сферы применения модифицированного крахмала

2. Процесс модификации крахмала

3. Способы модификации

4. Модифицированный крахмал в роли пищевых добавок

Заключение

Список литературы

Введение

Жителям современного мегаполиса практически не доступны продукты питания, в составе которых не было бы загустителей и стабилизаторов. Гуаровая камедь, а также другие сорта камеди, подвергшийся модификации крахмал, желатин, агар, пектин - вот те добавки из группы «Е», которые можно встретить чаще всего в продуктах питания.

Модифицированный крахмал и крахмал полученный из генномодифицированного сырья это абсолютно разные термины. Согласно ГОСТ Р 51953-2002 «Крахмал и крахмалопродукты», модифицированными крахмалами называют крахмалы, свойства которых направлено изменены в результате физической, химической, биохимической или комбинированной обработки.

Никакого отношения к генной инженирии модифицированные крахмалы не имеют. Модифицированных крахмалов, разрешенных в Российской Федерации к применению при производстве пищевых продуктов, согласно СанПиН 2.3.2.560-96, насчитывается около 20 видов.

Крахмалы по своим технологическим функциям играют роль стабилизатора, загустителя, наполнителя и эмульгатора. Они имеют выраженную водосвязывающую способность, которая проявляется в результате термообработки при развитии процесса клейстеризации. Нативные крахмалы способны к образованию клейстеров, которые имеют ряд недостатков: они чувствительны к действию температур, склонны к синерезису, недостаточно стабильны при хранении. Поэтому для создания крахмалов, обладающих наилучшими функционально-технологическими свойствами, их подвергают направленным изменениям.

Добиваясь таким образом понижения или повышения температуры клейстеризации; понижения или повышения вязкости клейстера; повышения растворимости в холодной воде; появления эмульгирующих свойств; снижения склонности к ретроградации; устойчивости к синерезису, кислотам, высоким температурам, циклам оттаивания-замораживания.

В России производить и продавать продукты питания можно с более чем 20-ю разновидностями модифицированных крахмалов в составе.

На данный момент допускаются к использованию в пищевой промышленности следующие виды крахмалов группы «Е», подвергшихся модификации:

1400 - термически обработанный,

1401 - обработанный кислотой,

1402 - обработанный щёлочью,

1403 - отбеленный крахмал,

1404 - окисленный крахмал,

1405 - обработанный ферментными препаратами,

1410 - монокрахмалфосфат,

1411 - дикрахмалглицерин,

1412 - дикрахмалфосфат,

1413 - фосфатированный дикрахмалфосфат,

1414 - ацетилированный дикрахмалфосфат,

1420 - ацетатный,

1422 - ацетилированный дикрахмаладипат,

1423 - дикрахмалглицерин ацетилированный,

1440 - оксипропилированный,

1442 - дикрахмалфосфат оксипропилированный,

1443 - дикрахмалглицерин оксипропилированный,

1450 - натриевой соли и крахмала октенилянтарной кислоты эфир,

1451 - ацетилированный окисленный.

1. Сферы применения модифицированного крахмала

крахмал модифицированный пищевой

Для изготовления мясных продуктов и колбас бюджетного ценового сегмента, которые производятся из второсортного сырья. В данном случае крахмал необходим для связывания и удержания свободной влаги, выделение которой производится при нагреве.

Для изготовления кетчупов, соусов и майонезов в роли загустителя.

Для изготовления йогуртов и различных молочных напитков в роли загустителя.

Для улучшения внешнего вида и качества тортов, десертов и хлебобулочных изделий.

Использование крахмалов, подвергшихся модификации, в мясной промышленности необходимо по той причине, что предприятия этой отрасли часто берут на переработку низкокачественное сырье, которое не обладает требуемыми функциональными характеристиками. Ухудшение качества мясного сырья происходит тогда, когда продукция была многократно заморожена либо длительно хранилась. В результате снижается показатель ВСС, отвечающий за водосвязывающую способность. К низкокачественному можно отнести и такое мясное сырье, которое содержит большой процент соединительной ткани.

Еще одна причина применения в мясном производстве модифицированного крахмала -- экономическая. Так, стоимость крахмального порошка меньше в 3 - 3,5 раз в сравнении с говядиной второго сорта. Если сравнивать цену крахмала с соевым изолятом, то она окажется ниже более чем в 2 раза.

2. Процесс модификации крахмала

1) Смешивание природного крахмала с водой

2) Ввод химических компонентов для химической модификации

3) Физическая модификация - сушка на вальцевой сушилке

4) Измельчение в готовый продукт

Вальцевые сушилки являются основным агрегатом для производства б-крахмала. Они бывают двух типов: с одним барабаном и двух барабанные. Сушилка состоит из сушильного барабана (одного или двух, в зависимости от назначеним и модели сушилки), распределительных валков, рамы и механизмов привода. Барабан сушилки обогревается изнутри посредством заполнения его паром. Барабаны сушки выполнены из особых сплавов с высокой теплопроводностью, имеющих твердую и гладкую поверхность, позволяющую легко соскабливать распределенный на ней высушенный материал. Такой способ нагрева паром позволяет равномерно распределить температуру по всей поверхности барабана и обеспечить одинаково качественную обработку продукта на всем барабане. Барабан сушилки нагревается изнутри паром, а материал во время вращения барабана распределяется вальцами с заданными параметрами и сушится на его рабочей поверхности. Короткое время воздействия на материал высокой температуры исключает его разрушение. Специальная вытяжная воронка сверху сушилки удаляет испарения образующиеся процессе работы. Далее высушенный материал в виде плёнки соскабливается специальным лезвием и отправляется на измельчение и упаковку.

3. Способы модификации

Реакционноспособными центрами в полимерных молекулах крахмалов являются: а) гидроксильные группы глюкозных структурных единиц, активность которых по отношению к химическим реагентам изменяется в ряду: ОН при С6> ОН при С2 > ОН при С3; б) а-гликозидные связи, соединяющие глюкозные структурные единицы в полимерные цепи; в) концевые остатки D-глюкопираноз, обладающие восстанавливающей способностью.

По изменениям, происходящим в нативных крахмалах, можно выделить четыре основных типа модификаций, позволяющих путем физических или химических воздействий получить различные виды модифицированных крахмалов (табл. 1).

Предварительно клейстеризованный крахмал. Его получают путем клейстеризации крахмальной суспензии, помещаемой между двумя обратновращающимися горизонтальными цилиндрами, которые нагреваются паром, последующего высушивания в виде тонкой пленки и измельчения в порошок. Этот крахмал может быть получен также распылительной сушкой крахмального клейстера. Отличительной особенностью этого крахмала является способность к быстрой регидратации в воде, что дает возможность использовать его в качестве загустителя в пищевых продуктах без нагревания (например, в пудингах, начинках и т. п.).

Основные виды модифицированных крахмалов (табл.1)

Набухающие крахмалы. Инстант-крахмалы, т. е. крахмалы, способные растворяться в холодной воде, получают путем физических превращений, не вызывающих существенной деструкции крахмальных молекул. В общем случае их получают нагреванием крахмальной суспензии в условиях, обеспечивающих быструю клейстеризацию и последующее высушивание клейстера, в связи с чем эти крахмалы называют также преклейстерными. Такие условия достигаются при вальцовой сушке или экструзии.

Инстант-крахмалы используются, например, в пудингах быстрого приготовления.

Крахмалы, набухающие в холодной воде, получают термообработкой нативного кукурузного крахмала в 75-90%-м этаноле при температуре 150-175°С в течение 1,5-2,0 ч, или высушиванием крахмальной суспензии в распылительной сушилке.

Основой для получения растворимых и набухающих крахмалов могут служить как нативные, так и химически модифицированные. В последнем случае получаемые набухающие крахмалы сохраняют свойства, достигнутые при химической модификации, например, проявляют устойчивость в кислой среде, стабильность в циклах замерзания и оттаивания.

Способность крахмалов набухать в холодной воде без дополнительного нагревания используют в технологии различных десертов, желейного мармелада, сдобного теста, содержащего ягоды, которые в отсутствие стабилизатора оседают на дно до начала выпечки.

Расщепленные крахмалы. Они представляют собой продукты, имеющие, вследствие физических или химических воздействий, более короткие (по сравнению с нативными крахмалами) молекулярные цепи. К этой группе относятся декстрины, продукты кислотного или ферментативного гидролиза, а также окисленные крахмалы.

Декстрины (Е1400) получают при сухом нагревании нативных крахмалов в присутствии кислотных катализаторов или без них. В зависимости от условий термообработки образуются белые или желтые декстрины.

Гидролизованные крахмалы получают обработкой крахмальных суспензий растворами кислот или гидролитических ферментов амилаз. Состав и свойства таких крахмалов зависят от условий гидролиза.

Основная область использования этих крахмалов - кондитерские изделия: пастила и желе, жевательные резинки.

Состав и свойства окисленных крахмалов определяются выбором окислителей, в качестве которых могут использоваться Н2О2, КМnО4, НСlО3, КЮ4 и некоторые другие. Как и кислоты, окисляющие агенты приводят к образованию крахмалов с более короткими молекулярными цепями.

В зависимости от условий, окислению могут подвергаться как первичные, так и вторичные группы глюкопиранозных структурных единиц:

Их используют для стабилизации мороженого, при производстве мармеладов, лукума, а также в хлебопечении. Разбавленные растворы высокоокисленных крахмалов сохраняют прозрачность в течение длительного хранения, что делает их ценными добавками при приготовлении прозрачных супов.

Стабилизированные крахмалы. Они представляют собой продукты химической модификации монофункциональными реагентами с образованием по гидроксильным группам производных с простой или сложной эфирной связью. Такие производные, несмотря на невысокую степень замещения гидроксильных групп (0,002-0,2), отличаются отнативных крахмалов значительно меньшей склонностью к межмолекулярным ассоциациям и получили название стабилизированных.

Основные виды модифицированных крахмалов этой группы, а также их отличительные свойства представлены в табл. 2.

Таблица 2. Этерифицированные пищевые крахмалы

Сложные эфиры крахмалов получают реакцией этерификации между спиртовыми группами молекул крахмала и ацилирующими или фосфорилирующими агентами. В качестве ацилирующих агентов обычно используют ангидриды карбоновых кислот.

При получении эфира крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты процесс осуществляют в две стадии. Первоначально в молекулу янтарной кислоты вводят углеводородный радикал с образованием 1-октенилпроизводного, которое затем взаимодействует с молекулой крахмала, что приводит к образованию моноэфира с низкой степенью замещения гидроксильных групп.

Введение в молекулу крахмала углеводородных (алкенильных) фрагментов сопровождается возникновением разделенных между собой гидрофобных участков. Вследствие этого такие молекулы становятся поверхностно-активными и приобретают способность, концентрируясь на границах раздела фаз, образовывать, а также стабилизировать (благодаря полимерному строению) различные дисперсные системы, в частности эмульсии.

Простые эфиры крахмалов для пищевых целей получают взаимодействием нативного крахмала с окисью пропилена до степени замещения гидроксильных групп, соответствующей 0,02-0,2. По своим свойствам гидроксипропилкрахмалы (Е1440) аналогичны ацетилированным модификациям, имеют пониженную температуру гелеобразования, повышенную прозрачность клейстеров, такую же устойчивость к ретроградации.

Сшитые крахмалы. Большинство модифицированных пищевых крахмалов относится к подгруппе сшитых. Поперечное сшивание отдельных крахмальных молекул между собой происходит в результате взаимодействия их гидроксильных групп с бифункциональными реагентами.

Для пищевых целей используют, главным образом, три вида межмолекулярно-сшитых крахмалов - дикрахмальные эфиры фосфорной и адипиновой кислот, а также дикрахмалглицерины:

В большинстве сшитых пищевых крахмалов содержится не более одной поперечной связи на каждую тысячу глюкопиранозных остатков, что оказывается достаточным для значительного изменения свойств модифицированных крахмалов по сравнению с исходными. Крахмалы этой подгруппы имеют пониженную скорость набухания и клейстеризации, что создает эффект пролонгированного действия. Клейстеры поперечно-сшитых крахмалов являются более вязкими, имеют "короткую" текстуру, устойчивы к различным внешним воздействиям - высоким температурам, длительному нагреванию, низким рН, механическим нагрузкам.

Устойчивость к подкислению и физическим воздействиям пропорциональны количеству поперечных связей.

Благодаря таким свойствам, сшитые крахмалы особенно эффективны в пищевых технологиях, включающих продолжительную термическую обработку, интенсивные механические воздействия, а также в технологиях, где требуется пролонгирование процессов набухания крахмальных гранул, повышения вязкости и формирования текстуры. К таким технологиям относятся: получение экструдированных продуктов, консервирование методом стерилизации, различные выпечки (например, выпечка открытых пирогов с фруктовыми начинками), производство консервированных супов и т.п.

4. Модифицированные крахмалы как пищевые добавки

Е1400 - Декстрин

Декстрин (пищевая добавка E1400) - полисахарид, отлично растворимый даже в холодной воде. Его получают путем термической обработки кукурузного или картофельного крахмала. Кроме того, декстрин образуется у человека во рту при пережевывании, под влиянием альфа-амилазы на крахмал. В зависимости от вида катализатора декстрины могут быть кислотные или квасцовые. Кроме того, они разделяются на три группы по цвету: белые, палевые и желтые декстрины. А в зависимости от своих химико-физических показателей декстрины делятся на три сорта: высший, первый и второй. В пищевой промышленности декстрин используется в качестве стабилизатора, загустителя, связующего компонента. Благодаря высокой растворимости в холодной воде, он используется как носитель активных ингредиентов пищевых порошков и красящих веществ. Стоит заметить, что весь процесс хлебопечения имеет основной задачей превращение нерастворимого крахмала в хорошо усваиваемые организмом декстрины. Другие применения декстрина: - используется для приготовления различных клеящих средств в текстильной, легкой, спичечной, полиграфической обувной промышленностях; - в литейном производстве, как вещество для скрепления формовочного песка; - в стекольной промышленности, при производстве стеклянных волокон - для шлифования нитей непосредственно после их образования; - в легкой промышленности, для повышения густоты красок; - применяется в производстве водостойкой керамики.

Е1404 - Крахмал, обработанный щелочью

Крахмал, обработанный щелочью (пищевая добавка E1404) - белый порошок, полученный путем обработки растворенного или нативного крахмала гипохлоритом натрия, с примесью пероксидных групп и солей. Окисляясь слишком глубоко возможно образование деальдегидкрахмала или дикарбоксил крахмала, которые в отличии от крахмала, обработанного щелочью, не имеют разрешение на использование в пищевой промышленности. Имеет склонность к ретроградации, образуя при кипячении клейстер, а не гель. В организме человека расщепляется и легко усваивается, как крахмал нативный, считается нетоксичным. Допустимая суточная доза не определена. В пищевой промышленности такой крахмал используется в качестве загустителя, связующего агента, носителя активных веществ, улучшителя хлебобулочных изделий. Добавляется в консервированные овощи и грибы, консервированную рыбу (сардины, скумбрия). Используется при производстве ароматических йогуртов и некоторых кисломолочных продуктов после ферментации. В хлебобулочной продукции, окисленные крахмалы улучшают качество муки, повышая ее гидрофильные свойства, а так же усиливая те процессы, которые изменяют белки клейковины в тесте. Тем самым, улучшается формооустойчивость и структурно-механические свойства мякиша, хлеб медленнее черствеет. Другие применения крахмала, обработанного щелочью: - в полиграфической промышленности, для поверхностной обработки бумаги и картона.

Е1422 - Дикрахмаладипат ацетилированный

Пищевая добавка E1422 (Дикрахмаладипат ацетилированный) представляет собой модифицированный крахмал, т.е. пищевой крахмал, у которых одна или более начальных характеристик изменены путём специальной обработки. Дикрахмаладипат ацетилированный это крахмал, модифицированный при помощи ангидридов уксусной кислоты и адипиновой кислоты. Благодаря этому он может противостоять высоким температурам.

Пищевая добавка E1422 представляет собой белый, или почти белый порошок, не имеющий запаха. Такие порошки могут состоять из гранул, из хлопьев аморфного порошка или грубых частиц. Все зависит от метода сушки. В случае если крахмал обработан нагреванием в присутствии кислоты или щёлочи, изменением является незначительная дефрагментация. При отбеливании крахмала, по существу, происходит только изменение цвета.

Пищевая добавка E1422 и модифицированные крахмалы в целом не являются генно-модифицированным продуктом. Сам крахмал и его модификации могут содержать только следы, отдельные незначительные фрагменты измененной ДНК, если он был произведен из генно-модифицированного сырья.

В пищевой промышленности добавка Е1422 применяется в качестве загустителя, наполнителя, стабилизатора и эмульгатора. Активно используются в производстве кисломолочных продуктов, таких как йогурты, молочные напитки и пр. Так же добавка Е1422 применяется в производстве соусов, маринованных огурцов, корнишонов, консервированных фруктов. Модифицированные крахмалы применяют для производства мясных продуктов низкой стоимости из сырья второго сорта, для связывания свободной влаги, выделяемой при нагреве.

Встречается информация что модифицированные крахмалы наносят вред поджелудочной железе и могут вызывать опасное заболевание -- панкреонекроз.

В то же время для добавки Е1422 не установлено предельных норм потребления и она разрешена для использования в пищевой промышленности большинства стран как добавка, безопасная для здоровья человека.

Е1442 - Дикрахмалфосфат оксипропилированный

Гидроксипропилен-крахмала фосфат (пищевая добавка Е1442) относится к ряду модифицированных крахмалов (не путать с генно-модифицированными). Данный вид модифицированных крахмалов используется при производстве продуктов питания в качестве эмульгатора и загустителя.

Добавка Е1442, как и все модифицированные крахмалы, представляет собой обычный пищевой крахмал со специально измененными первоначальными характеристиками. Молекулярная формула оксипропилированного дикрахмалфосфата: C3H8O2·xH3O4P·x. По своим физическим свойствам, добавка Е1442 представляет собой зернистый порошок белого, с небольшим желтым оттенком, цвета.

Получают добавку Е1442 путем этерификации крахмала с триметафосфатом натрия или оксихлоридом фосфора в сочетании с этерификацией пропиленоксидом. В ходе получения добавки Е1442 происходит «сшивание» отдельных групп крахмала, в результате чего данный модифицированный крахмал обладает лучшими свойствами при замораживании - размораживании продуктов, придает им более равномерный цвет, а также является более стабильным в щелочных и кислых средах.

Добавка Е1442 перерабатывается в организме человека как и обычный крахмал - подвергается гидролизу в желудочно-кишечном тракте с превращением в глюкозу, которая, в свою очередь усваивается организмом. В ходе гидролиза крахмала в организме человека образуются промежуточные продукты - декстрины, относящиеся к классу полисахаридов. При чрезмерном употреблении крахмала происходит замедление переработки пищи в кишечнике человека, что может приводить к вздутию живота, тошноте, остановке желудка.

В пищевой промышленности крахмал Е1442 применяется большей частью в молочных продуктах: йогуртах, молочных десертах, мороженом. Кроме этого, добавка Е1442 часто встречается в составе различных соусов и майонезов.

Эмульгатор Е1442 входит в перечень разрешенных пищевых добавок в Российской Федерации, Украине, США, Австралии, Новой Зеландии и многих других странах мира.

Е1450 - Крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты эфир

Добавка Е1450 представляет собой эфир крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты и относится к группе модифицированных крахмалов.

В пищевой промышленности данная добавка применяется в качестве стабилизатора, эмульгатора или загустителя.

Добавка Е1450 - это модифицированный крахмал, цепи которого, связанны с октенилянтарной кислотой в форме полуэфира. Свободные карбоксильные группы присутствуют, в этом веществе в виде солей натрия.

По своим физическим свойствам крахмал Е1450 представляет собой белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде и нерастворимый в спиртах. Обладает эмульгирующими и пеностабилизирующими свойствами.

Получают данный вид крахмала путем этерификации растительного крахмала октилянтарной кислотой (октилсукцинангидридом). После данной обработки, полученный продукт промывают и высушивают.

Подтвержденной информации о вреде добавки Е1450 нет, поэтому можно предположить, что данная добавка усваивается организмом человека, как и обычный крахмал. Попадая в желудочный тракт крахмал подвергается гидролизу, в ходе которого превращается в глюкозу. Глюкоза, в свою очередь, является основным источником энергии в организме.

Согласно директиве Европейского парламента № 95/2/EC от 20 февраля 1995 года, добавка Е1450 разрешена для применения в детском питании с допустимой нормой 50 г/кг готового продукта.

В пищевой промышленности добавка Е1450 применяется в самых разнообразных продуктах: молочная и кисломолочная продукция, сыры, соусы, кондитерские изделия, полуфабрикаты, газированные напитки и др. Но наиболее часто добавку Е1450 можно встретить в майонезах. Благодаря своим эмульгирующим свойствам, крахмал Е1450 придает однородность и густоту готовому продукту.

Добавка Е1450 входит в перечень разрешенных пищевых добавок в Российской Федерации, Украине, странах Европейского Союза.

Заключение

Таким образом, исходя из данного материала, делаем вывод, что модифицированный крахмал для здоровых людей не опасен. Такой крахмал широко используется в пищевой промышленности, и его разумное количество не может испортить вкусовые качества продукта. При этом производитель в случае использования модифицированного крахмала обязан указать его наличие в составе продукта.

Список литературы

1. Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. - М.: Медицина, 1998. .

2. Голубев В.Н. Основы пищевой химии. - М.: Биофармсервис, 1997.

3. Нечаев А. П., Попов М. П., Траубенберг С. Е. и др. Пищевая химия ч. 2 - М.: ИК МГУПП, 1998.

4. Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов / Под ред. И. М. Скурихина, В. А. Тутельяна. - М.: Брандес-Медицина, 1998.

5. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. Пищевая химия.

Размещено на Allbest.ru