Особенности, полезные свойства и химический состав крахмала. Крахмал - что это такое? Виды и применение продукта

Крахмал (C 6 H 10 O 5) n –полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света при фотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам. Представляет собой безвкусный аморфный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Под микроскопом видно, что это зернистый порошок; при сжатии порошка крахмала он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц.

Состав крахмала

С чисто научной точки зрения крахмал – это большое количество простых сахаров, собранные в длинные и иногда разветвленные цепи. Основной единицей одной такой цепи является глюкоза, та самая, которая в организме человека играет роль источника энергии.

Каждая длинная цепочка может многократно изгибаться, извиваться и складываться, в результате чего образуются микроскопические гранулы, напоминающие зерна муки. На самом деле, мука – это тоже смесь крахмала и некоторых сопутствующих веществ. Если крахмал потереть между пальцами или сжать комок его в ладони, можно услышать характерный скрип. Этот звук создаётся при трении крупиц друг о друга: они достаточно тверды и не разрушаются при таком воздействии. В природе, в организмах растений, он образуется при последовательном соединении большого числа молекул глюкозы. А глюкоза перед этим синтезируется из воды и углекислого газа.

Для большинства растений крахмал – главный аккумулятор энергетических ресурсов. Именно поэтому его активное запасание происходит в семенах, клубнях и корнях. Состав пшеничного или кукурузного зерна более чем наполовину — крахмал.

Физически он представляет собой белый безвкусный порошок без запаха, нерастворимый в воде. Однако при попадании в воду он образует многочисленные коллоидные частицы, при большой концентрации создающие густую вязкую массу. Её называют клейстером. Благодаря тому, что крахмал в больших количествах запасается растениями, его достаточно просто получить уже в готовом виде, нежели синтезировать заново. С этим связаны промышленные методы получения крахмала.

Способы получения

Для производства крахмала в промышленных масштабах используется множество растений. В их перечень, безусловно, входят: пшеница, кукуруза, картофель, рис, ячмень, горох. А также такие экзотические растения, как батат и маниока. Кукуруза содержит 56,9 % крахмала. Для получения крахмала кукуруза замачивается в горячей воде, содержащей серу. Затем посредством грубого и мягкого помола разделяются зародыш, клетчатка и крахмал.

Для удаления всех следов протеина кукурузный крахмал промывается в гидроциклонах. Кукурузный крахмал применяется в кондитерской промышленности, в консервном производстве, а также в производстве бумаги. Клубень картофеля содержит 20% крахмала. Картофель очищается, измельчается на скоростных картофелетерках, затем полученная кашица высушивается и расфасовывается. Производится также и сырой картофельный крахмал, в который для сохранности добавляют диоксид серы. Картофельный крахмал используют в приготовлении киселей, супов, соусов, сосисок и других колбасных изделий, кондитерских кремов.

Также он применяется в текстильной, бумажной, полиграфической промышленности. Также производится рисовый крахмал (применяется в приготовлении белых соусов и различных пудингов); пшеничный крахмал (применяется в хлебопекарной и кондитерской промышленности, для производства рахат-лукума и многого другого); тапиоковый крахмал (вырабатывается из клубней маниоки); сорговый крахмал и амилопектиновый крахмал.

Функции в организме

Единственная роль крахмала в рационе человека – превращение в глюкозу для получения дополнительной энергии. Этот процесс начинается уже в тот момент, когда крахмалистая пища попадает в ротовую полость. На этом этапе слюна окружает молекулы крахмала, воздействуя на них, так возникает продукт расщепления – мальтоза, более простой углевод. Затем новое вещество попадает в тонкую кишку, где проходит очередные трансформации и превращается в глюкозу. И только после этого организм поглощает глюкозу (стенками кишечника), вещество попадает в кровь и уже по сосудам передвигается по всему организму, снабжая каждую клетку энергией.

Меж тем организм не способен использовать за один «присест» сразу всю порцию глюкозы, полученной из крахмалов. Лишнее хранится в виде гликогена в тканях печени и мышц. И когда организм переживает упадок сил, гликоген приходит ему на помощь.

Суточная потребность в крахмале

Как уже было сказано выше, крахмал под воздействием кислоты гидролизуется и превращается в глюкозу, которая является основным источником энергии для нашего организма. Поэтому, чтобы чувствовать себя хорошо, человек обязательно должен съедать некоторое количество крахмала. Вам достаточно просто употреблять каши, хлебобулочные и макаронные изделия, бобовые (горох, фасоль, чечевицу), картофель и кукурузу. Также, хорошо добавлять в пищу хотя бы незначительное количество отрубей! По медицинским показаниям, суточная потребность организма в крахмале составляет 330-450 грамм.

Потребность в крахмале возрастает: поскольку крахмал является сложным углеводом, его употребление оправдано в том случае, если человеку предстоит длительная работа, во время которой отсутствует возможность частого питания. Крахмал, постепенно трансформируясь под воздействием желудочного сока, выделяет необходимую для полноценной жизнедеятельности глюкозу.

Потребность в крахмале снижается:

• При различных заболеваниях печени, связанных с нарушением расщепления и усвоения углеводов.
• При малых физических нагрузках. В этом случае крахмал способен преобразовываться в жир, который откладывается «прозапас».
• В случае с работой, требующей немедленного поступления энергии. Крахмал же преобразуется в глюкозу только спустя какое-то время.

Усваиваемость крахмала

В связи с тем, что крахмал является сложным полисахаридом, который под воздействием кислот способен полностью преобразовываться в глюкозу, то и усваиваемость крахмала приравнивается к усваиваемости глюкозы.

Признаки нехватки крахмала в организме:

• Слабость
  Быстрая утомляемость
  Частые депрессии
  Снижение иммунитета
  Снижение полового влечения.

Признаки избытка крахмала в организме:

• Частые головные боли
  Избыточная масса тела
  Снижение иммунитета
  Раздражительность
  Проблемы с тонким кишечником
  Запоры

Применение

А вот используется крахмал в пищевой промышленности не менее широко, чем в природе. Он является необходимым ингредиентом при приготовлении различных киселей, соусов, кремов, колбас и выпечки. В подавляющем большинстве сосисок и колбасных изделий содержится крахмал для придания им более плотной консистенции.

Наиболее часто в кулинарных целях этот компонент используется для загущения продукта и связывания части жидкости в нём. Например, при приготовлении желе или майонеза. Для этого чаще используют модифицированный крахмал.

Применение крахмала в кулинарии — не единственная форма его использования. Из него изготовляют этанол, патоку и различные клея. В огромных объёмах крахмал используется целлюлозной промышленностью. Порошок служит для наполнения и обработки бумаги. Также его используют для обработки тканей и другой текстильной продукции. В сумме текстильная и целлюлозная промышленность потребляют больше крахмала, чем пищевая.

Использование в кулинарии

Картофельный крахмал используют при приготовлении разнообразной выпечки и киселей. К тому же он является загустителем для соусов и кремов. Еще крахмал можно добавлять в фарш, чтобы он лучше держал форму.

Характеристика популярных крахмалистых продуктов

Хлеб

Особенно полезный – из муки грубого помола и ржаной. В обеих вариантах есть витамины группы В, Е, клетчатка, а также широкий спектр полезных минералов. В белом хлебе также есть много питательных веществ, необходимых организму, но количество клетчатки в этом продукте значительно ниже.

Некоторые люди отказываются от хлебобулочных изделий, боясь набрать лишние килограммы. Меж тем, нельзя полностью вычеркивать из своего меню этот продукт, так как вместе с ним человек лишает себя многих полезных элементов. Кстати, полезным является только свежий хлеб, который хранится при комнатной температуре.

Злаки

Цельнозерновые крупы – кладезь железа, клетчатки, протеинов, витаминов группы В. Среди наиболее полезных – крупы из овса, ячменя, рожи. Продукты из зерновых – превосходный вариант для приготовления питательного и полезного завтрака. Помимо этого, не стоит забывать о ячмене, кукурузе и других зерновых, которые также считаются важными для организма.

Рис

Рис и пища из него – отличный выбор среди крахмалистых вариантов. Этот злак обеспечит энергией и при этом практически не содержит жира.

Существуют разные сорта риса, и все они полезны для человека, так как содержат витамины, клетчатку и белок. Этот продукт можно употреблять как в виде горячих блюд, так и холодных закусок. Но дабы он был по-настоящему полезным, лучше повторно не подогревать приготовленное блюдо, а если понадобится, то между разогревами хранить в холодильнике, что убережет от размножения вредных бактерий. Но при любых обстоятельствах готовое рисовое блюдо нельзя хранить дольше 24 часов. А во время повторного разогревания на протяжении 2 минут держать в температуре около 70 градусов по Цельсию (можно над паром).

Макаронные изделия

Лучше отдавать предпочтение тесту, приготовленному из твердых сортов пшеницы и воды. Оно содержит железо и витамины В-группы. Еще более полезными являются макароны из цельнозерновой основы.

Сочетание с другими веществами и усвоение

Существует 10 основных пищевых сочетаний, из которых 4 являются хорошими и 6 плохими.

Хорошими сочетаниями являются:

• белок-жир
• крахмал-жир
• сахар-свободные кислоты
• жир-свободные кислоты.

Плохие сочетания:

• белок-крахмал
• белок-сахар
• белок-свободные кислоты
• крахмал-сахар
• крахмал-свободные кислоты
• жир-сахар.

Переваривание продуктов питания, содержащих как белки, так и жиры, например, сыр, молоко и орехи, требует больше времени, чем переваривание богатой белком пищи с незначительным содержанием жира. Изобилие свежих неприготовленных листовых овощей нейтрализует этот эффект. Молоко всегда следует пить медленно и не смешивать с другими продуктами питания.

Крахмалистая пища хорошо сочетается с маслами и жирами, например, картофель или зерновые со сливочным или растительным маслом.

Добавление кислоты, такой как лимонная кислота (лимонный сок), делает жир более легко усваиваемым. Кислые масляные соусы хорошо сочетаются с овощами, но не с пищей, богатой крахмалом или белком. Нельзя сочетать пищу, богатую крахмалом с пищей, богатой белком. Крахмалистые продукты питания, например картофель, зерновые, спагетти, макароны, хлеб и рис не сочетаются с продуктами богатыми белком. Например, молочные продукты, соевые продукты, яйца, мясо, рыба, орехи и бобовые. Рис и бобовые образуют приемлемое сочетание.

Не смешивайте картофель и зерновые с уксусом, кислыми корнишонами, фруктами, помидорами, кислой капустой и т.д. Спагетти или макароны сочетаются с помидорами, но не с сыром или мясом. Дрожжевой хлеб представляет собой сочетание крахмал-кислота и поэтому труден для переваривания. Промышленные соусы очень кислые, никогда не употребляйте их.

Овощи хорошо сочетаются с крахмалосодержащей или богатой белком пищей. Для большинства людей все бобовые трудны для переваривания и плохо сочетаются. Только люди с крепкой здоровой пищеварительной системой могут хорошо переваривать бобовые и сочетать арахис, бобы, фасоль и горох как крахмал. Ешьте их в сочетании с листовыми овощами. Сочетайте проросшие зерновые, бобовые и семена как крахмалосодержащую пищу или крахмалосодержащие овощи. Сочетайте побеги как овощи.

Как выбрать и хранить крохмал?

При покупке картофельного крахмала в первую очередь смотрите на дату изготовления. Обязательно проверьте, чтобы упаковка была цельной, так как в противном случае качество продукта значительно пострадает. Посмотрите на консистенцию картофельного крахмала, в нем не должно быть комков и затвердений. Если есть возможность, разотрите порошок между пальцами, должен быть слышен скрип. В герметичной упаковке в сухом помещении картофельный крахмал будет сохранять свои потребительские качества в течение 5-ти лет.

Применение в промышленности

В мире наибольшее применение крахмал нашёл в целлюлозно-бумажной промышленности, насчитывая миллионы метрических тонн ежегодно .

В пищевой промышленности крахмал используется для получения глюкозы, патоки, этанола, в текстильной – для обработки тканей, в бумажной – в качестве наполнителя. Кроме того, крахмал входит в состав большинства колбас, майонеза, кетчупа и других продуктов.

Модифицированный крахмал является основным компонентом клея для обоев.

Применяется в фармацевтической промышленности в качестве наполнителя таблетированных форм лекарственных препаратов, некоторых лекарственных капсул, декстраны (декстрины) используются для приготовления ряда инфузионных растворов для внутривенных вливаний (гемодез, полиглюкин, реополиглюкин и т. д.).

Использование в косметологии

Полезные свойства крахмала используются и в домашней косметике. К примеру, людям, у которых чувствительная кожа, рекомендуется умываться водой с крахмалом. Есть рецепты с крахмалом, которые подходят для сухой и жирной кожи, а также для борьбы с морщинами и расширенными порами. Картофельный крахмал действует, как отбеливающее средство, которое позволяет уменьшить проявление веснушек и пигментных пятен. Продукт помогает справиться с шелушением, дряблостью и стянутостью кожи. Крахмал удаляет блеск на лице, так как он снижает деятельность сальных желез.

Применение в быту

Процесс крахмаления заключается в том, что одежду, кружево, постельное белье или какие-то другие вещи полощут в воде, в которой разведен крахмал. Когда вещи высыхают, на их поверхности образуется тонкая пленка, проникающая в структуру ткани. Она делает ткань более плотной и немного хрустящей. В итоге одежда держит форму, не мнется, становится более жесткой. К тому же грязь, которая остаются на ткани в процессе носки, легче смыть, потому что крахмал не дает загрязнениям сильно впитаться в волокна.

Один недостаток у этого метода все-таки есть. Если накрахмалить одежду, то она меньше пропускает воздух. По этой причине крахмалили только некоторые части гардероба: воротники, манжеты, чепчики, поварские и пекарские колпаки, передники и т.п. Довольно часто крахмалили занавески и скатерти.

Основные принципы

Для того чтобы уметь накрахмаливать ткань, необходимо вначале разобраться, из чего готовят раствор. А готовят его всего из двух ингредиентов: вода и непосредственно крахмал.

В магазинах продается чаще всего крахмал из картофеля, из риса, пшеницы и кукурузы. Между ними есть небольшая разница, о которой знают кулинары, но она не слишком существенна для нашей процедуры. В России для накрахмаливания применяли и применяют преимущественно картофельный продукт. Он имеет ярко-белый, иногда даже отдающий голубизной цвет и очень хорошо густеет. Кукурузный крахмал, для примера, густеет хуже.

Прежде чем накрахмалить любую ткань, ее следует постирать и хорошо прополоскать, а затем уже опускать в раствор. Можно накрахмалить слегка влажное белье, а можно сухое, главное, чтобы крахмальный раствор пропитал материю.

1. Мягкое крахмаление. Самый слабый раствор приготавливается для белья, белоснежных блузок и легких платьев. Нам не нужно накрахмаливать их до очень жесткого состояния, поскольку вещами будет некомфортно пользоваться.

Заваривают раствор следующим образом:

• берут крахмал из расчета 1 чайная ложка на литр;
• насыпают его в стакан и разводят холодной водой. Надо размешивать до тех, пока не исчезнут комки;
• кипятят необходимое количество воды, и влить в нее, постоянно помешивая, растворенный крахмал.

Получилась смесь, в которой мы будем накрахмаливать ткань. Ее надо охладить и проверить концентрацию. Должна получиться жидкость без комочков, чуть плотнее, чем вода, немного скользкая. Прополощите в этой жидкости постельное белье или другие вещи, которые вы хотите слегка накрахмалить. Можно замочить ткань на несколько минут, что она как следует пропиталась, а затем отжать.

Сильно выкручивать одежду не надо. Отожмите ее и встряхните, чтобы расправить складки. Нельзя пересушивать накрахмаленные вещи, потому что потом будет сложно их гладить.

2. Среднее крахмаление

Средний способ используется, если вы хотите накрахмалить:

• столовое белье (скатерть, столовую салфетку);
• кружево;
• мужскую рубашку;
• чехлы для мебели.

Раствор приготавливают точно так же, как и в мягком методе, только крахмала берут больше: столовую ложку без горки или две чайные ложки на литр воды. Готовая жидкость получится полупрозрачной и однородной. Ее всегда можно развести теплой водой, если вы случайно насыплете много крахмала, и субстанция будет чересчур густой.

3. Жесткое крахмаление. К жесткому способу прибегают, если надо накрахмалить подъюбник, который должен удерживать несколько юбок сверху, или сделать особо жесткими и стойкими воротник с манжетами, какой-то элемент декора.

Рецепт раствора:

• чайную ложку буры и развести в стакане горячей воде и остудить до комнатной температуры;
• 50 грамм крахмала (приблизительно 2 столовые ложки без горки) развести в стакане холодной воды;
• вскипятить литр воды и вылить в нее разведенный крахмал;
• в заваренный раствор крахмала влить буру, все перемешать и оставить на 2 часа.

Если надо приготовить 2, 3 или больше литров раствора, то вы пропорционально увеличиваете количество буры и крахмала.

Введение

Общие сведения о крахмале

Строение крахмала

2.1 Амилоза и амилопектин

2.2 Образование и структура крахмальных зерен

2.3 Виды крахмальных зерен

Классификация крахмала

Физико-химические свойства

Получение

Применение

6.1 В различных видах промышленности

6.2 В фармацевтической химии

6.3 В медицине

6.4 В фармацевтической технологии

Заключение

Список литературы

Введение

Крахмал - главнейший представитель природных углеводов, синтезирующийся в растениях и являющийся основным источником энергии для человеческого организма.

С давних времен крахмал находит широкое применение в медицинской сфере. Во врачебной практике он применяется как обволакивающее средство при воспалительных и язвенных поражениях слизистой оболочки желудка и кишечника. В аналитической и фармацевтической химии это основной индикатор на йод. В фармацевтической технологии крахмал используется как наполнитель, связывающее, опудривающее средство.

Целью курсовой работы является изучение строения крахмала, его физико-химических свойств, получения и применения в различных сферах жизни, в том числе в медицине и фармации.

В нашей стране единственным научным центром крахмалопаточной промышленности России является Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов (ВНИИК) в Московской области. Основная задача института - разработка новейших технологий получения крахмала из картофеля и зернового сырья (кукурузы, пшеницы, сорго, ржи, ячменя и т.д.), модифицированных крахмалов, патоки, глюкозы, глюкозно-фруктозного сиропа, безбелковых диетических продуктов, а также конструирование оборудования для крахмалопаточной промышленности. ВНИИ крахмалопродуктов проводит весь комплекс работ от научных исследований до освоения производства.

1. Общие сведения о крахмале

Полисахариды - это полимеры углеводов, состоящие из множества (от десятков до нескольких тысяч) моносахаридных звеньев. Многие полисахариды содержат молекулу глюкозы в качестве мономера. Они синтезируются растениями, животными и человеком в качестве запаса питательных веществ и источника энергии.

Растения запасают глюкозу в виде крахмала. Он откладывается преимущественно в клубнях и эндосперме семян в виде зерен. Крахмалоносные растения условно делятся на 2 группы: растения семейства злаковых и растения других семейств. В качестве промышленного продукта крахмал вырабатывается из пшеницы (Triticum vulgare L.), кукурузы (Zea mays L.) и риса (Oryza sativum L.). Из растений других семейств промышленным крахмалоносным растением является картофель (Solanum tuberosum L.).

2. Строение крахмала

2.1 Амилоза и амилопектин

крахмал амилоза амилопектин химия

Крахмал состоит из двух типов молекул, амилозы (в среднем, 20-30%) и амилопектина (в среднем, 70-80%). Оба типа являются полимерами, содержащими в качестве мономера ?-D-глюкозу. Это соединения по своей природе противоположны: амилоза имеет меньшую молекулярную массу и больший объем, тогда как молекулы амилопектина тяжелее, но более компактные.

Амилоза (рис.1, рис.2) состоит из 500-20 000 мономеров, соединенных ?-1,4 связями и образующих длинные цепи, часто образующих левозакрученную спираль.

Рисунок 1. Часть структурной молекулы амилозы

Рисунок 2. Часть цепи амилозы (объемное изображение)

В амилопектине (рис.3, рис.4, рис.5) мономеры также соединены ?-1,4 связями, а также, примерно через каждые 20 остатков, ?-1,6 связями, образуя точки ветвления.

Рисунок 3. Структурная молекула амилопектина

Рисунок 4. Часть структурной молекулы аминопектина

Рисунок 5. Модель разветвленной структуры амилопектина.

Мономеры, соединенные ?(1?4)- гликозидными связями

точки ветвления. Мономеры, соединенные ?(1?6)- гликозидными связями

Различные ветви молекулы амилопектина классифицируются как А-, В-и С-цепи. А-цепи - самые короткие и связаны только с В-цепями, которые могут быть связаны как с А-цепями, так и с другими В-цепями. Соотношение А - и В-цепей для большинства крахмалов составляет от 1:1 до 1,5:1.

В хлоропластах на свету откладываются зерна ассимиляционного (первичного) крахмала, образующиеся при избытке сахаров - продуктов фотосинтеза. Образование осмотически неактивного крахмала предотвращает повышение осмотического давления в хлоропласте. Ночью, когда фотосинтез не происходит, ассимиляционный крахмал с помощью ферментов гидролизуется до сахаров и транспортируется в другие части растения. Запасной (вторичный) крахмал откладывается в амилопластах (особом типе лейкопластов) клеток различных органов растений (корнях, подземных побегах, семенах) из сахаров, притекающих из фотосинтезирующих клеток. При необходимости запасной крахмал также превращается в сахара.

2 Образование и структура крахмальных зерен

Крахмальные зерна образуются в строме пластид. Образование крахмальных зерен начинается в определенных точках стромы пластиды, называемых образовательными центрами. Рост зерна происходит путем последовательного отложения слоев крахмала вокруг образовательного центра. Основным ферментом по образованию и формированию кристаллитов крахмала, является зернообразующая синтаза (GBSS granule bound synthase). По одной из теорий, биосинтез крахмала происходит на поверхности зерен, а молекулы амилозы и амилопектина ориентированы перпендикулярно ей и в противоположных направлениях. Так, на поверхности зерен у амилозы находится редуцирующий конец, а у амилопектина, наоборот, - нередуцирующие концы, которые могут дальше ветвиться и удлиняться ферментом ветвеобразующая синтаза (starch branched enzyme - SBE). У амилозы в этом случае цепь удлиняется под действием фермента растворяющая крахмальная синтаза (solub starch synthase - SSS), поэтому молекулы амилозы и амилопектина трудно совместимы и могут быть фракционированы при определенных условиях. Зерна нативных крахмалов имеют кольца роста, которые представляют собой чередующиеся слои различной плотности, кристалличности и сопротивляемости химическим и ферментным воздействиям. Широкие слои образуются в результате альтернативного наполнения и отвода молекул в пластидах с последовательным отложением больших нерастворимых и малых растворимых молекул; при этом в плотных слоях превалируют высокомолекулярные фракции амилопектина. Степень кристалличности зерен крахмала находится в пределах 14-42% и зависит от соотношения содержания амилозы и амилопектина. Короткие цепи в молекуле амилопектина образуют двойные спирали, которые формируют кристаллические ламели (кристаллиты). Свободные двойные спирали и кристаллиты создают так называемые полукристаллы.

Остальные молекулы амилозы и длинные цепи амилопектина формируют аморфную часть крахмальных зерен.

При синтезе амилопектина и его кристаллизации незначительное количество фосфатов остается связанным с гидроксильной группой 6-го атома углерода, их содержание в картофельном крахмале достигает 0,2%. Амилозе присуще при образовании спиралей захватывать находящиеся в цитозоле липиды. Содержание связанных липидов в крахмалах зерновых и зернобобовых культур составляет 0,2 - 1,3%.

Амилоза и амилопектин формируют структурный комплекс зерен, который состоит из кристаллической и аморфной частей. (рис. 6).

Рисунок 6. Структура кристаллической и аморфной частей слоёв крахмала

Смежные слои в одном зерне могут иметь различный показатель преломления света, и тогда они видны под микроскопом (рис. 7)

Рисунок 7. Слоистая структура крахмального зерна. Стрелкой указан образовательный центр

Форма, размер, количество в амилопласте и строение (положение образовательного центра, слоистость, наличие или отсутствие трещин) крахмальных зерен часто специфичны для вида растения (рис. 8). Обычно крахмальные зерна имеют сферическую, яйцевидную или линзовидную форму, однако у картофеля она неправильная. Наиболее крупные зерна (до 100 мкм) характерны для клеток клубней картофеля, в зерновке пшеницы они двух размеров - мелкие (2-9 мкм) и более крупные (30-45 мкм). Для клеток зерновки кукурузы характерны мелкие зерна (5-30 мкм).

Рисунок 8. Различные типы крахмальных зерен. У овса (1), картофеля (2), молочая (3), герани (4), фасоли (5), кукурузы (6) и пшеницы (7)

3 Виды крахмальных зерен

Если в амилопласте имеется один образовательный центр, вокруг которого откладываются слои крахмала, то возникает простое зерно, если два и более - то образуется сложное зерно, состоящее как бы из нескольких простых. Полусложное зерно образуется в том случае, если крахмал сначала откладывается вокруг нескольких точек, а затем, после соприкосновения простых зерен, вокруг них возникают общие слои (рис. 9)

Рисунок 9. Простые, полусложные и сложные крахмальные зерна

3. Классификация крахмала

Все крахмалы подразделяются на две группы: природные (или нативные) и рафинированные.

Рафинированный крахмал - белый порошок без вкуса и запаха. Очищенный от примесей природный крахмал. Его производят из крахмалсодержащих растений путём измельчения, уваривания и очищения. Содержится в муке, хлебе, макаронных изделиях, продаётся как самостоятельный продукт.

Рисунок 10. Классификация крахмала по исходному сырью

Зерно пшеницы является наиболее древним видом сырья для производства крахмала. При использовании такого сырья вырабатывают пшеничный крахмал.

Картофель является одним из основных видов сырья для производства крахмала. Из данного сырья получают картофельный крахмал.

Тапиоковый крахмал - является аналогом картофельного и производится в Азии из корня бобовой культуры кассавы (маниоки).

Для производства кукурузного крахмала используют зерна кукурузы.

При переработке риса получаются мучка и лом (дробленка). Они являются наиболее подходящим сырьем для производства весьма ценного рисового крахмала.

Для производства соргового крахмала используют однолетнее растение рода сорго Sorghum Moench, который относится к семейству злаковых.

В процессе модификации крахмала получаются следующие его виды:

·расщепленный (гидролизованный);

·окисленный;

·набухающий;

·диальдегидный;

·замещенный.

Модифицированный крахмал - это специально обработанный крахмал, который благодаря своему составу лучше усваивается.

Модифицированный крахмал производят из натурального кукурузного или картофельного крахмала, и к генномодифицированным продуктам модифицированный крахмал не относится. Его модифицируют (от немецкого modifizieren - видоизменять, преобразовать) без помощи генетики. Существуют различные физические и химические способы обработки природного крахмала, благодаря которым можно получать его разновидности с заранее заданными свойствами. В результате модификаций крахмал приобретает свойство удерживать влагу в различных средах, что позволяет получить продукт заданной консистенции.

4. Физико-химические свойства

Крахмал - порошок белого или слегка кремоватого цвета. Практически нерастворим в 95% спирте, растворим в кипящей воде с образованием прозрачного или слегка опалесцирующего раствора, не застывающего при охлаждении. Растворимость в воде компонентов крахмала неодинакова. Амилоза хорошо растворяется в теплой воде, а амилопектин - плохо. Он образует коллоидные растворы. На различной растворимости в воде основан метод разделения компонентов крахмала. При растирании крахмала слышится характерный скрип.

Крахмал подвергается кислотному гидролизу, который протекает ступенчато и беспорядочно. При расщеплении он сначала превращается в полимеры с меньшей степенью полимеризации - декстрины, потом в дисахарид мальтозу, и в итоге - в глюкозу. Таким образом, получается целый набор сахаридов.

Крахмал гидролизуется ферментом ?-амилазой (содержится в слюне и выделяется поджелудочной железой), расщепляющей беспорядочно ?(1?4)-гликозидные связи. ?-амилаза (присутствует в солоде) действует на ?(1?4)-гликозидные связи, начиная с невосстанавливающего терминального остатка глюкозы, и последовательно отщепляет от полимерной цепи молекулы дисахарида мальтозы. Глюкоамилаза (содержится в плесневых грибах), подобно двум другим амилазам, гидролизует ?(1?4)-гликозидные связи, последовательно отщепляя остатки D-глюкозы, начиная от невосстанавливающего конца. Селективное расщепление ?(1?6)-гликозидных связей амилопектина происходит ?-1,6-глюкозидазами, например, изоамилазой или пуллуланазой.

Амилаза, выделенная из Bacillus macerans, способна превращать крахмал в циклические продукты (циклодекстрины, декстрины Шардингера), в которых степень полимеризации равна 6-8, а остатки глюкоз связываются ?(1?4)-гликозидными связями.

Являясь многоатомным спиртом, крахмал образует простые и сложные эфиры. Характерной качественной реакцией на крахмал является его реакция с йодом (йодкрахмальная реакция):

При взаимодействии йода с крахмалом образуется соединение включения (клатрат) канального типа. Клатрат - это комплексное соединение, в котором частицы одного вещества ("молекулы-гости") внедряются в кристаллическую структуру "молекул-хозяев". В роли "молекул-хозяев" выступают молекулы амилозы, а "гостями" являются молекулы йода. Молекулы йода располагаются в канале спирали диаметром ~1 нм, создаваемой молекулой амилозы, в виде цепей ×××I×××I×××I×××I×××I×××. Попадая в спираль, молекулы йода испытывают сильное влияние со стороны своего окружения (ОН-групп), в результате чего увеличивается длина связи I-I до 0,306 нм (в молекуле йода длина связи 0,267 нм). Причем эта длина едина для всех атомов йода в цепи (рис. 11). Данный процесс сопровождается изменением бурой окраски йода на сине-фиолетовую (lмакс 620-680 нм). Амилопектин, в отличие от амилозы, дает с йодом красно-фиолетовое окрашивание (lмакс 520-555 нм).

Рисунок 11. Взаимодействие йода с крахмалом

Декстрины, образующиеся при термической обработке крахмала, кислотном или ферментативном гидролизе, также реагируют с йодом. Однако цвет комплекса сильно зависит от молярной массы полимера (табл. 1)

Низкомолекулярные декстрины начинают проявлять внешние признаки реакций альдегидной формы глюкозы, т.к. по мере уменьшения полимерной цепи растет доля восстанавливающих терминальных остатков глюкозы.

Таблица 1 Цветные реакции декстринов с йодом

Декстрин (С6Н10О5)kСтепень полимеризации kОкраска комплекса с йодомАмилодекстрины>30Синяя или фиолетоваяЭритродекстрины25-29КраснаяОхродекстрины21-24Желто-коричневаяМальтодекстрины<20Отсутствие реакции

5. Получение

Основными сырьевыми источниками получения крахмала являются картофель и кукуруза. Процесс производства складывается главным образом из механических операций и основан на двух свойствах зерен крахмала: нерастворимости их в холодной воде и малых размерах при сравнительно большой плотности.

Для получения высококачественной готовой продукции хорошее качество сырья (сырого картофеля) имеет очень большое, а иногда и решающее значение. При переработке сырья вырабатывают сырой крахмал, не пригодный к длительному хранению, затем получают из него сухой крахмал и крахмалопродукты.

Для производства крахмала выращивают картофель крахмалистых высокоурожайных устойчивых к заболеваниям сортов. На качество вырабатываемого крахмала отрицательно влияют повышенное содержание в картофеле растительных белков, аминокислот, соланина. Белки, являясь пенообразователями, затрудняют промывку крахмальных зерен, загрязняют крахмал, осаждаясь на нем в виде хлопьев. Вследствие окисления аминокислоты тирозина образуются меланины. Они адсорбируются крахмалом и ухудшают его цвет. Тирозин также дает окрашенные соединения с ионами железа. Соланин - сильный пенообразователь. Зольные элементы, остающиеся в крахмале, влияют на вязкость и клеящую способность клейстеров.

Технология производства картофельного крахмала включает в себя несколько этапов, таких как: подготовка сырья к переработке (мойка, отделение посторонних примесей); измельчение клубней; выделение из полученной массы (кашки) картофельного сока и разорванных клеточных стенок (мезги); очистка крахмала от примесей; сушка и упаковка крахмала (рис. 12)

этап. Подготовка сырья к переработке: отделение от тяжелых примесей и мойка картофеля. Картофель из оборотного склада подается на камнеловушку барабанного типа, далее на мойку. Клубни картофеля хорошо отмывают от почвы в специальных мойках, отделяя при этом солому, камни и другие загрязнения.

этап. Измельчение картофеля. Отмытые от грязи клубни измельчают методом истирания или тонкого дробления, чтобы вскрыть клетки тканей клубня и высвободить крахмальные зерна. Картофель дважды измельчаются в кашку на скоростных терках или измельчающих машинах ударного действия.

После измельчения клубней, обеспечивающего раскрытия большей части клеток, получают смесь, состоящую из крахмала, почти полностью разрушенных клеточных оболочек, некоторого количества не разрушенных клеток и картофельного сока. Эту смесь называют картофельной кашкой.

3 этап. Выделение из полученной массы (кашки) картофельного сока и разорванных клеточных стенок (мезги). Измельченную массу направляют на центрифуги для отделения сока, способствующего потемнению крахмала, снижению вязкости клейстера, развитию микробиологических процессов. От мезги крахмал отмывают водой на ситовых аппаратах.

Крахмальное молоко, полученное после промывания кашки поступает для отделения соковой воды осадительные центрифуги. Соковую воду удаляют, а сырой крахмал, разбавленный свежей водой, в виде молока направляют на рафинирование

этап. Очистка крахмала от примесей. В рафинированном крахмальном молоке еще содержатся в небольшом количестве остатки растворимых веществ и мельчайших: частичек мезги. Поэтому его направляют на операцию окончательной очистки - промывание в непрерывно действующих гидроциклонных станциях. После механического отделения воды получают сырой крахмал с влажностью около 50 %. часть крахмала с пониженным качеством.

этап. Сушка и упаковка крахмала. Сырой крахмал сохраняется плохо из-за высокого содержания влаги. Поэтому сразу после выработки целесообразно обезвоживать его (на центрифугах), а затем или немедленно высушить или перерабатывать для получения других видов готовой продукции. Сырой крахмал высушивается в распылительной сушилке умеренно горячим воздухом.

Очищенный сухой крахмал фасуют в мешки и мелкую упаковку. Картофельный крахмал упаковывают в двойные тканевые или бумажные мешки, а также мешки с полиэтиленовыми вкладышами массой не более 50 кг. Затем взвешиваются на весах и зашиваются на мешкозашивочной машине.

6. Применение

6.1 В различных отраслях промышленности

Применение крахмала нашло свое место во многих отраслях. Крахмал применяется в пищевой, текстильной, бумажной, химической, резиновой, фармацевтической, парфюмерной и других отраслях промышленности, а также используется населением для личного потребления (приготовление киселей и соусов, крахмаление белья). Бумажная промышленность является крупнейшим потребителем крахмала, благодаря его специфическим свойствам и возобновляемости ресурсов. Различные виды крахмала используются на разных стадиях производства бумаги. Крахмал добавляют для улучшения внешнего вида и типографских свойств бумаги, увеличения прочности. В текстильной промышленности крахмалы используются для шлихтования, аппретирования и приготовления загущающих составов (загусток). Пищевая промышленность является одним из крупнейших потребителей крахмала. Большое количество крахмала продаётся в виде конечного продукта для домашнего использования. Крахмалы используются в пищевой промышленности с одной или несколькими из следующих целей:

·Непосредственно как клейстеризованный крахмал, кисель и т.п.

·В качестве загустителя, благодаря вязким свойствам (в супах, детском питании, соусах, подливах и т.д.)

·Как наполнитель, входящий в состав твёрдого содержимого супов, пирогов

·Как связующее для закрепления массы и предотвращения высыхания в процессе приготовления (колбасы и мясные продукты).

·Как стабилизаторы, благодаря высокой способности крахмала удерживать влагу.

Производство клея.

6.2 В фармацевтической химии

В аналитической и фармацевтической химии крахмал используется в качестве индикатора на йод в методе йодометрии и других титриметрических методах (ГФ XI, вып.2, стр.88-89).

Раствор индикатора. 1 г крахмала растворимого смешивают с 5 мл воды до получения однородной кашицы и смесь медленно вливают при постоянном размешивании в 100 мл кипящей воды. Кипятят в течение 2 мин до получения слегка опалесцирующей жидкости.

Срок годности раствора 3 сут.

Примечание. При приготовлении раствора индикатора из картофельного крахмала клейстер, полученный указанным выше образом, дополнительно нагревают в автоклаве- при 120° С в течение 1 ч.

Раствор крахмала с калия йодидом. Растворяют 0,5 г калия йодида в 100 мл свежеприготовленного раствора крахмала. Срок годности раствора 1 сут.

Йодкрахмальная бумага. Обездоленные бумажные фильтры пропитывают раствором крахмала с калия йодидом и сушат в темном помещении на воздухе, не содержащем паров кислот. Бумагу разрезают на полоски длиной около 50 мм и шириной около 6 мм. Полоска йодкрахмальной бумаги не должна тотчас синеть при смачивании ее 1 каплей раствора хлористоводородной кислоты (0,1 моль/л).

Йодкрахмальную бумагу хранят в банках оранжевого стекла с притертой пробкой в защищенном от света месте.

3 В медицине

Крахмал применяют как обволакивающее и защищающее слизистую оболочку желудка в форме отвара при отравлениях (после освобождения желудка) и в виде клизм при гастрите, язвенной болезни желудка, энтероколите. Крахмальный раствор образует коллоидную пленку на воспаленных участках, язвах и таким образом предохраняет ткани и находящиеся в них окончания чувствительных нервов от раздражения.

Также крахмал используется в виде присыпки при ожогах и опрелости кожи у детей. Крахмал в вате, в виде сухого компресса, рекомендуется при роже. С конопляным или подсолнечным маслом в форме мази применяется при воспалении грудной железы (мастит).

4 В фармацевтической технологии

Крахмал широко используется при изготовлении различных лекарственных форм в виде самостоятельного лекарственного вещества и как вспомогательный компонент. Он является действующим или индифферентным веществом в порошках, наполнителем, связывающим и опудривающим средством в таблетках, эмульгатором в эмульсиях, как склеивающее вещество при производстве пилюль.

Заключение

Крахмал имеет высокую пищевую ценность, широко используется в различных областях промышленности. Огромно его значение в химии и фармации. Без изучения физико-химических свойств крахмала невозможно совершенствование методов исследования и изготовления лекарственных препаратов, технологий пищевых производств.

В ходе проведения данной работы было изучено:

1.строение крахмала, его микроструктура, составляющие компоненты (амилоза и амилопектин), их характеристики, влияющие на свойства крахмала;

2.процесс синтеза крахмала в растениях и образование крахмальных зерен;

.виды крахмальных зерен и их разнообразие в различных видах растений;

.классификация крахмала по исходному сырью;

.физико-химические свойства, способствующие его использованию человеком в различных сферах жизни;

.технология получения крахмала из клубней картофеля;

.применение крахмала в медицине, химической, фармацевтической, пищевой, текстильной и других видах промышленности.

В настоящее время совершенствуются технологии картофелекрахмального и кукурузнокрахмального производства, разработаны и внедрены новые типы центробежных измельчающих машин, дуговых сит, в том числе напорных, гидроциклонов, пневматических сушилок.

Эпохальными стали разработки по использованию ферментных препаратов для гидролиза крахмала. Главный итог исследований в этой области - создание новой технологии глюкозы с применением ферментных препаратов и одностадийной кристаллизацией глюкозы.

С внедрением нового способа гидролиза крахмала были разработаны технологии таких сахаристых крахмалопродуктов, как гранулированная глюкоза, мальтин, глюкозно-фруктозные сиропы и др.

В 2001 и 2003 гг. в Москве успешно прошли международные конференции по крахмалу. В их работе принимали участие специалисты многих стран мира.

Список литературы

1.Государственная фармакопея СССР. 11-е изд. Вып. 2. М.:Медицина

2.Николай Руфеевич Андреев. Основы производства нативных крахмалов

3.Технология переработки продукции растениеводства / Под ред. Н. М. Личко. - М.: Колос 2000 Серия "Учебники и учеб. Пособия для студентов ВУЗов".

Фармацевтическая технология. Под ред. Краснюка И.И. и Михайловой Г.В. М.: Академия, 2007

5.Харкевич Д.А. Фармакология. М.: ГЕОТАР-Медиа, 2006.

Кретович В.Л. Основы биохимии растений. М.: Высшая школа, 1971.

Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Медицина, 2002.

8.A. Buléon, P. Colonna, V. Planchot and S. Ball, Starch granules: structure and biosynthesis, Int. J. Biol. Macromol. 1998

9.S. Jobling, Improved starch for food and industrial applications, Curr. Opin. Plant Biol. 2004

L. Copeland, J. Blazek, H. Salman and M. C. Tang, Form and functionality of starch, Food Hydrocolloids 2009

11.Крахмал. Строение, физико-химические свойства. http://www.sev-chem.narod.ru/spravochnik/teoriya/krahmal.htm

Синтез, образование зерен крахмала http://www.sergey-osetrov.narod.ru/Raw_material/Structure_characteristic_categorization_starch.htm

Строение амилозы и амилопектина http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/547starch.html

Структура, свойства крахмала http://www.lsbu.ac.uk/water/hysta.html

Сайт Всероссийского научно-исследовательского института крахмалопродуктов (ВНИИК) http://www.arrisp.ru/index.shtml

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Крахмал состоит из молекул глюкозы и является сложным углеводом. Крахмалы в разных растениях несколько различаются по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам. Выделяют амилопектин и амилозу.

Ами́лопекти́н один из основных полисахаридов крахмала, состоящий из разветвленных цепочек молекул глюкозы. Амилоза — один из основных полисахаридов крахмала, состоящий из линейных или слаборазветвлённых цепочек.

В амилозе эти остатки соединены между 1-м и 4-м углерод¬ными атомами, а в амилопектине как между 1-м и.4-м, так 1-м и 6-м.

Поэтому амилоза является линейным полисахаридом, содержащим в среднем 1000 остатков глюкозы, а амилопектин — разветвленным (содержит 5000—50 000 остатков глюкозы). Низкополимерная амилоза растворяется в холодной воде, давая растворы не более 1%-ной концентрации. Более тяжелые фракции растворяются в горячей воде. Амилопектин в горячей воде набухает, образуя 5%-ный очень вязкий клейстер.

1. Разные крахмалы.

Продукты с большим количеством амилозы хуже перевариваются, чем с амилопектином. Исследования Государственного Университета Луизианы свидетельствуют: амилозный крахмал способствует снижению жировых отложений в области пресса и увеличивает без жировую часть состава тела. Эффект обогащения пшеницы амилозой достигается блокированием ферментов синтеза растворимых синтаз крахмала. (Говоря языком обывателя — создаются такие условия, благодаря которым в зернах пшеницы прекращается работа ферментов, отвечающих за образование легкоусвояемого крахмала. Диета с высоким содержанием резистентного крахмала не приводит к постоянной секреции инсулина. Это способствуем тому, что наш организм откладывает меньше жира, чем в случае, когда мы употребляем продукты с так называемым высоким гликемическим индексом - с легкоусваиваемым крахмалом, заставляя организм вырабатывать инсулин для снижения сахар в крови.

2. Разное состояние крахмалов.

Более того, крахмал может находится в двух различных физико-химических состояниях: геля и кристаллов. Гелем крахмал становится при нагревании, при остывании может частично в некоторых продуктах переходить обратно в кристаллический вид.

Разумеется, нагревание разрушает сложные крахмалы. Чем дольше варятся продукты, тем выше будет их гликемический индекс. Поэтому ряд народных советов приобретают значение: замачивание круп значительно укорачивает время их приготовления и сохраниет в целосности сложные углеводы! Особенно это касается гречки, которую после замачивания можно и не варить.

Для нашей пищеварительной системы все крахмалы имеют более простое деление:

а) быстрорасщепляемые (перевариваются в тонкой кишке, глюкоза всасывается в кровь)

б) резистентные (устойчивые) крахмалы, которые медленно расшепляются и доходят до толстой кишки, где служат источником пищи для бактерий. Разумеется, в этом случае они не влияют на калорийность и уровень инсулина. О резистентном крахмале мы и поговорим.

Значит ли это, что резистентный крахмал - новейшее открытие учёных? - Совсем нет. Резистентный крахмал был всегда с нами. Но только совсем недавно мы пришли к пониманию его значения и воздействия на организм. Долгие время учёные считали, что все разновидности крахмала полностью перевариваются в процессе пищеварения. Благодаря более совершенным современным методам исследования, установлено, что некоторые виды крахмала перемещаются непереваренными в толстый кишечник, где, в процессе ферментации, приобретают много свойств, принося пользу пищевых волокон.

За последние два десятилетия учёные в значительной степени углубили знания о резистентном крахмале, его источниках и физиологических свойствах.

Все ли резистентные крахмалы одинаковы? Нет, не одинаковы. Сегодня принято говорить о 4х классах резистентного крахмала:

Удобоваримый резистентный крахмал, обнаруженный в семечках, бобовых, и необработанных цельных зёрнах. Это крахмал, до которого нашей пищеварительной системе добраться крайне сложно из-за того, что он покрыт волокнистой оболочкой.

Резистентный крахмал, встречающийся в своей естественно гранулированной форме, например, в сыром картофеле, неспелых бананах, муке зелёных бананов и кукурузе, с высоким содержанием амилозы.

Резистентный крахмал, образующийся в приготовленных и охлаждённых крахмалосодержащих продуктах питания: хлеб, зерновые (кукурузные хлопья, приготовленный и охлаждённый картофель, холодный рис, охлаждённые макароны, сухарики и др.). Для пищеварительных ферментов расщепление кристаллического крахмала (класс РК3) представляет некоторую сложность.

Селекционные химически модифицированные резистентные крахмалы, не существующие в естественном, природном виде. Нас они не интересуют.

В чем же заключается физиологическая роль резистентного крахмала?

1. Во-первых, в снижении уровня сахара после пищевой гипергликемии, что необыкновенно важно для больных сахарным диабетом. Также неперевариваемый крахмал улучшает чувствительность клеток к инсулину, снижает уровня холестерина в крови и способствует более раннему появлению чувства насыщения, в связи с чем продукты, содержащие его, могут быть использованы для снижения веса. Авторы работы привлекли мужчин с ожирением, часть из которых получала рацион, содержащий 27 г. некрахмалистых полисахаридов (НКП) и 5 г резистентного крахмала ежедневно в течение недели. Далее половина в течение трех недель находилась на диете, содержащей 42 г НКП и 2,5 г резистентного крахмала, а другая половина - 16 г НКП и 25 г резистентного крахмала. У получающих большие дозы крахмала уровень инсулинорезистентности был ниже (Nutrients. 2013).

По некоторым данным, если в день съедать 15-30 граммов устойчивого крахмала, то всего за четыре недели чувствительность к инсулину увеличивается на 33-50 процентов. Здесь срабатывает так называемый “эффект второй еды”, когда после употребления резистентного крахмала при следующей еде снижается пик глюкозы в крови. Это важно тем людям, которые имеют проблемы с уровнем сахара в крови, например, диабетикам.

2. Во-вторых, в бифидогенной активности, обусловленной пребиотическими свойствами. Как вы знаете, в толстом кишечнике обитает микрофлора, которая превращает крахмал в органические кислоты. Бактерии толстой кишки превращают резистентный крахмал прежде всего в масляную кислоту и другие короткие цепочки насыщенных жирных кислот, которые служат идеальным «топливом» для клеток стенок кишечнике. Количество бактерий в кишечном тракте человека в десять раз превышает количество всех клеток в нашем организме. Получается, что вся еда, которую мы едим, кормит все наши 10% организма, а резистентный крахмал и клетчатка кормят остальные 90%.

3. В-третьих, РК способствуют образованию органических кислот (молочной, уксусной, пропионовой, и особенно масляной), и обеспечивают эпителиоциты толстого кишечника энергией, стимулируют дифференциацию клеток. Резистентные крахмалы еще и способствуют выделению микрофлорой кишечника большого количества бутирата, который поддерживает ангиопролиферативную и противовоспалительную защиту организма. Есть данные, что масляная кислота уменьшает воспалительные процессы в кишечнике

4. Механизм действия РК включает повышение параметров иммунитета кишечного тракта, смену иммунных параметров и липидного состояния крови. Исследование австралийских ученых показало, что неперевариваемый крахмал, который содержится в картофеле, бобовых и цельных зернах, может помочь компенсировать эффект от частого употребления красного мяса, повышающего риск развития рака кишечника. Результаты проведенной работы опубликованы в журнале Cancer Prevention Research.

Диета с высоким содержанием красного мяса повышает риск развития рака толстой кишки, тогда как неперевариваемый крахмал, напротив, защищает от развития опухолей кишечника. Такой резистентный крахмал устойчив к ферментативному перевариванию в тонкой кишке и действует подобно пищевым волокнам. Этот вид крахмала улучшает перистальтику кишечника, и используется кишечными бактериями для производства жирных кислот с короткой цепью (например, бутирата), которые снижают уровень онкогенных молекул микроРНК, способствующих развитию колоректального рака (рака толстой и прямой кишки).

Потребность и источники резистентного крахмала.

1. Минимальная норма составляет от десяти грамм, 25 граммов в среднем, резистентного крахмала из разных источников, может доходить до 50 грамм.

2. Резистентный крахмал присутствует в таких продуктах, как бананы (особенно зеленые), зелень, картофель, бобовые, овсяные хлопья, коричневый (нешлифованный) рис, макароны из цельных злаков и хлеб из муки грубого помола. Пол чашки бобовых этих продуктов питания добавят 2-4 грамма резистентного крахмала. доля резистентных крахмалов колеблется от 1,2–1,7% (от общего содержания крахмала) в хлебе до 25% в отварном горохе.

3. В зависимости от того, как приготовлена еда, количество резистентного крахмала меняется. Например, если дать бананам созреть, устойчивый крахмал превращается в обычный. То же самое происходит, когда мы жарим или варим картошку, и так далее. В целом, термическая обработка играет решающую роль в том, сколько в продукте останется устойчивого крахмала. Количество резистентного крахмала содержащегося в картофеле сильно зависит от обработки и методов приготовления. Например, приготовление и последующее охлаждение картофеля приводит к почти двукратному увеличению резистентного крахмала.

Картофельная мука — перемолотый сушеный картофель. На 80% эта мука состоит из крахмала, причем 97,6% этого крахмала является резистентным. Начинайте тестировать резистентный крахмал в виде картофельной муки. Начинайте с пары чайных ложек в день и постепенно доведите прием до 3-4 столовых ложек. Можно разводить ее в воде, или жирном йогурте и пить, или добавлять в холодные соусы, или готовые холодные блюда. Дальнейшее увеличение дозы никакой пользы уже не принесет.

Также можно сделать соус с настоящим резистентным крахмалом. Его можно купить или сделать самому (см. инфографику). Только при готовке соуса крахмал не нагревайте выше 40 градусов, иначе он станет неполезным (будет содержать значительно меньше устойчивого крахмала).

Источники резистентного крахмала	г РК на 100 г пищи
Воздушная пшеница
Белая фасоль (отварная)
Банан (сырой)
Картофельные чипсы
Чечевица (отварная)
Кукурузные хлопья
Картофель (приготовленный и охлажденный)

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 1) в растениях формируются в виде крахмальных зерен, структура которых до конца не выяснена.

Таблица 1. 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.

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 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 (табл. 2).

Таблица 2. Зависимость температуры клейстеризации крахмала от источника получения

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. 1). Наклон кривых сильно различается для различных краxмалов.

Рис. 1. 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.

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 а w) вносят большой вклад в неклейстеризацию крахмала.

Моноглицериды жирных кислот (С 16 – С 18) 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.

Студнеобразующая способность проявляется при достаточном содержании крахмала в клейстерах, а образование и свойства студней из них зависят, в основном, от амилозной фракции. Известно, что студни образуются в тех случаях, когда молекулы имеют цепочное (линейное) строение.

Образование студней используется, например, при изготовлении киселей, запеканок, конфет, колбас и др.

Свойства крахмальных студней зависят от концентрации крахмала, продолжительности выстойки и других факторов. Прочность студней быстро возрастает при их хранении и выстойке, причем наиболее быстро у концентрированных студней.

Студни из крахмалов разных видов по своим свойствам не одинаковы.

Студни, изменившие первоначальную прочность во время хранения, после вторичного нагревания приобретают ее снова, т. е. явления структурообразования обратимы при нагревании, причем у рисовых и пшеничных крахмалов наблюдается полная обратимость, а у картофельных – ограниченная.

У крахмальных студней, особенно из картофельного крахмала, с течением времени наблюдается синерезис, проявляющийся в том, что в результате уплотнения гелевой структуры выделяется свободная вода на поверхности.

В молекуле крахмала имеется много свободных гидроксильных групп, которые способны вступать в химические реакции со многими соединениями и давать эфиры и различные производные. На этом основано получение различных модифицированных его производных.

Модифицированные, или измененные, крахмалы, обладающие новыми свойствами, находят все большее и разнообразное применение в различных отраслях пищевой промышленности.

Модифицированные крахмалы имеют, как правило, такой же внешний вид, как и обычный (нативный) крахмал. Однако, воздействуя на него различными физическими, химическими и биологическими реагентами, изменяющими направленно такие его свойства, как растворимость, вязкость, прозрачность, стабильность клейстеров и другие физико-химические параметры, получают крахмалы с удивительными свойствами. Крахмалы, свойства которых изменены в результате специальной обработки, называют модифицированными крахмалами.

Основными превращениями, которые претерпевают крахмалы в

1. Расщепление (деполимеризация) полисахаридных компонентов крахмала с сохранением или без сохранения зернистой структуры.

2. Увеличение количества существующих или появление новых функциональных групп, перестройка структуры полисахаридных цепей в результате трансгликолизирования.

3. Потеря зернами крахмала первоначальной структуры и приобретение ими после дегидратации новой структуры.

4. Взаимодействие гидроксильных групп крахмала с различными химическими веществами с образованием эфирных связей и присоединением их остатков.

5. Одновременная полимеризация блоков частичного гидролиза крахмала и других мономеров (сополимеризация) с образованием новых соединений.

Модифицированные крахмалы могут быть получены путем одного из указанных превращений или в результате двух и более превращений, протекающих одновременно или последовательно.

Набухающие крахмалы получают полной или частичной клейстеризацией нативного или модифицированного крахмала в воде при нагревании с последующим высушиванием клейстера и измельчением. Они способны набухать в холодной воде, полностью или частично переходить в растворимое состояние. Набухающие крахмалы вводят в сухие смеси мороженного, пудингов, кремов и других изделий быстрого приготовления.

Крахмал, модифицированный кислотой , получают при нагревании слабо подкисленной водной суспензии крахмальных зерен до температуры 45 – 50 °С. В зернах ослабляются межмолекулярные связи и происходит частичное расщепление гликозидных связей. Молекулы амилопектина становятся менее разветвленными, вследствие чего крахмал дает более прозрачные студни. Этот крахмал практически нерастворим в холодной воде, но хорошо растворим в кипящей воде. Для этого крахмала, по сравнению с исходным, характерна более низкая вязкость горячих клейстеров, уменьшение силы геля, увеличение температуры клейстеризации. Крахмал, модифицированный кислотой, широко применяют в пищевой промышленности: кукурузный и пшеничный – для приготовления конфет, рахат-лукума и других кондитерских изделий; картофельный – для пудинговых смесей.

Этерифицированные крахмалы. Известно, что крахмал может быть подвергнут этерификации. В пищевой промышленности чаще применяют крахмалофосфаты – эфиры крахмала и солей фосфорной кислоты. Их используют в качестве загустителей, стабилизаторов, эмульгаторов, не имеющих запаха и вкуса

Монофосфаты получают при нагревании крахмала с водорастворимыми фосфатами, солями орто-, пиро- или метафосфорной кислоты в течение 1 – 6 ч при повышенной температуре (обычно 50 – 60 °С). По сравнению с обычным крахмалом этот крахмал имеет более низкую температуру клейстеризации, набухает в холодной воде (СЗ = 0,07 и выше), имеет пониженную способность к ретроградации. Характеристика фосфатных зерновых крахмалов в принципе подобна картофельному крахмалу, который тоже содержит фосфатные группы. Монофосфатный крахмал применяют в замороженных продуктах в качестве загустителя, благодаря его исключительной стабильности при замораживании-оттаивании. Предварительно клейстеризованныи фосфатный крахмал диспергируется в холодной воде, благодаря чему может успешно использоваться в инстант-десертных порошкообразных продуктах и в мороженом.

В отличие от монофосфатного крахмала, в дифосфатном крахмале фосфат этерифицируется с двумя гидроксильными группами, часто из двух соседних крахмальных цепей. Таким образом, образуется химический мост между близлежащими цепями, и эти крахмалы относят к поперечно-сшитым крахмалам. Наличие ковалентной связи между двумя крахмальными цепями предохраняет крахмальные зерна от набухания, дает большую стабильность при нагревании и возможном гидролизе.

Поперечно-сшитые крахмалы могут быть получены реакцией крахмала (R-ОН) с би- и полифункциональными агентами, такими как триметафосфат натрия, оксихлорид фосфора, смешанные ангидриды уксусной и дикарбоновой (например, адипиновой) кислот.

Наиболее значительное изменение в свойствах поперечно-сшитого крахмала – высокая стабильность при повышенных температурах, низких значениях рН, механических воздействиях, снижение способности к ретроградации, стабильность при замораживании – оттаивании; при хранении клейстеров поперечно-сшитых крахмалов не наблюдается синерезис. Благодаря этим свойствам поперечно-сшитые крахмалы применяют в детском питании, салатных приправах, фруктовых начинках, в кремах.

Ацетаты крахмала низкой степени замещения получают путем обработки зерен крахмала уксусной кислотой или, предпочтительнее, ацетангидридом в присутствии катализатора (как правило при рН 7-11; t = 25 °С; СЗ = 0,5). Растворы ацетатов крахмала очень стабильны, поскольку наличие ацетил-групп препятствует ассоциации двух амилозных молекул и длинных боковых цепей амилопектина. Ацетаты крахмала по сравнению с обычным кукурузным крахмалом имеют пониженную температуру клейстеризации, пониженную способность к ретроградации, образуют прозрачные и стабильные клейстеры. Благодаря этим качествам ацетаты крахмала применяют в замороженных продуктах, пекарских изделиях, инстант-порошках и т.д.

Окисленные крахмалы вырабатывают с применением перманганата, гипохлорита, перекисей, йодной кислоты. Окислители вызывают гидролитическое расщепление гликозидных связей, окисление спиртовых групп в карбонильные и карбоксильные. Крахмал окисляют в водных суспензиях и полусухой. Окисленные крахмалы, по сравнению с исходным, способны давать менее вязкие, но более прозрачные и стабильные клейстеры. Их применяют в качестве заменителей агара, агароида при производстве желейных кондитерских изделий, для стабилизации мороженого и др. Диальдегидный крахмал, полученный под действием йодной кислоты (со степенью окисления до 2%), используют в хлебопечении, он оказывает укрепляющее действие на клейковину муки.

Чтобы производить крахмал в промышленных масштабах, требуется большое количество растений.

Крахмал - из чего получают

Из чего же получают крахмал? Используются такие растения, как рис, ячмень, горох, картофель, кукуруза, а также пшеница. Из растений экзотического плана применяются маниока и батан. Кукуруза - это самое распространенное растение, из которого получают крахмал. Не все знают, что в кукурузе содержится около 57 процентов крахмала. Чтобы удалить протеин из кукурузного крахмала, нужно промыть его в гидроциклонах. Полученное вещество активно используется в производстве кондитерских изделий, консервированных продуктов, бумаги.

Такой овощ, как картофель содержит в себе 20 процентов крахмала. Картофель измельчается до состояния кашицы, затем его сушат и фасуют. Чтобы хранение было более долгим, к крахмалу примешивается диоксид серы. Используют такой крахмал, добавляя его в супы, соусы, колбасы. Помимо этого, он используется при производстве текстильной продукции, бумаги и полиграфии.

А из чего ещё получают крахмал? Крахмал также бывает рисовым или пшеничным. Первый незаменим в приготовлении пудингов. А второй является неотъемлемой частью производства хлебопекарной продукции. Кроме перечисленных видов крахмала есть , который производится из клубней растения маниока, а также сорговый крахмал, амилопектиновый крахмал.

Из чего получают крахмал в домашних условиях

Многие люди задумываются, из чего получают крахмал в домашних условиях. Раскрываем секрет - нам потребуется привычный картофель. Нужно взять несколько сырых картофелин, промыть их и натереть на тёрке. Предпочтительнее тереть картошку в тарелку с водой. Через некоторое время можно заметить, что на дно посуды опускается осадок светлого оттенка. Это крахмал. Когда он закончил опускаться, можно убрать оставшуюся массу. Осадок же требуется с аккуратностью промыть водой, затем его необходимо просушить. Лучше делать это на плоской и сухой ёмкости. В результате получится порошок белого цвета - это и есть крахмал.