Крохмали рясніють крохмалистими продуктами, такими як крупи, з яких його легко витягнути і є найдешевшим з усіх речовин з цими властивостями; Найбільш використовуваний крохмаль - це той, що отримують із кукурудзи 9.
Рідні крохмалі отримують із зернових джерел (із зерна або побічних продуктів), зберігаючи природну структуру крохмалю, їх корисність полягає в тому, що вони регулюють і стабілізують структуру та завдяки своїм желюючим і загущаючим властивостям 5.
Ці сполуки є чудовою сировиною, їх функціональність залежить від середньої молекулярної маси амілози та амілопектину, а також від молекулярної організації цих глюканів у межах гранули 10.
Приблизно на 80% зерна злаків складаються з вуглеводів, і в них крохмаль - це найбільша частка 11, що можна спостерігати в наступній таблиці:
Таблиця 1. Склад злаків у вуглеводах
Геміцелюлоза
Вільний цукор
З анатомічних частин зерен злаків ендосперм є родовищем крохмалю par excellence; однак загалом його розподіл по частинах його відрізняється. Наприклад, периферичний ендосперм характеризується тим, що має невеликі, кутові та компактні крохмальні одиниці, тоді як у склоподібному ендоспермі гранули крохмалю займають більшу частину клітинного простору і оточені та відокремлені від білкового матриксу та мають кутові форми. З іншого боку, у крохмалистому ендоспермі, який укладений склоподібним тілом, одиниці крохмалю більші і менш кутові 1.
Співвідношення між цими ендоспермами визначає твердість і щільність зерна, а отже, багато факторів, що впливають на обробку, таких як час варіння, сухе та вологе помел, зняття кори і т.д. одинадцять.
Крохмаль зберігається у гранулах, які утворюються в амілопластах у клітинах ендосперму, які різняться за формою та розміром залежно від злаків. У більшості злаків кожен амілопласт містить зерно, однак у випадку з рисом та вівсом їх багато в кожному.
Існують відмінності між гранулами крохмалю різних злаків за розмірами та формою. У пшениці, ячмені та житі є крохмальні гранули двох розмірів, деякі великі сочевикові, а інші дрібні та сферичні.
Склад цих гранул подібний, і потрібно лише виділити значно більшу площу поверхні на одиницю маси дрібних. Як у випадку кукурудзи, так і сорго, гранули крохмалю дуже схожі як за розміром, так і за формою (між багатогранником зовнішньої зони кукурудзи та сферичною внутрішньої частини). Гранули ж теж подібні, хоча і менші. З іншого боку, окремі гранули рисового та вівсяного крохмалю подібні, багатогранні за формою і представлені у вигляді складених зерен. Однак ці складні зерна різні, зерна вівса великі та сферичні, а рисові - менші та багатогранні.
Наступна таблиця показує характеристики гранул крохмалю в зернових культурах за розмірами та формою.
Таблиця 2. Характеристика гранул крохмалю в зернових культурах.
малий: 1-40 м
Іноді відчутні концентричні кільця
Містить до 80 окремих гранул
Твердий ендосперм М'який ендосперм
Концентричних кілець немає. Зоряна нитка.
Містить до 150 окремих гранул
Існує кілька сортів кукурудзи, кожна з яких має різні характеристики, найбільш відомими є:
а) Білий: має пухкий і борошнистий ендосперм, не містить рогового крохмалю.
b) Дентиформ: це найважливіше в економічному плані, у нього є роговий крохмаль по боках зерна.
в) Тривало: всередині його зерна міститься лише борошняний ендосперм і боки, накладені рогівковим крохмалем, тому він набуває певної твердості та захисту від висихання.
г) Видування або паломіно: майже весь ендосперм - це рогівковий крохмаль, при нагріванні кутикула насіння лопається, коли крохмаль гелюється і ендосперм розширюється назовні. Має велике застосування як ласощі.
д) солодке: Він містить лише амілопектин у своєму ендоспермі, оскільки завдяки мутації його ДНК у ньому відсутні всі ферменти для синтезу загального крохмалю. Він має більший вміст жиру, білків і розчинних вуглеводів, які надають йому солодкуватий смак, його широко використовують як овоч.
За своїми фізичними та/або функціональними властивостями кукурудзу можна класифікувати як: білу, блакитну та фіолетову, зубчасту, кристалічну, попкорн, з високим вмістом амілази, високим вмістом лізину, високим вмістом олії, пазолеро або куско, жовтий, восковий; два останні є найважливішими для отримання крохмалю; Таким чином, ми маємо на увазі, що жовта кукурудза виробляється найбільше у всьому світі, вона характеризується вмістом високого вмісту каротиноїдних пігментів в ендоспермі і є найкращою кукурудзою для переробки крохмалю, тоді як воскова кукурудза має низький вміст амілози (0? 5%), з воскоподібним виглядом ендосперму, який використовується в галузі переробки крохмалю, його функціональні властивості на відміну від крохмалю з нормальних ендоспермів 11.
Найбільш поширеним глюзидним компонентом кукурудзи є також крохмаль. Його гранули схожі на овес, але дещо більші та багатокутні, із зірчастою щілиною в нитці. Добре відомий кукурудзяний крохмаль - це, по суті, кукурудзяний крохмаль, він має велику користь у кондитерських виробах та як покращувач хліба 11.
Кукурудза також містить декстрини та від 2 до 4% сахарози, що у випадку з цукровою кукурудзою може перевищувати 6%.
Насіння пшениці складається з трьох частин: ендосперму, близько 83% насіння; висівки, близько 14,5% і зародки, близько 2,5%.
Ендосперм є джерелом білого борошна, він містить приблизно 90% крохмалю та білка, решта - волога та невелика кількість жиру, золи та пентозанів 1.
Різниця між твердою та м’якою пшеницею полягає в ендоспермі, крохмалистій внутрішній частині насіння. У м’яких сортів пшениці гранули крохмалю менш щільно пов’язані з білковим матриксом, ніж тверда пшениця. Очевидно, це пов’язано з фріабіліном, невеликим білком, що міститься в м’якій пшениці 1.
Крохмаль - основний вуглевод в пшениці та борошні. Звичайний пшеничний крохмаль містить 25% амілози (найменша молекула лінійного крохмалю) та 75% амілопектину (найбільша розгалужена молекула). У присутності надлишку води, як у амілографа, крохмаль желатинизується при 65 ° C (159 ° F). У системах з обмеженим вмістом води, включаючи більшість рецептур для випічки, температура клейстеризації вища на 5 ° C - 15 ° C (9 ° F - 27 ° F). В екстремальних ситуаціях, обмежених водою, таких як тісто для печива, більшість крохмальних гранул ніколи не желатинізує 1.
Пшениця, жито (Secale cereale) та ячменю (Hordeum vulgare) мають два типи зерен крохмалю: великі сочевикові та дрібні кулясті. У ячменю сочевикові зерна утворюються протягом перших 15 днів після запилення. Дрібні гранули, що складають в цілому 88% від кількості зерен, з’являються через 18-30 днів після запилення12.
Характеристика крохмалю в деяких злакових культурах
Крохмаль з хімічної точки зору - це вуглевод, який можна знайти не тільки в зернових, але і в інших групах продуктів харчування царства рослин.
Крохмаль - це суміш двох полісахаридів: амілози та амілопектину. Обидва вони складаються з одиниць глюкози, у випадку амілози, зв'язаної між собою зв'язками α 1-4, що породжує лінійний ланцюг, а у випадку амілопектину існують розгалуження через зв'язки α 1-6 2, 13.
Загалом, крохмалі містять від 20% до 30% амілози, хоча є винятки. У восковій кукурудзі, названій за зовнішнім виглядом зерна, амілози майже немає, тоді як у крохмалистих сортах вона становить від 50% до 70% 2.
Підсумовуючи співвідношення амілаза/амілопектин у найбільш поширеному зерні, це 25/75%, але 50% амілопектину можна знайти у таких сортах, як Восковий або Воскоподібний та, навпаки, Амілоліптиди, що мають високу частку амілоз.
Залежно від співвідношення амілаза/амілопектин, дві основні властивості, які вони мають, будуть такими: поглинання та утримання води та здатність до гелеутворення. Так само ця частка визначатиме функціональні властивості крохмалів.
Рідні крохмальні гранули не розчиняються в холодній воді. Коли ці гранули нагріваються у воді, вони желатинизуються при досягненні певної температури (залежно від виду крохмалю), поглинаючи воду і збільшуючи в’язкість суспензії. Після температури клейстеризації в'язкість зменшується внаслідок руйнування гранул і солюбілізації компонентів. Пізніше, коли температура падає, ланцюги крохмалю взаємодіють один з одним і утворюють у своїй структурі воду, як гелі. Пізніше взаємодія між полісахаридними ланцюгами посилюється, витісняючи воду зі структури, породжуючи явище ретроградації 13.
Технологічні властивості крохмалю багато в чому залежать від його походження, а також від співвідношення амілоза/амілопектин, як коли він входить до складу складного матеріалу (борошна), так і коли використовується очищений, що дуже часто. Таким чином, восковий кукурудзяний крохмаль утворює прозорі та зчеплені гелі, тоді як рисовий крохмаль утворює непрозорі гелі 2.
Рідний крохмаль.
Кукурудзяний крохмаль - це природний полісахарид, одержуваний при вологому подрібненні зазначеного зерна 8.
Метод отримання кукурудзяного крохмалю - це мокрий помел, який є технологією, що дозволяє розділити деякі частини зерна на їх хімічні складові. Коли його виготовляють для кукурудзи, отримують крохмалі та інші продукти (олії, корми для худоби, такі як корм, глютенове борошно або зародкові коржі та продукти гідролізу крохмалю, такі як глюкоза) 11.
Операції, які відбуваються за цим методом, описані нижче:
-
Сушіння. Кукурудза - це продукт, який після збирання має, як правило, занадто високий рівень вологості, тому для належного зберігання він повинен пройти процес сушіння. Цю сушку необхідно проводити при температурах нижче 54 ° C, оскільки при більш високих температурах у білку відбуваються зміни, які спричиняють набряк зерна під час мацерації та більшу тенденцію до збереження крохмалю. З іншого боку, якщо сушка перевищує 54 ° C, зародок стає гумовим і, як правило, об’єднується в тверду кукурудзяну суспензію, коли для її відділення він повинен плавати в ній, з якою крохмаль утримуватиме високий відсоток олії.
SO2 використовується для зупинки росту мікроорганізмів, що псують, та для полегшення вивільнення крохмалю з білка.
Мацерація. Після очищення кукурудзи її занурюють у воду із вмістом 0,1 - 0,2% SO2, регулюють температуру так, щоб вона залишалася між 48 - 52 ° C і витримують таким чином протягом 30 - 50 годин. Цей процес називається мацерацією, і він здійснюється в ряді резервуарів, через які вода протипоказана протиточно. За допомогою цього процесу зерно розм'якшується, і тому ми можемо сприяти подальшому відділенню лушпиння, зародків та клітковини.
Відновлений зародок промивають, а прилиплий крохмаль усувають, щоб згодом злити його в пресах і висушити в роторних парових сушарках. Як тільки зародок висохне, його в основному використовують для виробництва олії.
Після відділення клітковини залишок крохмалю та білка відокремлюють за допомогою великих безперервних центрифуг або за допомогою гідроциклонів, оскільки крохмаль є більш щільним, ніж білок. Потім клейковина піддається центрифугуванню для усунення води, а потім висушується, залишаючи продукт дуже багатим білком і високо цінується в кормах для тварин.
Після виділення крохмаль все ще містить багато білка, і його слід очищати за допомогою центрифугування або за допомогою гідроциклонів, хоча він менший і у більшій кількості, ніж той, що використовується у випадку зародків; Отриманий таким чином крохмаль фільтрують і сушать при 5 - 12% вологості в печах або сушильних тунелях, а ще пізніше, як правило, його сушать до 1 - 7%, залежно від країни, вакуумною сушкою.
Наступна діаграма узагальнює раніше детальний метод:
Хоча найвище виробництво крохмалю відбувається при подрібненні кукурудзи, існує також значна кількість крохмалю, який видобувається з пшениці, однак він отримується більше як побічний продукт отримання пшеничної клейковини, ніж за його харчовими властивостями або використовує промисловий 11.
У випадку з пшеницею найчастіше починають з борошна з низьким ступенем вилучення, а не з зерна. Звичайна справа - це зробити тісто з борошна та води, за допомогою якого пшенична клейковина буде зволожуватись і утворюватиме дуже згуртоване тісто, яке буде прагнути об’єднуватися із собою, залишаючись великими шматками. Після формування тіста клейковина промивається, а крохмаль, який несе вода, відокремлюється ситами.
Інша форма екстракції полягає у замішуванні суміші під струменем води, щоб агломерати клейковини та крохмаль виносились водою, забезпечуючи збільшення чистоти клейковини за допомогою послідовних промивань. Цей останній процес називається системою Мартіна.
Починаючи з борошна замість пшениці для отримання крохмалю, означає, що при сухому помелі (процес, проведений на попередній фазі), частина цього крохмалю була пошкоджена під час помелу і, отже, буде гіршої якості. Таким чином, за допомогою цього процесу буде отримана більша частка крохмалю типу В, хвостів або осушеного, який складається з дрібних зерен крохмалю, пентозану та пошкоджених зерен і меншої частки крохмалю типу А, більш оціненого, утвореного великі лінзоподібні гранули і частина дрібних кулястих.
Для вилучення крохмалю з пшениці SO2 не використовується, оскільки вода сама по собі пом’якшує частинки борошна і дозволяє відокремлювати білок і крохмаль. Якби використовували SO2, клейковина була б денатурованою, і тому вона втрачала б здатність формувати тісто з якістю утримуючого газу.
Необхідно приділяти велику увагу процесу сушіння, щоб уникнути можливих вибухів, оскільки крохмаль є порошкоподібним матеріалом. З іншого боку, нагрівання після гідратації клейковини денатурує її, втрачаючи тим самим свою життєздатність та знецінюючись. Для вирішення цієї проблеми більшість галузей промисловості використовують флеш-сушарки, в яких волога клейковина видавлюється в потоці гарячого повітря з уже висушеною клейковиною.
Були спроби виробляти клейковину та крохмаль із цільного зерна, за допомогою яких, крім зменшення шкоди крохмалю, ми можемо вибрати вміст білка та тип пшениці, яку ми використовуємо, що у випадку, починаючи з борошна, нам нав'язували, однак ці спроби не були вигідними.
Існують відмінності в якості крохмалю, отриманого з кукурудзи та пшениці, а також у процесах його отримання. Наступна таблиця узагальнює деякі з цих відмінностей, пояснених у попередніх розділах.