(Назад)
(Cкачать работу)Реферат на тему:
Крахма́л — полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Формула крахмала:(C6h20O5)n. 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.
Безвкусный, аморфный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Под микроскопом видно, что это зернистый порошок; при сжатии порошка крахмала в руке он издаёт характерный «скрип», вызванный трением частиц.
В горячей воде набухает (растворяется), образуя коллоидный раствор — клейстер; с раствором йода образует соединение-включение, которое имеет синюю окраску. В воде, при добавлении кислот (разбавленная h3SO4 и др.) как катализатора, постепенно гидролизуется с уменьшением молекулярной массы, с образованием т. н. «растворимого крахмала», декстринов, вплоть до глюкозы.
Молекулы крахмала неоднородны по размерам. Крахмал представляет собой смесь линейных и разветвлённых макромолекул.
При действии ферментов или нагревании с кислотами подвергается гидролизу. Уравнение:(C6h20O5)n + nh3O—h3SO4→ nC6h22O6.
Качественные реакции:
Часть глюкозы, образующейся в зелёных растениях при фотосинтезе, превращается в крахмал:
6CO2 + 6h3O → C6h22O6 + 6O2
nC6h22O6(глюкоза) → (C6h20O5)n + nh3O
В общем виде это можно записать как 6nCO2 + 5nh3O → (C6h20O5)n+ 6nO2.
Крахмал в качестве резервного питания накапливается в клубнях, плодах, семенах растений. Так в наиболее часто используемых для производства крахмала растениях, клубнях картофеля содержится до 24 % крахмала, в зёрнах пшеницы — до 64 %, риса — 75 %, кукурузы — 70 %.
В промышленности превращение крахмала в глюкозу (процесс осахаривания) происходит путём кипячения его на протяжении нескольких часов с разбавленной серной кислотой (каталитическое влияние серной кислоты на осахаривание крахмала было обнаружено в 1811 г. К. С. Кирхгофом). Чтобы из полученного раствора удалить серную кислоту в него добавляют мел, получая из серной кислоты нерастворимый сульфат кальция. Последний отфильтровывают, и вещество выпаривают. Получается густая сладкая масса — крахмальная патока, которая содержит кроме глюкозы значительное количество остальных продуктов гидролиза крахмала.
Патока используется для приготовления кондитерских изделий и для разнообразных технических целей.
Если нужно получить чистую глюкозу, то кипячение крахмала ведут дольше, чем достигается более полное превращение его в глюкозу. Полученный после нейтрализации и фильтрования раствор сгущают, пока из него не начнут выпадать кристаллы глюкозы. Также в настоящее время гидролиз крахмала производят ферментативно, с использованием альфа-амилазы для получения декстринов различной длины, и глюкоамилазы − для дальнейшего их гидролиза с получением глюкозы.
При нагревании сухого крахмала до 200—250 °C происходит частичное его разложение и получается смесь менее сложных чем крахмал полисахаридов (декстрин и другие).
Физическое изменение позволяет получать крахмал с высокой способностью удерживать влагу, что в свою очередь придает конечному продукту желаемую консистенцию. Модифицированный крахмал не имеет никакого отношения к генетически модифицированным организмам, так как является веществом, а не организмом и, следовательно, никаких генов не имеет по определению.
В желудочном тракте человека и животного крахмал поддаётся гидролизу и превращается в глюкозу, которая усваивается организмом. Промежуточными продуктами гидролиза крахмала являются декстрины.
Крахмал, как пищевая добавка, используется для загущения многих пищевых продуктов, приготовления киселей, заправок и соусов.
В пищевой промышленности крахмал используется для получения глюкозы и патоки, в текстильной — для обработки тканей, в бумажной — в качестве наполнителя.
Крахмал, являясь одним из продуктов фотосинтеза, широко распространен в природе. Для растений он является запасом питательных веществ и содержится в основном в плодах, семенах и клубнях. Наиболее богато крахмалом зерно злаковых растений: риса (до 86 %), пшеницы (до 75 %), кукурузы (до 72 %), а также клубни картофеля (до 24 %).
Для организма человека крахмал наряду с сахарозой служит основным поставщиком углеводов — одного из важнейших компонентов пищи. Под действием ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, которая окисляется в клетках до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма.
Раствор крахмала в воде является неньютоновской жидкостью.
Грязевой крахмал — побочный продукт при производстве первого сорта крахмала: та часть его которая отлагается вверху при отмывке в осадочных чанах или чанах с мешалкой. Содержит 90-95 % крахмала, перерабатывается вторично на крахмал.
wreferat.baza-referat.ru
(Назад) (Cкачать работу)
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
Реферат
Модифицированные крахмалы . Теоретические основы строения полисахаридов Химия пищевых гидроколлоидов - раздел химии, разбирающий вопросы происхождения, производства и превращений большой группы полимерных веществ, выделенных в самостоятельную категорию на основании общности свойств, проявляемых ими в пищевых системах.
Углеводы классифицируют по количеству моносахаридных остатков (см. рис.).
Рис.1. Древо углеводов Молекула глюкозы в растворе образует пиранозный цикл. При образовании циклической структуры группа ОН, связанная с C1, может расположиться по ту же сторону от кольца, что и ОН -группа, связанная с C2 (α-форма) или по противоположную сторону кольца (β-форма), что играет существенную роль при образовании полисахаридов (см. рис.). Рис. 2. Таутомерия глюкозы При связывании двух моносахаридов по реакции конденсации образуются дисахариды с возникновением гликозидной связи (см. рис. ): +=
Рис. 3. Образование гликозидной связи КрахмалШироко распространенный резервный полисахарид растений, является наиболее важным углеводным компонентом пищевого рациона. В растениях крахмал содержится в хлоропластах листьев, плодах, семенах и клубнях. Особенно высоко содержание крахмала в зерновых культурах (до 75 % от сухой массы), клубнях картофеля (примерно 65 %) и других запасающих частях растений.
Крахмал откладывается в форме микроскопических гранул. Крахмальные гранулы практически не растворяются в холодной воде, однако они сильно набухают в воде при нагревании.
При продолжительном кипячении примерно 15-25 % крахмала переходит в раствор в виде коллоида. Этот «растворимый крахмал» носит название амилоза. Остальная часть, амилопектин, не растворяется даже при очень длительном кипячении.
Амилоза
Амилоза состоит из неразветвленных цепей, включающих 200-300 остатков глюкозы, связанных в положении α(1→4). Благодаря α-конфигурации при С1, цепи образуют спираль, в которой на один виток приходится 6-8 остатков глюкозы .
Синяя окраска растворимого крахмала при добавлении йода (йод-крахмальная реакция) связана с присутствием такой спирали. Атомы йода образуют цепочку вдоль оси спирали и в этом преимущественно неводном окружении приобретают темно-синюю окраску
Амилопектин
В отличие от амилозы практически нерастворимый в воде амилопектин имеет разветвленную структуру. В среднем один из 20-25 остатков глюкозы содержит боковую цепь, присоединенную в положении α(1→6). При этом формируется древовидная структура.
Сильно разветвленные полисахариды, такие, как амилопектин, окрашиваются в присутствии йода в коричневый или красно-коричневый цвет.
Молекула амилопектина может включать сотни тысяч остатков глюкозы и иметь молекулярную массу порядка 108 Да.
В процессе пищеварения происходит высвобождение полученной от солнца энергии, т.к. в результате гидролиза крахмал снова расщепляется на молекулы глюкозы и далее на углекислый газ и воду.
Наиболее важными коммерческими источниками крахмала являются кукуруза, картофель, рис, пшеница и тапиока. Производство крахмала включает в себя различные процессы, в ходе которых очищенный крахмал отделяется от других компонентов сырья. Целью экстракции является извлечение зерен крахмала не поврежденными. Такой крахмал можно мыть, сушить или хранить в виде суспензии для дальнейшей обработки с целью получения модифицированного крахмала.
Гидратация, возникающая при приготовлении пищи, приводит к необратимому изменению в структуре крахмальной гранулы, в результате «крахмал-крахмальное» взаимодействие раскрывается по типу застежки молнии и заменяется взаимодействием крахмал-вода. Это приводит к разделению цепей и набуханию гранулы.2. Гидратация крахмала У молекул крахмала множество ОН групп, они вызывают сродство к воде. существует сильная гидратация и сродство между огромными молекулами крахмала и маленькими молекулами воды, которое осуществляется посредством водородных связей
В воде крахмальная гранула разрывается и происходит диспергирование крахмальных молекул в растворе с переходом в вязкое коллоидное состояние
Таким способом вода позволяет контролировать структуру и текстуру пищевых продуктов.
«Желирование» и «клейстеризация» являются специфическими техническими признаками происходящей внутри гранулы гидратации и ее необратимого набухания, которые и создают вязкость
Клейстеризация крахмала происходит при его нагревании в присутствии воды, этот сложный процесс идет в три стадии.
На первой стадии крахмальные зерна обратимо набухают за счет присоединения небольших количеств воды.
На второй стадии при повышении температуры отмечается сильное набухание зерен с увеличением их объема в сотни раз за счет присоединения больших количеств воды. Эта стадия клейстеризации необратима При набухании крахмала происходит разрыв водородных связей и гидратация макромолекул полисахарида. Увеличивается вязкость раствора.
На третьей стадии извлекаются водой растворимые полисахариды, зерна теряют форму.
Крахмальный клейстер
В зависимости от соотношения крахмала и воды получается клейстер в виде золя или геля. Если крахмальные мешочки при поглощении ими большого количества воды тесно соприкасаются друг с другом, клейстер имеет характер геля
Старение крахмального клейстера
При охлаждении может происходить «регресс», т.е. молекулы амилозы линейной структуры упорядочиваются, становятся параллельно друг другу, такие зоны теряют воду и прозрачность.
Густые кисели с 6-8 % содержанием крахмала относятся к прочным гелям
Старение оклейстеризованного крахмала предотвращается выдержкой изделий в горячем состоянии до момента их употребления.
Крахмальные гели различной вязкости служат основой для киселей, супов-пюре и соусов. Для ягодных киселей пригоден картофельный крахмал, образующий прозрачный, почти бесцветный гель. Для молочных киселей можно применять маисовый крахмал, дающий непрозрачный молочно-белый гель3. Модифицированные крахмалыМодифицированный крахмал вырабатывается при помощи изменений. Однако модификация крахмала не касается структуры его ДНК. В соответствии с ГОСТ Р 51953-2002 «Крахмал и крахмалопродукты»,
Модифицированными крахмалами называют крахмалы, свойства которых направленно изменены в результате физической, химической, биохимической или комбинированной обработки (см. рис. 4.). Из этого определения видно, что для производства модифицированного крахмала не применяются методы генной инженерии.
Рис. 4. Этикетка на модифицированные крахмалы Физические и химические способы модификации крахмалов: набухание, деполимеризация, стабилизация, поперечное сшивание полимерных цепей.
При набухании химическая структура молекул крахмала не изменяется, но объем их увеличивается за счет присоединения молекул воды водородными связями.
При деполимеризации укорачиваются цепочки амилозы или амилопектина. При укорачивании цепей амилозы, крахмал теряет способность к регрессу. При укорачивании цепей амилопектина модифицированный крахмал желируется при более низкой температуре.
При сухом прокаливании крахмала (20-30 % влаги) происходит частичный гидролиз, укорачивание молекул, затем происходит реполимеризация, т.е. образование более разветвленных молекул - декстринов
Декстриы отличаются растворимостью в холодной воде, уровнем вязкости, уменьшением содержания сахара, стабильностью.
В зависимости от цвета декстрины бывают белые, желтые или британские камеди.
. Способы модификации крахмала Сшивание состоит в замене части водородных связей на более прочные ионные.
Крахмальная гранула на молекулярном уровне имеет укрепляющие ее произвольно расположенные спайки. Часто это дикрахмал-фосфаты и дикрахмал-адипаты с фосфатными или адипатными мостами.
Обычно одна поперечная связь приходится на 100 - 3000 ангидроглюкозных остатков в молекуле крахмала. По мере того как возрастает количество поперечных связей, крахмал становится более устойчивым к желированию, к кислотному, тепловому и механическому воздействиям.
Стабилизация - химическая модификация крахмала введением ацетильных и гидроксипропильных групп с целью предотвратить
referat.co
Теоретические основы строения полисахаридов
Химия пищевых гидроколлоидов - раздел химии, разбирающий вопросы происхождения, производства и превращений большой группы полимерных веществ, выделенных в самостоятельную категорию на основании общности свойств, проявляемых ими в пищевых системах.
Углеводы классифицируют по количеству моносахаридных остатков (см. рис.).
Рис.1. Древо углеводов
Молекула глюкозы в растворе образует пиранозный цикл. При образовании циклической структуры группа ОН, связанная с C1, может расположиться по ту же сторону от кольца, что и ОН -группа, связанная с C2 (α-форма) или по противоположную сторону кольца (β-форма), что играет существенную роль при образовании полисахаридов (см. рис.).
Рис. 2. Таутомерия глюкозы
При связывании двух моносахаридов по реакции конденсации образуются дисахариды с возникновением гликозидной связи (см. рис. ):
+ =
Рис. 3. Образование гликозидной связи
Крахмал
Широко распространенный резервный полисахарид растений, является наиболее важным углеводным компонентом пищевого рациона. В растениях крахмал содержится в хлоропластах листьев, плодах, семенах и клубнях. Особенно высоко содержание крахмала в зерновых культурах (до 75 % от сухой массы), клубнях картофеля (примерно 65 %) и других запасающих частях растений.
Крахмал откладывается в форме микроскопических гранул. Крахмальные гранулы практически не растворяются в холодной воде, однако они сильно набухают в воде при нагревании.
При продолжительном кипячении примерно 15-25 % крахмала переходит в раствор в виде коллоида. Этот «растворимый крахмал» носит название амилоза. Остальная часть, амилопектин, не растворяется даже при очень длительном кипячении.
Амилоза
Амилоза состоит из неразветвленных цепей, включающих 200-300 остатков глюкозы, связанных в положении α(1→4). Благодаря α-конфигурации при С1, цепи образуют спираль, в которой на один виток приходится 6-8 остатков глюкозы .
Синяя окраска растворимого крахмала при добавлении йода (йод-крахмальная реакция) связана с присутствием такой спирали. Атомы йода образуют цепочку вдоль оси спирали и в этом преимущественно неводном окружении приобретают темно-синюю окраску
Амилопектин
В отличие от амилозы практически нерастворимый в воде амилопектин имеет разветвленную структуру. В среднем один из 20-25 остатков глюкозы содержит боковую цепь, присоединенную в положении α(1→6). При этом формируется древовидная структура.
Сильно разветвленные полисахариды, такие, как амилопектин, окрашиваются в присутствии йода в коричневый или красно-коричневый цвет.
Молекула амилопектина может включать сотни тысяч остатков глюкозы и иметь молекулярную массу порядка 108 Да.
В процессе пищеварения происходит высвобождение полученной от солнца энергии, т.к. в результате гидролиза крахмал снова расщепляется на молекулы глюкозы и далее на углекислый газ и воду.
Наиболее важными коммерческими источниками крахмала являются кукуруза, картофель, рис, пшеница и тапиока. Производство крахмала включает в себя различные процессы, в ходе которых очищенный крахмал отделяется от других компонентов сырья. Целью экстракции является извлечение зерен крахмала не поврежденными. Такой крахмал можно мыть, сушить или хранить в виде суспензии для дальнейшей обработки с целью получения модифицированного крахмала.
Гидратация, возникающая при приготовлении пищи, приводит к необратимому изменению в структуре крахмальной гранулы, в результате «крахмал-крахмальное» взаимодействие раскрывается по типу застежки молнии и заменяется взаимодействием крахмал-вода. Это приводит к разделению цепей и набуханию гранулы.
2. Гидратация крахмала
У молекул крахмала множество ОН групп, они вызывают сродство к воде. существует сильная гидратация и сродство между огромными молекулами крахмала и маленькими молекулами воды, которое осуществляется посредством водородных связей
В воде крахмальная гранула разрывается и происходит диспергирование крахмальных молекул в растворе с переходом в вязкое коллоидное состояние
Таким способом вода позволяет контролировать структуру и текстуру пищевых продуктов.
«Желирование» и «клейстеризация» являются специфическими техническими признаками происходящей внутри гранулы гидратации и ее необратимого набухания, которые и создают вязкость
Клейстеризация крахмала происходит при его нагревании в присутствии воды, этот сложный процесс идет в три стадии.
На первой стадии крахмальные зерна обратимо набухают за счет присоединения небольших количеств воды.
На второй стадии при повышении температуры отмечается сильное набухание зерен с увеличением их объема в сотни раз за счет присоединения больших количеств воды. Эта стадия клейстеризации необратима При набухании крахмала происходит разрыв водородных связей и гидратация макромолекул полисахарида. Увеличивается вязкость раствора.
На третьей стадии извлекаются водой растворимые полисахариды, зерна теряют форму.
Крахмальный клейстер
В зависимости от соотношения крахмала и воды получается клейстер в виде золя или геля. Если крахмальные мешочки при поглощении ими большого количества воды тесно соприкасаются друг с другом, клейстер имеет характер геля
Старение крахмального клейстера
При охлаждении может происходить «регресс», т.е. молекулы амилозы линейной структуры упорядочиваются, становятся параллельно друг другу, такие зоны теряют воду и прозрачность.
Густые кисели с 6-8 % содержанием крахмала относятся к прочным гелям
Старение оклейстеризованного крахмала предотвращается выдержкой изделий в горячем состоянии до момента их употребления.
Крахмальные гели различной вязкости служат основой для киселей, супов-пюре и соусов. Для ягодных киселей пригоден картофельный крахмал, образующий прозрачный, почти бесцветный гель. Для молочных киселей можно применять маисовый крахмал, дающий непрозрачный молочно-белый гель
3. Модифицированные крахмалы
Модифицированный крахмал вырабатывается при помощи изменений. Однако модификация крахмала не касается структуры его ДНК. В соответствии с ГОСТ Р 51953-2002 «Крахмал и крахмалопродукты»,
Модифицированными крахмалами называют крахмалы, свойства которых направленно изменены в результате физической, химической, биохимической или комбинированной обработки (см. рис. 4.). Из этого определения видно, что для производства модифицированного крахмала не применяются методы генной инженерии.
Рис. 4. Этикетка на модифицированные крахмалы
Физические и химические способы модификации крахмалов: набухание, деполимеризация, стабилизация, поперечное сшивание полимерных цепей.
При набухании химическая структура молекул крахмала не изменяется, но объем их увеличивается за счет присоединения молекул воды водородными связями.
При деполимеризации укорачиваются цепочки амилозы или амилопектина. При укорачивании цепей амилозы, крахмал теряет способность к регрессу. При укорачивании цепей амилопектина модифицированный крахмал желируется при более низкой температуре.
При сухом прокаливании крахмала (20-30 % влаги) происходит частичный гидролиз, укорачивание молекул, затем происходит реполимеризация, т.е. образование более разветвленных молекул - декстринов
Декстриы отличаются растворимостью в холодной воде, уровнем вязкости, уменьшением содержания сахара, стабильностью.
В зависимости от цвета декстрины бывают белые, желтые или британские камеди.
. Способы модификации крахмала
Сшивание состоит в замене части водородных связей на более прочные ионные.
Крахмальная гранула на молекулярном уровне имеет укрепляющие ее произвольно расположенные спайки. Часто это дикрахмал-фосфаты и дикрахмал-адипаты с фосфатными или адипатными мостами.
Обычно одна поперечная связь приходится на 100 - 3000 ангидроглюкозных остатков в молекуле крахмала. По мере того как возрастает количество поперечных связей, крахмал становится более устойчивым к желированию, к кислотному, тепловому и механическому воздействиям.
Стабилизация - химическая модификация крахмала введением ацетильных и гидроксипропильных групп с целью предотвратить регресс при охлаждении. Тогда происходит увеличение срока годности изделий благодаря устойчивости к изменениям температуры при замораживании - оттаивании.
Степень замещения (СЗ) - это количество замещающих групп на 100 остатков ангидроглюкозы. Наиболее выгодными являются крахмалы с СЗ менее 0, Они желируют при более низких температурах.
Ферментативный гидролиз - этот гидролиз присутствует во многих пищевых технологиях. С помощью ферментов амилазы (альфа или бета) получается целый ряд новых продуктов (мальтоза, декстроза, декстрины).
Липофильное замещение - гидрофильный крахмал может быть преобразован в гидрофильно-гидрофобный введением длинной углеводородной гидрофобной цени. Они применяются для стабилизации эмульсий.
Октенилсукцинатные группы, содержащие цепь из 8 углеродных атомов обеспечивают имитацию липидных свойств. Эти гидрофобные группы притягиваются к разделу фаз и стабилизируют поверхность раздела масляной и водной фаз в эмульсии.
Липофильная октенильная часть связывает масло, а гидрофильная глюкозная часть связывает воду. Таким образом, не допускается полное разделение водной и масляной фаз (т.е. расслоение).
. Модифицированные целлюлозы. Химическое строение. Процесс производства
модифицированный крахмал полисахарид целлюлоза
Цeллюлoзa
Целлюлоза является самым распространенным органическим соединением в природе. В клеточных стенках растений целлюлоза составляет 40-50%, а в таком важнейшем сыpьe, как хлопковое вoлoкнo, - 98%. Молекулы целлюлозы содержат не менее 104 остатков глюкозы [мол. масса (1-2)·106 Да] и могут достигать в длину 6-8 мкм.
Природная целлюлоза обладает высокой механической прочностью, устойчива к химическому и ферментативному гидролизу. Эти свойства связаны с конформацией молекул и особенностями надмолекулярной организации. Неразветвленные связи типа β(1→4) приводят к oбpaзoвaнию линейных цепей, которые стабилизированы внутри- и межцепочечными водородными мостиками (рис. 5. и ).
Рис. 5. Структура целлюлозной цепи
Целлюлоза является основой для большого числа различных модификаций, используемых как в пищевой промышленности, так (и в большей степени) в других отраслях.
Микрокристаллическая целлюлоза (Е 460i), частично гидролизованная кислотой по аморфным участкам, наиболее доступным для атаки реагентами, и затем измельчена, отличается укороченными молекулами. МКЦ в качестве пищевой добавки используется как эмульгатор, текстуратор и как добавка, препятствующая слеживанию и комкованию.
Химическая модификация молекул целлюлозы приводит к изменению свойств и , как следствие к изменению функций в пищевых системах.
Пищевые добавки целлюлозной природы безвредны, так как не подвергаются в ЖКТ деструкции и выделяются без изменений.
Дневной суммарный прием с пищей всех производных целлюлозы может составлять до 25 мг/кг массы тела человека. Их дозировки в пищевых продуктах определяются конкретными технологическими задачами.
Цeллюлoзa
Из сырой целлюлозы путем химической модификации получают ряд используемых в пищевой промышленности модифицированных целлюлоз:
Е 461 - МЦ (метилцеллюлоза),
Е 463 - ГПЦ (гидроксипропилцеллюлоза),
Е 464 - ГПМЦ (гидроксипропилметилцеллюлоза),
Е 465 - МЭЦ (метилэтилцеллюлоза),
Е 466 - КМЦ (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы).
Сырьем для модифицированных целлюлоз является целлюлозная пульпа, которую получают из древесины определенных видов растений или хлопкового линта. Хлопковый линт - короткие волокна из коробочек хлопчатника, длина которых недостаточна для их использования в нитках и пряже.
Молекулы целлюлозы и крахмала состоят из остатков глюкозы (рис. )
Процесс основан на том, что целлюлозная пульпа диспергируется в щелочном растворе с образованием так называемой алкали-целлюлозы, а затем обрабатывается в строго контролируемых условиях соответствующими реагентами для замещения мономеров ангидроглюкозы в целлюлозной цепи. Замещение происходит по гидроксильным группам, а реагентами являются следующие:
метилцеллюлоза - хлорметан,
гидроксипропилцеллюлоза - окись пропилена.
ГПМЦ - смесь вышеуказанных реагентов,
метилэтилцеллюлоза - смесь хлорметана и хлорэтана,
Рис. 6 Строение целлюлозы и крахмала
КМЦ - монохлоруксусная кислота.
За реакцией замещения следует стадия очистки и промывки с целью удаления побочных продуктов и достижения уровней чистоты, пригодных для пищевых добавок.
Физико-химические свойства и технологические функции модифицированных целлюлоз.
Метилцеллюлоза (Е 461) МЦ и гидроксипропилметилцеллюлоза (Е 464) ГПМЦ.
Растворяются в холодной воде (но не растворяются в горячей) с образованием вязких растворов. Вязкость растворов этих производных целлюлозы, зависящая от их концентрации и практически не зависящая от рН в диапазоне 2 - 13, снижается с повышением температуры до момента гелеобразования, которое наступает в интервале температур 50 - 90 оС. По достижении температурной точки гелеобразования вязкость растворов начинает резко повышаться до температуры флокуляции (коагуляции с образованием рыхлых хлопьевидных агрегатов).
Процесс обратим, т.е. при снижении температуры может быть получен исходный раствор, что обусловлено обратимостью процесса образования и разрыва водородных связей между полимерными молекулами эфиров целлюлозы и молекулами воды.
Гидроксипропилцеллюлоза (Е 463) ГПЦ.
Растворяется в воде при температуре, не превышающей 40 оС. Ее растворимость повышается в присутствии сахарозы. Вязкость растворов, которая не зависит от рН в интервале 2 - 11, снижается с повышением температуры до момента флокуляции, наступающего, минуя стадию гелеобразования, в интервале 40-45 оС.
Процесс обратим, и со снижением температуры будет происходить повторное растворение этого эфира целлюлозы в воде. Водные растворы ГПЦ проявляют поверхностную активность, действуя в дисперсных пищевых системах как эмульгатор. Растворы ГПЦ совместимы с большинством натуральных и синтетических водорастворимых полимеров: МЦ, КМЦ, желатином, альгинатами и др., что создает возможность их совместного использования.
Карбоксиметилцеллюлоза (Е 466) КМЦ.
Растворяется и в горячей, и в холодной воде с образованием растворов различной вязкости, которая зависит от степени замещения гидроксильных групп в молекуле целлюлозы. Для пищевых целей обычно применяют КМЦ со степенью замещения 0,65-0,95, образующую растворы высокой и средней вязкости. Вязкость растворов КМЦ уменьшается с повышением температуры, однако гелеобразования и флокуляции не происходит. Вязкость растворов КМЦ зависит от рН: при рН ниже 3 вязкость может возрастать, при 5 - 9 не зависит от рН, при рН выше 10 вязкость может уменьшаться. Смеси КМЦ и ГПЦ обладают синергизмом повышения вязкости в отличие от индивидуальных добавок..
Применение модифицированных целлюлоз в пищевых продуктах.
Традиционно эти добавки используют в технологиях хлебобулочных и кондитерских изделий, молочных и обезжиренных эмульсионных продуктов, безалкогольных напитков, где они выступают в качестве эмульгаторов и стабилизаторов многокомпонентных дисперсных систем, суспензий и эмульсий, обеспечивают необходимые консистенцию и вкусовые свойства.
МЦ и ГПМЦ используют для связывания и поддержания формы, формирования пленки и барьерных свойств, предотвращения выкипания и разбрызгивания при высоких температурах.
ГПЦ ждет своего применения в пищевой промышленности. Ее низковязкие сорта используют в топпингах (украшениях для верхней поверхности кондитерских изделий) для взбивания или распыления из аэрозольных баллончиков. Топпинги, стабилизированные ГПЦ (в количестве 0,2 - 0,3 %), сохраняют взбитую структуру при высоких температурах окружающей среды.
МЭЦ стабилизирует пену, ее взбитость сравнима с яичным белком. Растворы можно взбивать повторно, даже если пена, постояв, снова перешла в жидкое состояние. При этом МЭЦ совместима со многими обычными пищевыми ингредиентами, включая белок и жир. МЭЦ подходит для применения в топпингах, муссах, жидком тесте.
КМЦ обеспечивает быстрое загущение в быстрорастворимых продуктах, таких как сухие смеси для напитков в автоматах. При высоких концентрациях КМЦ во рту возможно «резиновое ощущение». Для устранения этого ощущения нужно использовать сорта КМЦ с большей степенью замещения при меньших концентрациях.
Литература
1. Вопросы и задачи по органической химии; Альянс - Москва, 2012. - 256 c.
. Органическая химия. В 2 книгах. Книга 2. Специальный курс; Дрофа - Москва, 2008. - 592 c.
. Органическая химия. Задачи по общему курсу с решениями. В 2 частях. Часть 2; Бином. Лаборатория знаний - Москва, 2012. - 720 c.
. Основы органической химии; Дрофа - Москва, 2006. - 560 c.
. Руководство к лабораторным занятиям по органической химии; Гостехиздат - Москва, 2009. - 384 c.
. Сборник задач по органической химии; Издательство МГУ - Москва, 2000. - 160 c.
. Алексеенко В. А., Суворинов А. В., Власова Е. В. Металлы в окружающей среде. Оценка эколого-геохимических измерений. Сборник задач; Логос - Москва, 2012. - 515 c.
. Артеменко А. И. Органическая химия; Высшая школа - Москва, 2002. - 560 c.
. Артеменко А. И. Органическая химия; Высшая школа - Москва, 2007. - 560 c.
. Артеменко А. И. Удивительный мир органической химии; Дрофа - Москва, 2008. - 256 c.
. Артемова Э. К., Дмитриев Е. В. Основы общей и биоорганической химии; КноРус - Москва, 2011. - 256 c.
Скачать архив (897.0Kb)Схожие материалы:
na5bal.narod.ru
Модифицированные крахмалы. Учитывая влияние, которое имеют те или иные свойства крахмала на качество пищевых продукᴛᴏʙ, целесообразно применение в целом ряде производств различных модифицированных крахмалов.
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. Данный 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
Таблица 3.15. Свойства различных кукурузных крахмалов
| Тип | Соотношение амилоза : амилопектин | Температура клейстеризации, "С | Отличительные свойства |
| Нормальный | 1:3 | 62-72 | Невысокая стабильность при замораживании оттаивании |
| Восковидный | 0:1 | 63-72 | Минимальная ретроградация |
| Кислотно-модифицированный | Различное | 69-79 | Растворим в кипящей воде; пониженная вязкость горячих клейстеров по сравнению с нормальным крахмалом |
| Гидроксиэтилинированный | " | 58-68 | Увеличенная прозрачность клейстеров; уменьшенная способность к ретроградации |
| Монофосфатный | " | 56-66 | Набухает в холодной воде, пониженная способность к ретроградации |
| Ацетилированный | " | 55-65 | Хорошая прозрачность клейстеров и стабильность |
| Поперечно-сшитый | " | Выше, чем у немодифицированных, зависит от степени сшитости | Высокая стабильность клейстеров, пониженная способность к ретроградации, стабильность при замораживании и оттаивании |
загустителя в пищевых продуктах без нагревания (к примеру , в пудингах, начинках и т. п.).
Крахмал, модифицированный кислотой. Кислотный гидролиз при температуре ниже температуры клеистеризации имеет место в аморфных зонах крахмального зерна, оставляя кристаллические зоны относительно нетронутыми, причем в большей степени идет гидролиз аминопектина, а не амилозы. Стоит отменить, что традиционно ᴇᴦᴏ получают путем обработки крахмальной суспензии соляной или серной кислотой при температуре 2555°С, причем время обработки зависит от показателя вязкости, которую хотят получить, и может составлять 624 часа. Данный крахмал практически нерастворим в холодной воде, но хорошо растворим в кипящей воде. Важно понимать - для этого крахмала, по сравнению с исходным, характерна более низкая вязкость горячих клейстеров, уменьшение силы геля, увеличение температуры клеистеризации. Благодаря способности этого крахмала образовывать горячие концентрированные клейстеры, которые при остывании на холоде дают гель, его можно с успехом применять в качестве умягчителя при производстве желированных конфет, а кроме того для получения защитных пленок.
Этерифицированные крахмалы. Известно, что крахмал может быть подвергнут этерификации. Учитывая, что D-гликопиранозилмономер содержит три свободных гидроксила, степень замещения (СЗ) может быть от 0 до 3. Считается, что коммерчески более целесообразны производные, имеющие СЗ меньше чем 0,1. Такая модификация приводит к определенным изменениям коллоидных и других свойств, которые существенны для пищевых продукᴛᴏʙ. - В в е д е н и е - гидроксиэтилгрупп при низкой СЗ приводит к снижению температуры клейстеризации, увеличению скорости набухания зерен, уменьшает тенденцию к гелеобразованию и ретроградации. Они находят применение как пищевая добавка-загуститель в салатных приправах, начинках и других подобных продуктах.
Ацетаты крахмала низкой степени замещения получают путем обработки зерен крахмала уксусной кислотой или, предпочтительнее, ацетан-гидридом в присутствии катализатора (как правило при рН 7 11; t = 25°С; СЗ = 0,5). Растворы ацетаᴛᴏʙ 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.
Монофосфатные эфиры зернового крахмала получают реакцией сухой смеси крахмала и кислых солей орто-, пиро- или триполифосфата при повышенной температуре (обычно 5060°С, 1 час). СЗ обычно меньше чем 0,25, но можно получать продукты и с более высокой степенью замещения путем повышения температуры, концентрации фосфата и длительности реакции. По сравнению с обычным крахмалом ϶ᴛόᴛкрахмал имеет более низкую температуру клейстеризации, набухает в холодной воде (СЗ = 0,07 и выше), имеет пониженную способность к ретро-градации. 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 замораживанииоттаивании. Предварительно клейстеризованный 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. На основании выше сказанного приходим к выводу, что 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 (RОН) с би- и полифункциональными агентами, такими как триметафосфат натрия, оксихлорид фосфора, смешанные ангидриды уксусной и дикарбоновой (к примеру , 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 замораживанииоттаивании; при хᴘẚʜᴇнии клейстеров поперечно-сшитых крахмалов не наблюдается синерезис. Благодаря этим свойствам поперечно-сшитые крахмалы применяют в детском питании, салатных приправах, фрукᴛᴏʙых начинках, в кремах.
Окисленные крахмалы. Они могут быть получены при действии окислителей (к примеру NaCIO, KMnO4, КВгО3) на водную суспензию крахмала при температуре более низкой, чем температура клейстеризации. При действии окислителей идет гидролитическое расщепление гликозидных связей с образованием карбонильных групп, окисление спирᴛᴏʙых групп в карбонильные, а затем и в карбоксильные. Стоит отменить, что традиционно окисленный крахмал содержит одну СООН группу на 2530 гликозидных единиц.
Они используются как низковязкостные наполнители (в частности, к примеру , в салатных приправах, соусах типа "майонез"). Эти крахмалы не проявляют склонности к ретроградации, не образуют непрозрачных гелей. Применение таких крахмалов при производстве хлеба способствует улучшению физических свойств теста, улучшению пористости гоᴛᴏʙых изделий и замедлению их черствения. Крахмал, модифицированный перманганатом калия, находит применение в производстве желейных конфет вместо агара и пектина.
Модифицированные крахмалы. Учитывая влияние, которое имеют те или иные свойства крахмала на качество пищевых продуктов, целесообразно применение в целом ряде производств различных модифицированных крахмалов. ...
bigreferat.ru
