Крахмал (амил) — это полимерный углевод, состоящий из многочисленных глюкозных звеньев, соединенных гликозидными связями. Во всем мире это самый распространенный углевод в рационе человека, который в больших количествах содержится в основных продуктах питания, таких как пшеница, картофель, кукуруза (кукуруза), рис и маниока (маниок). Производство крахмала заключается в   выделение крахмала из растительных источников  на крахмальных заводах.

Существует немалый ассортимент различных пищевых крахмалов. К основными крахмалам относят: картофельный, кукурузный, бобовый, рисовый,  ржаной, ячменный, пшеничный, гороховый, тапиока.

К крахмальным продуктам относят: саго, патока, целлюлоза, хитин, гликоген
амилопектин, амилоза.

В работе были рассмотрены основные виды крахмалов и  их свойства,  наиболее часто применяемые в приготовлении на предприятиях питания.

Кукурузный крахмал и крахмал зернового сорго широко используется в пищевых технологиях. Они образуют вязкие, не очень тягучие и мутные студни с типичным зерновым привкусом. При специальной обработке образуют жесткие студни. Используются для загущения соусов, подливок, желе, наполнителей мучных изделий. Непригодны для замораживаемых продуктов, так как их клейстеры быстро ретроградируют. Добавление такого крахмала к пшеничной муке из твердой пшеницы делает ее более мягкой. Кукурузный крахмал применяется в производстве крекеров для регулирования качества муки твердой пшеницы, для придания прочности стаканчикам для мороженого и вафлям. Пересушенный крахмал в количестве 3% вводится в сахарную пудру для предотвращения образования комочков, используется в технологии майонезов и салатных заправок.

Рисовый крахмал. Его использование ограничено высокой стоимостью и особенными технологическими свойствами. Мутные студни не находят широкого применения в технологии общественного питания. Рисовый крахмал имеет характерные мелкие зерна, что и обуславливает его свойства. Некоторые рисовые крахмалы используются в пивоваренной промышленности, рисовая мука, содержащая крахмал, может использоваться как стабилизатор при замораживании белых соусов, пудингов, причем выполнять эту функцию лучше, чем очищенный крахмал.

Пшеничный крахмал. По сравнению с другими клейстеры с пшеничного крахмала имеют меньшую вязкость и проявляют повышенную тенденцию к образованию мягких студней. Используется в хлебопекарной промышленности для придания определенных свойств пшеничной муке, улучшения качества дрожжевых изделий из мягкой муки, для улучшения раскатываемости массы для печенья. Модифицированный низкокипящий пшеничный крахмал используется в салатных заправках, супах и заварных кремах.

Картофельный крахмал. На его основе базируется подавляющее большинство технологий кулинарной продукции с использованием крахмала. Образует тягучие прозрачные клейстеры, что дает возможность использовать его в производстве киселей, супов, подливок, соусов, желе.

Тапиока. Процесс приготовления самого блюда начинается с вымачивания клубней. Их держат несколько дней в воде, после чего растирают и опять смешивают с жидкостью. Постепенно хлопья крахмала, которого в отростках около 30%, начинают оседать на дно, именно эти зерна после и используют. Тапиоку можно не только добавлять в различные явства, но и использовать в чистом виде. После варки шарики становятся темными и приобретают глянцевый блеск, за что их часто называют «черные жемчужины». В сочетании со сладким сиропом или сливками получается полноценное угощение. Сырьем для тапиоки служит тропическое растение маниоки, вернее, его корни.

Аррорут – это название крахмальной муки, добытой из плодов, клубней, корневищ тропических растений, чаще всего маранта. Используется в кулинарии как загуститель.

Аррорут не содержит жиров, поэтому полностью усваивается в организме человека. При этом, любая тепловая обработка убивает полезные свойства продукта. Преимущества аррорута или марантового крахмала перед другими загустителями в том, что он не имеет вкуса и запаха; проявляет высокие загустительные свойства, которые в 3 раза превосходят эффект от привычной пшеничной муки; не изменяет цвет конечного продукта; приобретает желеобразную консистенцию при относительно невысокой температуре (до 50 градусов по Цельсию); не мутнеет при загустении.
При кулинарной обработке крахмала и крахмалосодержащих продуктов наблюдаются следующие изменения: набухание и клейстеризация; ферментативное расщепление.

Наиболее часто крахмал подвергается воздействию тепла и воды, в результате чего крахмальные зёрна претерпевают значительные изменения с образованием крахмального клейстера, а сам процесс называется клейстеризация.

При нагревании крахмальной суспензии в интервале температур от 60⁰С до 65 ⁰С крахмальные зёрна увеличиваются в объёме в несколько раз, поглощая большое количество воды.

При температуре от 65⁰С до 80⁰С большинство крахмальных зёрен необратимо набухают и клейстеризуются, при этом они теряют свою кристаллическую структуру, исчезает слоистость и крахмальное зерно напоминает пузырёк, заполненный жидким содержимым. Вязкость суспензии резко возрастает, исчезает анизотропия.

При температуре свыше 80⁰С и продолжительном нагревания вязкость суспензии снижается, так как разрывается оболочка крахмального зерна и содержимое крахмального зерна выливается наружу, структура зерна нарушается.

При клейстеризации внутри пузырьков содержится растворённая амилоза и набухший или частично растворённый амилопектин. Температура, при которой зёрна крахмала достигают 1-й стадии клейстеризации, называются температурой клейстеризации.Для разл ичных видов крахмала обычно указывается не температура клейстеризации, а температурный интервал, в котором происходит клейстеризация всех зёрен.

Коллоидное состояние крахмального клейстера в кулинарных изделиях зависит от того, при каких температурах и с каким количеством воды происходит кулинарная обработка продуктов.

В зависимости от этих факторов клейстер имеет характер золя или геля.

Золь — жидкие кисели, кисели средней густоты, супы-пюре (2-5% крахмала), соусы (до 2%).

При хранении кисели могут разжижаться, особенно при высокой температуре, поэтому их немедленно охлаждают после варки. Соусы и супы-пюре не разжижаются, т. к. в них содержится соль, которая стабилизирует вязкость.

Гель — крахмальные пузырьки наполнены жидким содержимым, полностью поглотили воду, тесно соприкасаются друг с другом. Они образуют единую структуру с помощью молекулярных нитей полисахаридов, перешедших в раствор. При охлаждении плотность геля увеличивается. С этим явлением мы встречаемся при производстве густых киселей (6-8%), блюд из круп, бобовых, макаронных изделий, картофеля.

В таблице 1 представлен результат опытно-экспериментальной проработки соотношения 1 стакана молока с крахмалом, для получения  консистенции жирных сливок.

Таблица 1

Результаты опытно-экспериментальной проработки

Различие в количестве добавления крахмала, говорит нам о разнице клейстеризующей силы его молекул.

Никакой другой пищевой ингредиент не может конкурировать с крахмалом по своей абсолютной универсальности применения в пищевой промышленности. Второй после целлюлозы по распространенности в природе, этот полимерный углевод был спроектирован ею в качестве энергетического запаса растений. Однако сейчас человек значительно расширил первоначальную область применения крахмала.

Сырьем для получения крахмала являются клубни картофеля, зерно кукурузы, пшеницы, риса и других растений. Содержание его зависит от вида сырья. Крахмалы могут различаться не только соотношением массовой доли амилозы и амилопектина, но и средней молекулярной массой в целом и распределением молекулярных масс в каждом из полимеров. Кроме того, молекулы крахмала, помимо глюкозных остатков, могут содержать и другие группы. Так, например, картофельный крахмал содержит ортофосфаты, составляющие концевые группы молекул.

От химического состава крахмала зависят его физико-химические свойства. Крахмальные зерна при обычной температуре не растворяются в воде, а при повышении температуры набухают, образуя вязкий коллоидный раствор, который при охлаждении превращается в устойчивый гель, известный под названием клейстер.

Крахмал, его отдельные фракции (амилопектин и амилоза) и продукты частичного гидролиза,находят применение в пищевой промышленности в качестве загустителей и гелеобразователей при производстве кондитерских и хлебобулочных изделий, а также мороженого.

В последние годы в пищевой промышленности все больше применяют модифицированные крахмалы, свойства которых в результате разнообразных способов обработки (физического, химического, биологического) заметно отличаются от свойств обычного крахмала. Так, модифицированные крахмалы существенно отличаются от обычного крахмала по степени гидрофильности, способности к клейстеризации и гелеобразованию. Модифицированные крахмалы используют в хлебопекарной и кондитерской промышленности, в том числе и для получения безбелковых диетических продуктов питания. Модифицированным крахмалам в литературе уделено большое внимание. Вопросы их применения в качестве пищевых добавок подробно обсуждались комитетом JECFA.

Экспериментально было показано, что однократно и многократно обработанные крахмалы существенно не отличаются по биологическому действию на организм. Если эти вещества применяются в умеренных количествах, то они хорошо усваиваются и не оказывают отрицательного действия на организм. Однако если их содержание в пище превышает 10%, то они вызывают диарею и расширение слепой кишки, что расценивается учеными как нормальная физиологическая реакция организма на потребление пищи с большим содержанием крахмала. В этой связи было предложено ограничить потребление модифицированных крахмалов. Впоследствии комитет JECFA рекомендовал применять без ограничений лишь крахмалы, обработанные ферментами. Другие же виды химически обработанных крахмалов рекомендованы для дальнейшего изучения. Это прежде всего касается крахмала янтарнокислого натрия.

Следует также отметить, что модифицированные крахмалы не одинаковы по своему биологическому действию, особенно на детский организм. В связи с этим комитет JECFA рекомендует по мере возможности исключать применение модифицированных крахмалов в качестве пищевой добавки в продуктах для детей. Однако если применение модифицированного крахмала все же становится необходимым, следует проявлять осторожность в выборе типа крахмала и его концентрации. Например, крахмалы, модифицированные с использованием связывающего агента эпихлоргидрина, в качестве пищевой добавки не рекомендуются. Вместе с тем считается безопасным применение крахмалов, модифицированных с помощью оксида пропилена.

Приведенные данные свидетельствуют о целесообразности нормирования модифицированных крахмалов в пищевых продуктах.

В нашей стране разрешено использование только окисленного и диальдегидного (степень окисления не более 10%) модифицированных крахмалов при производстве пшеничного хлеба в количестве, не превышающем 0,5% и 0,7-20,0% к массе муки соответственно.

Благодаря своим многочисленным функциям и простоте применения крахмалы широко используются в пищевой промышленности при изготовлении продуктов и напитков. Выбирая тип крахмала для использования в конкретном случае, следует учитывать большое количество критериев. Выбор необходимого типа крахмала может быть упрощен, если учитывать свойства пищевого продукта, на которые крахмал может оказывать влияние, или процесс производства, который крахмал может регулировать. К ним относятся сенсорные свойства, способ производства, сопутствующие ингредиенты, ожидаемый срок хранения.

Скорость повышения вязкости часто уменьшается в продуктах и с высоким содержанием жира или масла. Это происходит вследствие образования жирового или масляного слоя на поверхности крахмала, что замедляет гидратацию. Такое свойство может быть полезным при диспергировании или повторной гидратации преклейстерных крахмалов (набухают в холодной воде). В пищевых эмульсиях липофильные крахмалы используются в качестве стабилизаторов эмульсий для улучшения качества продукта и стабилизации его свойств в течение срока хранения.

Области применения крахмала в пищевой промышленности достаточно широки.

Обычными сырьевыми ингредиентами в производстве хлебных изделий, кроме крахмала, являются пшеничная мука, жиры, сахар, яйца, эмульгаторы, молоко или вода. Влияние этих ингредиентов и процессов на использование крахмала или модифицированного крахмала может быть усилено, поскольку выпечные изделия имеют ограниченное содержание влаги. Клейстеризация крахмала (в пшеничной муке так же, как и в добавленном крахмале) является очень важной для структуры и текстуры выпечных изделий. Так как пшеничный крахмал густеет только в процессе выпечки, для связывания добавленного изначально ограниченного количества воды можно использовать преклейстерные крахмалы. Это создает много преимуществ: суспендирование частиц (как в смесях для булочек), снижение липкости теста, улучшение ручной и машинной обработки, увеличение объема изделия (торта, кекса), повышение связывания воды для увеличения влажности, более мягкую текстуру. Стабилизированные крахмалы, связывают воду более эффективно, тем самым продлевая срок хранения выпечного изделия за счет увеличения периода, в течение которого изделие сохраняет качество свежего продукта.

Различные глазури, включая сахарные, используются для улучшения внешнего вида, а также придают продукту дополнительную ценность. Глазурь обычно представляет собой тонкий слой смеси, состоящей из сахара, воды и (или) молока, в то время как слой сахарной глазури обычно толще и в ее состав входят жиры. Здесь находят применение преклейстерные крахмалы и, особенно, декстрины, так как они контролируют уровень вязкости, цвет, мягкость и текстуру.

Использование кляра и панировки для мяса, рыбы, морепродуктов и овощей служит для придания дополнительной ценности. Нативные виды муки являются основным составляющим компонентом таких покрытий, но для производителей пищевых продуктов большой проблемой является нестабильность их качественных характеристик. Специальные крахмалы помогают решить эту проблему и расширить область применения нативной муки. Богатый выбор ингредиентов, составляющих основу для приготовления таких продуктов, а также текстурные свойства ведут к разнообразию методов восстановления и хранения продуктов, а следовательно, оказывают решающее влияние на выбор типа крахмала.

В клярах крахмалы обеспечивают нужный уровень вязкости, который, в свою очередь, создает необходимую толщину слоя покрытия и регулирует его количество; обеспечивает эффективность адгезии, внешний вид (гладкое покрытие или с пузырями), текстуру, хранение и стабильность восстановления. Преклейстерные крахмалы используются для контроля вязкости при низких температурах. Они могут быть сшитыми или стабилизированными, чтобы обеспечить стабильность при сдвиге и замораживании/оттаивании в смесях, которые будут использованы либо повторно, либо в охлажденных или замороженных продуктах. Текстурные свойства жареной или запеченной домашней птицы и мясных продуктов могут улучшить высокоамилозные крахмалы.

Выбор крахмала определяется не только условиями процесса обработки, но и характеристиками продукта. Почти безвкусные крахмалы (из тапиоки или некоторые термически обработанные крахмалы) особенно подходят для молочных продуктов, поскольку уровень их содержания в этих продуктах является достаточно высоким. При приготовлении крахмала в цельном молоке (3,5% жира) он формирует более высокую вязкость по сравнению с обезжиренным молоком (0,5% жира) или водой. Обычно используется 1-3% крахмала для получения жидких консистенций, 3-4% – для консистенций средней вязкости и 4-6% – для густых текстур. Гелевые текстуры можно получить при использовании расщепленных крахмалов или крахмалов с высоким содержанием амилозы.

Фруктовые полуфабрикаты находят применение в йогуртах, многослойных молочных десертах и мороженом, а также в качестве начинок для выпечных изделий, например пирожков, и покрытий для таких изделий, как, например, творожные кексы (cheesecake). В состав рецептуры обычно входят 20-90% фруктов и сахар в количестве от 7% (без дополнительного введения сахара) до 70%. Если содержание сахарного песка составляет больше 40%, то температура желирования превышает 100°С. При их производстве в качестве загустителей целесообразно использовать сшитые и стабилизированные, преклейстерные крахмалы или высокостабилизированные и мало- или среднесшитые крахмалы. Крахмалы должны обладать достаточной вязкостью, чтобы обеспечить суспендирование фруктов, но в то же время они должны сохранять способность к перекачиванию и смешиванию, например, с основой йогурта.

При производстве майонезов и салатных соусов крахмалы выполняют функцию загустителя и стабилизатора. Обычно используются сшитые и стабилизированные крахмалы, в последнее время популярность приобрели и термически обработанные крахмалы. Два основных типа крахмалов находят применение в следующих случаях: липофильные крахмалы для стабилизации эмульсий, особенно в приправах без использования яиц, и имитаторы жиров в низкокалорийных или обезжиренных составах.

В качестве загустителя в низкокалорийных или обезжиренных соусах используются также гидроксипропилированные крахмалы. Вкус может быть улучшен при использовании имитаторов жиров, имеющих крахмальную основу. Они формируют уникальные реологические свойства, подходящие для жидких салатных заправок, или, являясь термообратимыми гелями, могут подходить для столовых соусов. Если добавить амилозные крахмалы, то можно улучшить структуру геля, однако обычно их используют в сочетании со сшитыми и стабилизированными крахмалами из восковой кукурузы, так как такие крахмалы обеспечивают большую устойчивость к процессу обработки и условиям хранения.

В продуктах переработки мяса крахмал используется для связывания воды с целью увеличения выхода, а также для снижения потерь при тепловой обработке, улучшения текстуры, способности нарезаться, сочности и увеличения срока годности.

Поставщики пищевых ингредиентов обязаны снабжать свою продукцию информацией, которая поможет производителям пищевых продуктов в составлении перечня ингредиентов готового продукта.

В таблице 2 представлена рецептура  на  соус   «Сладкий Чили». При проведение проработки  использовалось три вида крахмала.

Таблица 2

Рецептура соуса «Сладкий Чили»

Все ингредиенты подвергаются  механической обработке. Чили измельчают в блендере с чесноком до однородной массы. 1/3 воды в  сотейнике довести до кипения 1добавить  рисовое вино, сахар, соль и пюре из чили. Варить примерно 3 минуты. Подготовка крахмала: смешать крахмал с  водой 1:4, вылить смесь в соус и варить примерно 1-2 приобрести слегка загустеть.  Подают охлажденным.

Таблица 3

Сравнительный анализ органолептических свойств соуса

 Из таблицы 3 видно, что разница   результата колоссальная.

Для проведения исследования было взято три вида крахмала: кукурузный, рисовый, саго. Процесс набухания каждого из которых проводился по традиционной технологии – нагревание крахмала с водой в соотношении 1:4 при температуре 80 °С, до клейстеризации крахмала.

Подводя итог всему исследованию, которое было проведено в рамках данного исследования, можно сделать следующие выводы:  абсолютно все виды крахмала, взятые нами в качестве объектов исследования, характеризуются в соответствии требований стандарта и укладываются в нормы. При выборе вида крахмала для  приготовления блюд , необходимо делать проработки.