Крахмал свойства: Крахмал | Химия онлайн

Крахмал | Химия онлайн

Крахмал – ценный питательный продукт. Он входит в состав хлеба, картофеля, круп и наряду с сахарозой является важнейшим источником углеводов в человеческом организме.

Химическая формула крахмала 62О)5)n.

Строение крахмала

Крахмал состоит из 2 полисахаридов, построенных из остатков циклической a-глюкозы.

Как видно, соединение молекул глюкозы происходит с участием наиболее реакционноспособных гидроксильных групп, а исчезновение последних исключает возможность образования альдегидных групп, и они в молекуле крахмала отсутствуют. Поэтому крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала».

Иллюстрация. Фрагмент молекулы крахмала

Крахмал состоит не только из линейных молекул, но и из молекул разветвленной структуры. Этим объясняется зернистое строение крахмала.

В состав крахмала входят:

  • амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) — 10-20%;
  • амилопектин (оболочка крахмального зерна) — 80-90%.
Амилоза

Амилоза растворима в воде и представляет собой линейный полимер, в котором остатки α–глюкозы связаны друг с другом через первый и четвертый атомы углерода (α-1,4-гликозидными связями).

Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков a-глюкозы (средняя мол. масса 160 000) .

Макромолекула амилозы представляет собой спираль, каждый виток которой состоит из 6 звеньев a-глюкозы.

Амилопектин

В отличие от амилозы, амилопектин не растворим в воде, и имеет разветвленное строение.

Подавляющее большинство глюкозных остатков в амилопектине связаны, как и в амилозе α-1,4-гликозидными связями. Однако в точках разветвлений цепи имеются α-1,6-гликозидные связи.

Молекулярная масса амилопектина достигает 1-6 млн.

Молекулы амилопектина также довольно компактны, так как имеют сферическую форму.

Биологическая роль крахмала. Гликоген

Крахмал – главное запасное питательное вещество растений, основной источник резервной энергии в растительных клетках.

Остатки глюкозы в молекулах крахмала соединены достаточно прочно и в то же время под действием ферментов легко могут отщепляться, как только возникает потребность в источнике энергии.

Амилоза и амилопектин гидролизуются под действием кислот или ферментов до глюкозы, которая служит непосредственным источником энергии для клеточных реакций, входит в состав крови и тканей, участвует в обменных процессах.

Гликоген (животный крахмал) – полисахарид, молекулы которого построены из большого числа остатков α–глюкозы. Он имеет сходное строение с амилопектином, но отличается от него большей разветвленностью цепей, а также большей молекулярной массой.

Содержится гликоген главным образом в печени и в мышцах.

Гликоген – белый аморфный порошок, хорошо растворяется даже в холодной воде, легко гидролизуется под действием кислот и ферментов, образуя в качестве промежуточных веществ декстрины, мальтозу и при полном гидролизе – глюкозу.

Превращение крахмала в организме человека и животных
Нахождение в природе

Крахмал широко распространен в природе. Он образуется в растениях в процессе фотосинтезе и накапливается в клубнях, корнях, семенах, а также в листьях и стеблях.

Крахмал содержится в растениях в виде крахмальных зерен. Наиболее богато крахмалом зерно злаков: риса (до 80%), пшеницы (до 70%), кукурузы (до 72%), а также клубни картофеля (до 25%). В клубнях картофеля крахмальные зерна плавают в клеточном соке, в злаках они плотно склеены белковым веществом клейковиной.

Физические свойства 

Крахмал – белое аморфное вещество, без вкуса и запаха, нерастворимое в холодной воде, в горячей воде набухает и частично растворяется, образуя вязкий коллоидный раствор (крахмальный клейстер).

Крахмал существует в двух формах: амилоза – линейный полимер, растворимый в горячей воде, амилопектин – разветвлённый полимер, не растворимый в воде, лишь набухает.

Химические свойства крахмала

Химические свойства крахмала объясняются его строением.

Крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала», однако ее дают продукты его гидролиза.

1. Гидролиз крахмала

При нагревании в кислой среде крахмал гидролизуется с разрывом связей между остатками α-глюкозы. При этом образуется ряд промежуточных продуктов, в частности мальтоза. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза:

Процесс гидролиза протекает ступенчато, схематически его можно изобразить так:

Видеоопыт «Кислотный гидролиз крахмала»

Реакцию превращения крахмала в глюкозу при каталитическом действии серной кислоты открыл в 1811 г. русский ученый К.Кирхгоф (реакция Кирхгофа).

2. Качественная реакция на крахмал

Так как молекула амилозы представляет собой спираль, то при взаимодействии амилозы с йодом в водном растворе молекулы йода входят во внутренний канал спирали, образуя так называемое соединение включения.

Раствор иода окрашивает крахмал в синий цвет. При нагревании окрашивание исчезает (комплекс разрушается), при охлаждении появляется вновь.

Крахмал + J2синее окрашивание

Видеоопыт «Реакция крахмала с йодом»

Данная реакция используется в аналитических целях для обнаружения, как крахмала, так и йода (йодкрахмальная проба)

3. Большинство глюкозных остатков в молекулах крахмала имеют по 3 свободных гидроксила (у 2,3,6-го атомов углерода), в точках разветвления – у 2-го и 3-го атомов углерода.

Следовательно, для крахмала возможны реакции, характерные для многоатомных спиртов, в частности образование простых и сложных эфиров. Однако эфиры крахмала большого практического значения не имеют.

Качественную реакцию на многоатомные спирты крахмал не дает, так как плохо растворяется в воде.

Получение крахмала

Из растений извлекают крахмал, разрушая клетки и отмывая его водой. В промышленном масштабе его получают главным образом из клубней картофеля (в виде картофельной муки), а также кукурузы, в меньшей степени – из риса, пшеницы и других растений.

Получение крахмала из картофеля

Картофель моют, измельчают и промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание. Вода извлекает из измельченного сырья крахмальные зерна, образуя так называемое «крахмальное молоко».

Полученный крахмал ещё раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого воздуха.

Получение крахмала из кукурузы

Зерна кукурузы замачивают в теплой воде разбавленной сернистой кислоты с целью размягчения зерна и удаления из него основной части растворимых веществ.

Набухшее зерно дробят для удаления ростков.

Ростки, после всплывания на поверхность воды, отделяют и используют в дальнейшем для получения кукурузного масла.

Кукурузную массу повторно измельчают, обрабатывают водой для вымывания крахмала, затем отделяют отстаиванием или с помощью центрифуги.

Применение крахмала

Крахмал широко применяется в различных отраслях промышленности (пищевой, фармацевтической, текстильной, бумажной и т.п.).

Он является основным углеводом пищи человека – хлеба, круп, картофеля.

В значительных количествах перерабатывается на декстрины, патоку и глюкозу, используемые в кондитерском производстве.

Из крахмала, содержащегося в картофеле и зерне злаков, получают этиловый, н-бутиловый спирты, ацетон, лимонную кислоту, глицерин.

Крахмал используется как клеящее средство, применяется для отделки тканей, крахмаления белья.

В медицине на основе крахмала готовятся мази, присыпки и т.д.

Иллюстрация. Применение крахмала

Углеводы

Полисахариды

Крахмал, свойства и все характеристики

Характеристики и физические свойства крахмала

Его молекулы состоят из линейный и разветвленных цепей, содержащих остатки α-глюкозы. Фрагмент структуры крахмала выглядит следующим образом:

Крахмал является природным высокомолекулярным соединением и представляет собой смесь двух полисахаридов: амилозы и амилопектина. Число повторяющихся звеньев в различных молекулах амилозы и амилопектина варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч. Поэтому говорят только о средней молекулярной массе крахмала.

В горячей воде крахмальные зерна набухают и образуют коллоидный раствор, называемый крахмальным клейстером. Крахмал не обладает сладким вкусом.

Получение крахмала

В промышленности крахмал получают из картофеля (содержание крахмала – до 24%) или зерен кукурузы (57 – 72%).

Химические свойства крахмала

Крахмал способен гидролизоваться при нагревании в кислой среде, причем конечным продуктом гидролиза является глюкоза:

6Н10О5)n + nН2О → nC6H12O6.

Крахмал дает интенсивное синее окрашивание с йодом — это качественная реакция на йод.

Крахмал может образовывать эфиры за счет гидроксильных групп, однако они не имеют практического значения.

Применение крахмала

Крахмал – важнейшее пищевое вещество для человека и животных. В составе картофеля и зерновых культур (на крахмал приходится до 75% массы пшеничной муки) он потребляется в огромных количествах.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Крахмал и крахмалопродукты. Термины и определения – РТС-тендер

Термин

Определение

1. Крахмал

Растительный полисахарид общей формулы , макромолекулы которого построены из

– ангидроглюкозных остатков

2. Нативный крахмал

Крахмал, полученный промышленным или лабораторным методами, свойства которого условно принимают аналогичными свойствам крахмала, содержащегося в органах растений

3. Крахмальное зерно

Ндп. Крахмальная гранула

Простейшее естественное образование, в виде которого растение запасает крахмал

4. Амилоза

Продукт фракционирования крахмала, макромолекулы которого имеют в основном линейную структуру

5. Амилопектин

Продукт фракционирования крахмала, макромолекулы которого имеют в основном ветвистую структуру

6. Высокоамилозный крахмал

Амилозный крахмал

7. Амилопектиновый крахмал

Крахмал, практически не содержащий амилозы

8. Фракционирование крахмала

Разделение крахмала на амилозу и амилопектин

9. Ретроградация крахмала (амилозы, амилопектина)

Совокупность физико-химических процессов, приводящих к снижению растворимости полисахаридов крахмала (амилозы, амилопектина) в воде

10. Крахмальный раствор

Молекулярная дисперсия крахмала в растворителе

11. Клейстеризация крахмала

Ндп. Желатинизация крахмала

Набухание и частичное растворение крахмальных зерен, как правило, при нагревании в воде

12. Крахмальный клейстер

Клейстер

Дисперсия набухших и разорванных крахмальных зерен в крахмальном растворе

13. Застудневание крахмального раствора (клейстера)

Ндп. Желирование крахмального клейстера

Переход крахмального раствора (клейстера) и вязкоэластичное состояние

14. Крахмальный студень

Ндп. Крахмальный гель

Затвердевший крахмальный клейстер или крахмальный раствор с вязкоэластичными свойствами

15. Крахмалосодержащее сырье

Органы растений, содержащих крахмал в количестве, достаточном для их промышленной переработки в крахмал и крахмалопродукты

16. Крахмалопродукты

Ндп. Производные крахмала

Продукты, получаемые переработкой крахмала

17. Замачивание зерна

Выдерживание зерна в жидкости с целью разрушения или ослабления связей между крахмалом и другими компонентами зерна

18. Мойка картофеля

19. Измельчение крахмалосодержащего сырья

Механическое разрушение тканей крахмалосодержащего сырья

20. Тонкое измельчение крахмалосодержащего сырья

Измельчение клеток крахмалосодержащего сырья для освобождения заключенных в них крахмальных зерен

21. Истирание картофеля

Тонкое измельчение клубней картофеля на терочных машинах

22. Дробление зерна

Ндп. Грубое дробление зерна

Измельчение замоченного зерна на части, соизмеримые с размерами зародыша

23. Выделение зародыша

Технологический процесс получения зародыша с нормативной степенью чистоты, включающий операции его отделения, очистки, отцеживания и промывки

24. Отделение зародыша

Измельчение зародыша из дробленого зерна

25. Очистка зародыша

Ндп. Контрольное отделение зародыша

Удаление кашки из отделенного зародыша

26. Отцеживание зародыша (мезги)

Измельчение зародыша (мезги) из его (ее) суспензии в крахмальном молоке ситованием

27. Промывка зародыша (мезги)

Удаление из зародыша (мезги) свободного крахмала разбавлением промывной жидкостью с последующим ситованием

28. Ситование зародыша (мезги, кашки)

Мокрое просеивание зародыша (мезги, кашки)

29. Отмывание крахмала

Отделение свободного крахмала при промывке зародыша и мезги

30. Обезвоживание зародыша (мезги, глютена, крахмала)

Удаление влаги из зародыша (мезги, глютена, крахмала) механическим методом

31. Выделение мезги

Технологический процесс получения мезги с нормативной степенью чистоты, включающий операции ее отцеживания и промывки

32. Отделение картофельного сока

Извлечение картофельного сока из кашки механическим методом

33. Сепарирование крахмального молока

Разделение содержащихся в крахмальном молоке взвешенных и растворимых компонентов крахмально-содержащего сырья методами классификации и промывки осадков

34. Выделение глютена

Технологический процесс получения глютена с нормативной степенью чистоты, включающий операции его отделения, очистки и концентрирования

35. Отделение глютена

Извлечение глютена из крахмального молока

36. Очистка глютена

Удаление крахмала их глютеновой фракции, извлеченной из крахмального молока

37. Осветление глютеновой (соковой) воды

Удаление взвешенных веществ из глютеновой (соковой) воды

38. Очистка крахмала

Удаление нерастворимого протеина и тонких фракций мезги из крахмального молока методами классификации

39. Промывка крахмала

Ндп. Размывка крахмала

Удаление из крахмала растворимых веществ методами промывки осадков

40. Гидролиз крахмала

Каталитическая реакция деполимеризации крахмала с присоединением молекулы вода и глюкозидных связей

41. Кислотный гидролиз крахмала

Гидролиз крахмала с применением кислоты в качестве катализатора

42. Кислотно-ферментативный гидролиз крахмала

Гидролиз крахмала с применением кислоты на стадии разжижения и ферментов – на стадии осахаривания

43. Ферментативный гидролиз крахмала

Ндп. Ферментативно-ферментативный гидролиз крахмала

Гидролиз крахмала с применением ферментов на стадиях разжижения и осахаривания

44. Разжижение крахмала

Начальная стадия гидролиза крахмала, характеризующаяся резким снижением вязкости крахмального клейстера

45. Осахаривание крахмала

Заключительная стадия гидролиза крахмала с получением гидролизата с заданным составом сахаров

46. Нейтрализация гидролизата крахмала

Обработка гидролизата крахмала реагентами до достижения заданного рН

47. Очистка сиропа

Удаление из сиропа красящих веществ, примесей

48. Осветление сиропа

Очистка сиропа от взвешенных примесей

49. Обесцвечивание сиропа

Очистка сиропа от красящих веществ или маскировка их добавлением соответствующих красителей

50. Концентрирование сиропа

51. Выпаривание сиропа

Концентрирование сиропа в выпарных аппаратах

52. Уваривание сиропа

Концентрирование сиропа в вакуум-аппаратах

53. Центрифугирование глюкозного утфеля

Разделение жидкой и твердой фазы глюкозного утфеля в фильтрующей центрифуге

54. Промывка глюкозы

Ндп. Пробелка глюкозы

Очистка кристаллов глюкозы водой от межкристального раствора в процессе центрифугирования глюкозного утфеля

55. Клерование глюкозы

Ндп. Клеровка глюкозы

Растворение кристаллов глюкозы в воде

56. Замочная вода

Вода и водные растворы, в которых замачивается зерно

57. Кукурузный экстракт

Раствор компонентов кукурузного зерна, перешедших в замочную воду в процессе замачивания

58. Кашка

Ндп. Полукашка

Масса измельченного крахмалосодержащего сырья

Примечание. По виду сырья различают картофельную кашку, кукурузную кашку и т. п.

59. Картофельный сок

Ндп. Клеточный сок

Жидкость, освобождающаяся при измельчении клубней картофеля

60. Кукурузный зародыш

Ндп. Росток

Зачаток растения, выделяемый в производстве кукурузного крахмала

61. Мезга

Измельченная клетчатка, выделяемая из кашки ситованием

Примечание. По размеру частиц различают крупную и мелкую мезгу

62. Крахмальное молоко

Суспензия ненабухших крахмальных зерен в водном растворе растворимых компонентов крахмалосодержащего сырья, полученная при ситовании  продуктов крахмального производства

63. Крахмальная суспензия

Водная суспензия ненабухших крахмальных зерен, полученная при очистке крахмального молока от растворимых и взвешенных примесей

64. Глютеновая суспензия

Суспензия частот глютена в водном растворе растворимых компонентов зерна, полученная при сепарировании крахмального молока

65. Соковая вода

Разбавленный картофельный сок, получаемый при промывке крахмала

66. Глютеновая вода

Водный раствор компонентов зерна, получаемый при промывке крахмала

67. Глютен

Некрахмальный компонент взвешенных веществ крахмального молока, состоящий из нерастворимого белка

68. Картофельный (кукурузный, рисовый, пшеничный, маниоковый) крахмал

Крахмал с нормативной степенью чистоты, полученный механическим методом из клубней картофеля (зерна кукурузы, риса и пшеницы, корней маниока)

69. Ловушечный крахмал

Ндп. Грязевой крахмал

Картофельный крахмал, уходящий с соковой водой и задерживаемый в ловушках отстойного типа

70. Сырой крахмал

Крахмал, полученный механической переработкой крахмалосодержащего сырья в виде остатка крахмальных зерен

71. Крахмальная крупка

Комочки крахмальных зерен, образовавшиеся в процессе сушки крахмала

72. Сухой крахмал

Крахмал, полученный высушиванием сырого крахмала до нормативной влажности и просеиванием

73. Модифицированный крахмал

Крахмал со свойствами, направленно измененными в результате физической, химической, биохимической или комбинированной обработки

74. Расщепленный крахмал

Модифицированный крахмал, полученный нарушением физической или химической структуры крахмала

75. Гидролизованный крахмал

Расщепленный крахмал, полученный частичным гидролизом крахмала

76. Набухающий крахмал

Расщепленный крахмал, полученный гидротермической или механической обработкой крахмала  и обладающий повышенной способностью набухать в холодной воде

77. Облученный крахмал

Расщепленный крахмал, полученный действием на крахмал излучений высоких энергий

78. Окисленный крахмал

Расщепленный крахмал, полученный взаимодействием крахмала с окислителями

79. Диальдегидный крахмал

Окисленный крахмал, содержащий альдегидные группы у второго и третьего углеродных атомов глюкозных остатков молекул полисахаридов крахмала

80. Декстрин

Ндп. Декстрины

Расщепленный крахмал, полученный термической обработкой подсушенного крахмала, как правило, в присутствии  катализатора

81. Кислотный декстрин

Декстрин, полученный с применением кислоты в качестве катализатора

82. Солевой декстрин

Декстрин, полученный с применением солей сильных кислот и слабых оснований в качестве катализатора

83. Квасцовый декстрин

Солевой декстрин, полученный с применением алюминиево-калиевых квасцов в качестве катализатора

84. Щелочной декстрин

Декстрин, полученный с применением щелочей в качестве катализатора

85. Замещенный крахмал

Модифицированный крахмал, полученный введением в молекулы крахмала замещающих групп в результате реакций этерификации и сополимеризации

86. Сшитый крахмал

Замещенный крахмал, в котором молекулы поперечно связаны би- или полифункциональными реагентами

87. Анионный крахмал

Замещенный крахмал, содержащий группы, способные придавать ему отрицательный заряд в водной среде при соответствующем значении рН

88. Катионный крахмал

Замещенный крахмал, содержащий группы, способные придавать ему положительный заряд в водной среде при соответствующем значении рН

89. Амфотерный крахмал

Замещенный крахмал, содержащий группы, способные придавать ему отрицательный и положительный заряды в водной среде при соответствующих значениях рН

90. Фосфатный крахмал

Замещенный крахмал, полученный взаимодействием крахмала с фосфорной кислотой или ее солями

91. Гидролизат крахмала

Гидролизат

Водный раствор продуктов гидролиза крахмала, не подвергавшийся обработке

92. Жидкий сироп

Гидролизат крахмала после его нейтрализации или инактивации ферментов

93. Густой сироп

Сироп, получаемый концентрированием жидкого сиропа

94. Паточный (глюкозный) сироп

Сироп, получаемый в паточном (глюкозном) производстве

95. Крахмальная патока

Патока

Очищенный и концентрированный водный раствор  

-глюкозы,  мальтозы,  и  олигомеров -глюкозы, полученных гидролизом крахмала

96. Глюкозная патока

Крахмальная патока, в которой на 1 моль мальтозы приходится более 1 моля глюкозы

97. Низкоосахаренная патока

Глюкозная патока с глюкозным эквивалентом до 34%

98. Карамельная патока

Глюкозная патока с глюкозным эквивалентом от 34 до 44%

99. Высокоосахаренная патока

Глюкозная патока с глюкозным эквивалентом более 44%

100. Мальтозная патока

Крахмальная патока, в которой на 1 моль глюкозы приходится более 1 моля мальтозы

101. Сухая крахмальная патока

Сухая патока

Крахмальная патока в гранулированном или порошкообразном виде, полученная высушиванием паточного сиропа

102. Уваренный глюкозный сироп

Глюкозный сироп, подвергнутый окончательному концентрированию перед кристаллизацией

103. Глюкозный утфель

Утфель

Густая масса кристаллов глюкозы в смеси с межкристальным (как правило, маточным) раствором

Примечание. По числу последовательных кристаллизаций различают утфель первого, второго, третьего и т. д. продуктов

104. Межкристальный раствор утфеля

Жидкая фаза утфеля

105. Первый оттек

Маточный раствор, выделенный из утфеля центрифугированием

106. Второй оттек

Ндп. Белая патока

Раствор, полученный при промывании кристаллов глюкозы в центрифуге

107. Желтая глюкоза

Твердая фаза утфеля второго и третьего продуктов, выделенная механическим способом

108. Клеровка

Водный раствор глюкозы, предназначенный для повторной кристаллизации

109. Глюкоза

-глюкоза, полученная полным гидролизом крахмала с последующей очисткой и кристаллизацией.

Примечание. Глюкоза может быть получена в ангидридной или моногидриатной форме

110. Медицинская глюкоза

Глюкоза высокой степени чистоты, удовлетворяющая требованиям Государственной фармакопеи СССР

111. Глюкозный концентрат

Ндп. Пищевая глюкоза     

Техническая глюкоза

Кукурузный сахар

Глюкозный сахар

Общий сахар

Крахмальный сахар

Затвердевший или высушенный уваренный глюкозный сироп.

Примечание. По назначению различают пищевой глюкозный концентрат и технический глюкозный концентрат

112. Гидрол

Маточный раствор, выделенный из утфеля последнего продукта

113. Глюкозно-фруктозный сироп

Сироп, полученный изомеризацией части -глюкозы, содержащейся в глюкозном сиропе, в -фруктозу

114. Высокофруктозный сироп

Глюкозно-фруктовый сироп, содержащий не менее 55% фруктозы к массе сахаров

115. Фруктоза

-фруктоза, полученная из высокофруктозного сиропа кристаллизаций

116. Баланс крахмала

Сравнительный итог прихода и расхода крахмала в производстве или на отдельных его стадиях

117. Выход крахмала

Отношение массы выработанного крахмала к массе переработанного сырья

118. Связанный крахмал

Крахмальные зерна, связанные с клеточной тканью измельченного крахмалосодержащего сырья и не извлекаемые при отмывании

119. Свободный крахмал

Крахмальные зерна, не связанные с клеточной тканью измельченного крахмалосодержащего сырья, извлекаемые при отмывании

120. Общие потери крахмала (патоки, глюкозы)

Суммарные потери крахмала (патоки, глюкозы) в производстве или на отдельных его стадиях без расчленения на источники потерь

121. Учтенные потери крахмала (патоки, глюкозы)

Потери крахмала (патоки, глюкозы) с побочными продуктами и сбросами, рассчитываемые по данным анализов

122. Неучтенные потери крахмала (патоки, глюкозы)

Разность величин общих и учтенных потерь крахмала (патоки, глюкозы)

123. Крахмалистость сырья

Массовая доля крахмала в крахмалсодержащем сырье

124. Коэффициент измельчения картофеля

Отношение массы свободного крахмала к общей массе крахмала в кашке

125. Коэффициент извлечения крахмала

Отношение массы выработанного крахмала к массе его в переработанном сырье

126. Коэффициент вымывания крахмала

Отношение массы отмытого крахмала к общей массе свободного крахмала в кашке

127. Кислотность крахмала

Концентрация условной кислоты в крахмале

128. Некрахмал

Условное, понятие вводимое для упрощения расчетов, количественно суммирующее все вещества некрахмальной природы, содержащиеся в анализируемом продукте

129. Теоретический выход патоки (глюкозы)

Расчетное число единиц массы сухих веществ патоки (глюкозы), которое должно быть получено из 100 единиц массы сухих веществ крахмала

130. Практический выход патоки (глюкозы)

Число единиц массы сухих веществ патоки (глюкозы), фактически полученное из 100 единиц массы сухих веществ крахмала

131. Теоретический выход сухих веществ глюкозного сиропа

Расчетное число единиц массы сухих веществ глюкозы и гидрола, которое должно быть получено из 100 единиц массы сухих веществ крахмала

132. Практический выход сухих веществ глюкозного сиропа

Число единиц массы сухих веществ глюкозы и гидрола, фактически полученное из 100 единиц массы сухих веществ крахмала

133. Удельный расход крахмала на патоку (глюкозу)

Масса сухих веществ крахмала, израсходованного на выработку 1 т патоки концентрацией 78% (глюкозы 9%-ной влажности)

134. Глюкозный (мальтозный) эквивалент

Ндп. Декстрозный эквивалент

Доброкачественность глюкозы

Восстанавливающая способность продукта гидролиза крахмала, выраженная массовой долей глюкозы (мальтозы) в пересчете на сухие вещества

Крахмал свойства – Справочник химика 21

    Еще большие отличия между целлюлозой и крахмалом — в их свойствах. Целлюлоза — химически инертное вещество. Она нерастворима в воде, спирте, эфире, ацетоне и других растворителях. Хорошо растворяется в концентрированном растворе хлористого цинка и в реактиве Швейцера (раствор гидроокиси меди в концентрированном растворе аммиака). Целлюлоза не обладает восстановительными свойствами и труднее, чем крахмал, подвергается гид- 
[c.249]

    Раствор крахмала не проявляет восстановительных свойств под действием ферментов или при нагревании с разбавленными кислотами крахмал расщепляется на мальтозу или глюкозу. [c.209]

    По своим физико-химическим свойствам полисахариды, не обладающие свойствами сахаров, во многом существенно различаются между собой. Так, в отношении растворимости существуют все градации от хорошо растворимых в теплой воде инулина и гликогена до совершенно нерастворимой целлюлозы. Некоторые полисахариды этой группы, например крахмал и инулин, при соответствующих условиях могут выделяться в виде сфероидальных кристаллических частиц большая часть этих углеводов (за исключением гликогена) и. меет кристаллическую структуру. [c.453]

    КАМЕДИ (гумми) — вещества или смеси веществ углеводного характера, об-лад1ющие свойством набухать и образовывать вязкие растворы или дисперсии. К. выделяются из растений при механическом повреждении их или заболевании. К К- относятся также модификации природных полисахаридов, например, крахмала, клетчатки (аравийская К.., или гуммиарабик агар-агар и др.). Синтетические К- получают введением остатков серной кислоты и различных групп в амилозу и другие полисахариды. К. применяют в пищевой, бумажной, текстильной, фармацевтической, горнодобывающей и других отраслях промышленности как клеи, стабилизаторы, для образования вязких растворов, искусственного волокна, пленок, наполнителей, взрывчатых веществ и др. [c.117]

    Крахмал. Крахмал нерастворим в воде и применяется в виде коллоидного раствора, который получается при нагревании взвеси крахмала до кипения. Свойства крахмала, как индикатора, частично рассматривались выше (см. 99). Чувствительность крахмала к водному раствору йода сравнительно невелика, но в присутствии йодистого калия в титру- [c.404]

    В качестве связующих применяют также вещества, придающие исходной массе пластичность. Это свойство позволяет придать массе определенную форму. На последующих стадиях обработки носителя эти вещества могут удаляться тем или иным способом. К такому типу удаляемых связующих относится парафин (до 20%), стеариновая кислота, стеарат алюминия, декстриновый и крахмальный клеи (7—15%). При использовании крахмала в качестве связки его обрабатывают молочной кислотой и нагревают до температуры 100—200° С. [c.29]

    Свойство избирательности наиболее резко проявляется у ферментов каждый фермент проводит лишь одну определенную реакцию, являясь строго специфичным по отношению к веществу, или, образно говоря,—по Э. Фишеру— …фермент так же относится к субстрату, как ключ к замку . Известно, например, что а-амилаза действует на центральные цепи крахмала, гидролизуя декстрины, в то время как -амилаза гидролизует лишь боковые цепи крахмальных молекул, отрывая от них молекулы мальтозы. Протеолитические ферменты—пепсин, трипсин и эрепсин—ведут специфические процессы гидролиза белков. Инвертин гидролизует лишь а-, а эмуль-спн—лишь р-глюкозидные связи и т. д. [c.27]


    Конденсация моносахаридов не ограничивается образованием дисахаридов. В живых организмах молекулы глюкозы могут конденсироваться тысячами, образуя гигантские молекулы. Входящие в их состав остатки глюкозы могут быть вытянуты в одну линию или же образовывать разветвленные цепи разной длины. Глюкоза входит в состав таких молекул, но только не в виде полных молекул, а в виде остатков, при соединении от каждых двух молекул глюкозы отщепляется по молекуле воды. Термин остаток применяют и к другим молекулам, соединяющимся путем конденсации в гигантские молекулы (их иногда называют макромолекулами). Такие гигантские молекулы имеет, например, крахмал. Он относится к полисахаридам ( много сахаров ). Конденсируясь с образованием крахмала, молекулы глюкозы теряют прежние свойства крахмал не растворяется в воде и несладок, он совершенно безвкусен.[c.145]

    Новейшие химические и рентгеноскопические исследования показали, что крахмал и целлюлоза состоят из остатков глюкозы, связанных глюкозидными связями, но, несмотря на большое химическое сходство, крахмал и целлюлоза отличаются друг от друга и по строению и по свойствам. Крахмал представляет собой зерна и сферокристаллы, которые можно растереть в мелкий порошок, а целлюлоза—нити и волокна, прочные на разрыв. Роль крахмала и клетчатки в растениях различна крахмал является питательным веществом, тогда как клетчатка—опорной тканью. [c.536]

    Конечную точку титрования легко установить с помощью раствора крахмала. Свойства этого индикатора уже описаны. Следует подчеркнуть, что крахмал частично разлагается в присутствии большого избытка иода. Поэтому индикатор никогда не прибавляют к раствору иода, пока не будет восстановлена его основная масса. Изменение окраски раствора иода из красной в светло-желтую указывает на то, что пора прибавлять индикатор.[c.402]

    Клейстер пз картофельного крахмала. Свойства картофельного клейстера пз крахмала зависят от различных факторов темпера- [c.137]

    П о л и с а X а р и д ы, не обладающие свойствами сахаров. Они также являются продуктами конденсации простых сахаров, но уже не способны давать истинных растворов в воде и в лучшем случае образуют коллоиды. Примерами могут служить крахмал, гликоген, целлюлоза. [c.414]

    Образование новых гидроксильных групп после размола ПОМ в воде снижает его термостойкость (рис. 2.28), так как способствует протеканию ступенчатой деполимеризации [701, 702]. Теплофизические свойства ПП зависят от глубины деструкции в процессе переработки [519]. В ряде работ показано, что образование новых функциональных групп различной полярности и снижение молекулярной массы вызывает изменение электрохимических (у шелка, казеина, коллагена, кератина, крахмала) и ферментационных (у коллагена, желатина, дубленого альбумина, крахмала) свойств [916], а также электрической проводимости 11050]. Наблюдалось также изменение диэлектрических свойств у полиолефинов 11280]. [c.66]

    На практике увеличение размера частиц уже имеющейся суспензии обычно достигается их агрегацией в результате добавления к суспензии различных неорганических или органических веществ. Эти вещества должны обладать такими свойствами, которые сводят к минимуму обратные процессы пептизации и улучшают условия разделения суспензии на фильтре, а также позволяют быстро приготовить их в удобном для использования виде и смещать с суспензией. Подобные вещества, применяемые в промышленности, предложено объединить в следующие группы неорганические соли, крахмал и его производные, полиэлектролиты. Агре- [c.190]

    Остатки моносахаридов соединены в молекуле полнсаха-ри,аа — крахмала — за счет альдегидных групп. В молекуле крахмала поэтому нет свободных альдегидных групп и для крахмала свойства альдегидов не характерны. Так, крахмал не вступает в реакцию образования серебряного зеркала . Для обнаружения крахмала используется цветная реакция его с иодом, сопровождающаяся ярким сини л окрашиванием. [c.165]

    Водные растворы биополимера ХЗ хорошо удерживают во взвешенном состоянии барит, сульфид свинца и другие утяжелители, лучше сохраняя при этом показатели низкой вязкости и другие реологические свойства, чем обычно применяемые промывочные жидкости. Кроме того, промывочные жидкости с биополимером ХС сохраняют устойчивость в присутствии таких растворимых солей, как хлористый натрий, хлористый кальций, хлористый цинк, сульфат кальция и др. В промывочные жидкости, содержащие биополимер ХЗ, для регулирования фильтрационных и реологических показателей можно вводить КМЦ, крахмал, ферро-хромлигносульфонаты, бентонит и нефтепродукты. Этот биополимер, по-видимому, является хорошим эмульгатором нефти. Промывочные жидкости с биополимером ХВ термоустойчивы до 150° С. [c.154]

    Известковые и малоизвестковые буровые растворы легко обращаются в нефтеэмульсионные введением в обработанный раствор до 15—20% нефти или дизельного топлива. При этом стабилизаторы известковых буровых растворов (КМЦ, лигносульфонаты, УЩР, крахмал) проявляют и эмульгирующие свойства. [c.183]


    КМЦ, являясь поверхностно-активным веществом, применяется в качестве добавки для повышения моющего действия детергентов (см. с. 346), а в лакокрасочной промышленности — для изготовления новых полировочных жидкостей. Используется как стабилизатор и клеящий материал (для обоев). Добавка КМЦ и казеина применяется для увеличения сроков схватывания бетонной смеси КМЦ с другими компонентами повышает прочность, водонепроницаемость и морозостойкость изделий из бетона. В сочетании с поливинилацетатом или латексами КМЦ (или жидкий крахмал) может использоваться для улучшения многих свойств жестких плит при их получении из минеральной или стеклянной ваты. [c.253]

    Методом привитой сополимеризации модифицируют свойства не только натурального каучука, по и других природных полимеров, в том числе свойства целлюлозы и крахмала.[c.541]

    Поверхностно-активные вещества получены также при нагревании со стиролом производных крахмала, содержащих ненасыщенные группы, в присутствии гидроперекиси. Поверхностно-активные свойства привитого сополимера крахмала зависят от количества боковых ответвлений. При небольшом содержании их привитой сополимер приобретает только смачивающие свойства. [c.549]

    Добавление в электролит хлористого цинка ускоряет процесс клейстеризации крахмала, что способствует получению однородной пасты. Кроме того, хлористый цинк сообщает электролиту буферные свойства и предохраняет пасту от гниения. [c.34]

    ЛИОТРОПНЫЕ РЯДЫ — ряды, в которых ионы последовательно располагаются по величине их влияния на свойства растворителя в растворе или дисперсионной среды в дисперсной системе. Например, Л. р. ионов, размещенных по их возрастающему влиянию на вязкость и поверхностное натяжение Еодных растворов, на растворимость в воде, на набухание высокомолекулярных веществ (белков, пектинов, агар-агара, крахмала и др. ), на застудневание водных растворов таких веществ, а также их высаливание из растворов и т. д. Расположение ионов в Л. р. зависит от их способности связывать воду, которую они отнимают от гидратированных молекул, растворенного вещества или частиц дисперсной фазы. Наиболее изучен ряд неорганических анионов SQ2-, F-, 107, Br0 , l-, 10J-, Вг- двузарядных Mg +, a +, Sг , Ba + катионов. Впервые Л. р. по высаливаншо яичного альбумина натриевыми солями различных кислот был установлен R 1888 г. Г. Гофмейстером. Процессы ьысаливания имеют большое практическое значение в технологии многих производств. [c.148]

    При действии минеральных кислот полисахариды, не обладающие свойствами сахаров, распадаются на монозы. Чаще всего конечным продуктом полного гидролиза является О-глюкоза крахмал, гликоген, целлюлоза и лихенин при полном кислотном расщеплении образуют лишь виноградный сахар. Из других сложных углеводов в аналогичных условиях образуются манноза, галактоза, фруктоза или пентозы — арабиноза, ксилоза, фукоза. Многие относящиеся к этой группе несахароподобные полисахариды получили свои названия по конечным продуктам гидролитического расщепления, — например маннаны, галактаны, арабаны. [c.453]

    Взаимодействие кислородных соединений металлов с водой. Полученные в предыдущем опыте продукты окисления лития, натрия и калия растворяют в небольшом количестве воды. (Работать в защитных очках, так как в продуктах сгорания может быть несгоревший металл.) К полученным растворам приливают подкисленный серной кислотой раствор иодида калия и несколько капель раствора крахмала. Наблюдают изменение окраски растворов. Делают вывод о свойствах и составе кислородных соединений, образующихся при сгорании лития, натрия и калия. [c.129]

    ИЗВЕСТКОВАНИЕ ПОЧВЫ — вне сение в почву извести для снижения ее кислотности, вредно отражающейся на большинстве сельскохозяйственных растений. Вместе с известью в почву поступает и кальций — необходимый питательный элемент для растений. При благоприятных для растений соотношениях между кальцием и магнием в почве и достаточном содержании бора И. п. не только повышает урожаи, но и улучшает их качество—увеличивает содержание сахара в сахарной свекле, крахмала в картофеле, жира в семенах хлорофилла в листьях, улучшает биологические свойства семян. [c.102]

    В растениях, например в картофеле, содержатся энзиматические системы, способные даже in vitro превращать глюкозо-1-фосфорную кислоту в такие углеводы, которые после метилирования и расщепления дают те же осколки, что и природный крахмал, или амилоза и амилопектин. По другим свойствам эти углеводы также очень близки амилозе и амилопектину (Хейнс, Хеуорс). С помощью так называемого Р-энзима из картофеля можно получить амилозу, а при большом избытке Q-энзима (из картофеля) — амилопектин Q-энзим может вызывать также превращение амилозы в амилопектин. [c.456]

    И целлюлозы выражается общей формулой ( eHioOs) . Различие же в свойствах этнх полисахаридов обусловлено пространственной изомерией, образующих их моносахаридных молекул крахмал построен из звеньев а-формы, а целлюлоза — р-формы глюкозы .  [c.494]

    Для количественной характеристики этого свойства используют эталонное значение диспергируемости крахмала, у которого 50% навески не задерживается на стеклянном диске прибора. Для этого склонного к аэрированию материала и других материалов с остатком на стекле меньше 50% максимальный балл диснер-гируемостн 25. [c.50]

    Еще основатель коллоидной химии Грэм предположил, что особые свойства коллоидов обусловлены нх полимерным строением. Первыми объектами изучения в коллоидной хммии были растворы высокомолекулярных соединений желатины, гуммиарабика, крахмала и др. Хотя в то время не удавалось определить строение коллоидных част1 ц, принадлежность растворов этих соедщгенпй к коллоидным системам не подвергалась сомнению. Тогда считали, что все коллоидные системы термодинамически неустойчивы и соответственно эта особенность распространялась на растворы ВМС. Дальнейшими исследованиями были установлены отличия растворов ВМС от других коллоидных систем. Так, растворам ВМС [c.309]

    Для предотвращения агрегации частиц и защиты гидрозолей и гидросуспензий от коагулирующего действия электролитов применяют высокомолекулярные соединения и коллоидные ПАВ, растворимые в воде, например белки, мыла, крахмал, декстрин. Их стабилизирующее действие основано на образовании на поверхности частиц дисперсной фазы адсорбционных гелеобразных пленок и связано как с уменьшением межфазного натяжения, так и со структурно-механическими свойствами поверхностных слоев. [c.164]

    Полисахариды. Эти углеводы во многом отличаются от моно- и дисахаридов — не имеют сладкого вкуса, в большинстве нерастворимы в воде, они представляют собой сложные высокомолекулярные соединения, которые под каталитическим влиянием кислот или ферментов подвергаются гидролизу с образованием более простых полисахаридов, затем дисахаридов и, в конечном итоге, множества (сотен и тысяч) молекул моносахаридов. Важнейшие представители полисахаридов — крахмал и целлюлоза (клетчатка). Их молекулы построены из звеньев -СбНюОб-, являющихся остатками шестичленных циклических форм молекул глюкозы, потерявших молекулу воды поэтому состав и крахмала, и целлюлозы выражается общей формулой (СеНюОа) . Различие же в свойствах этих полисахаридов обусловлено пространственной изомерией образующих их моно-сахаридных молекул крахмал построен из звеньев а-, а целлюлоза — /3-формы глюкозы. [c.582]

    Предельное статическое напряжение сдвига буровых растворов (глинистых, нефтеэмульсионньгх, водных растворов крахмала, по-лимергшх соединений и других) — это способность их образовывать структуру, застудневать в состоянии покоя и переходить в подвижное состояние при перемешивании. Это свойство растворов называется тиксотропностью. Для характеристики прочности структуры в покое и при лвижении приняты пва показателя статическое напряжение сдвига (СНС) и дин 1мическое напряжение сдвига (ДНС). [c.37]

    При применении модифицированного крахмала величиьга pH буровых растворов не и №геняется. Однако поддерживать ее необходимо постоянно в пределах 8,5—10,0 для сохранения активности стабилизатора и облегчения регулирования вязкостных и структурно-механических свойств. [c.226]

    Все полисахариды, не обладающие свойствами сахаров, в обычных растворителях или совсем не растворимы или образуют коллоидные растворы. В последнем случае (например, коллоидные растворы крахмала или нитроцеллюлозы) возможно диспергирорание сахарида [c.453]

    Исследования многих ученых показали, что свойства связанной воды Д0В0Л11Н0 резко отличаются от свойств свободной воды. По степени упорядоченности структуры связанная вода приближается к свойствам твердого тела и имеет большую плотность по сравнению с водой свободной. Исследования А. Раковского (1931) показали, что плотность связанной воды на поверхности, например, набухшего крахмала колеблется в пределах 1,28—2,45. Диэлектрическая постоянная ее равна 2,2 вместо 81, что обусловливает ее по-пижеиную способность растворять электролиты и полярные неэлектролиты. Исследования показали, что гидратные оболочки высокомолекулярных соединений не обладают растворяюшими свойствами, поэтому высокомолекулярное вещество растворяется только в свободной воде. [c.334]

    Порошок Новость рекомендуется применять для приготовления крахмальных загусток с целью улучшения их свойств. Рецептура загустки к 360 л воды добавляют 5 кг порошка Новость , растворенного в 50 л воды, и далее в воду постепенно засыпают, беспрерывно размешивая, 120 кг маисового крахмала, затем добавляют воды до 1000 л. В течение 25 мин. нагревают до 35°, варят 20—25 мин. и охлаждают, не прекращая размешивания. [c.162]

    У г л е в о д ы. Классификация. Моносахариды. Строение. Глюкоза и фруктоза. Стереойзомерия моносахаридов. Получение и химические свойства. Дисахариды сахароза, лактоза и мальтоза. Строение. Восстанавливающие и невосстанавливающие сахара. Несахароподобные полисахариды крахмал и целлюлоза. Строение и отличие в строении. Гидролиз к рахмала и целлюлозы. Простые и сложные эфиры целлюлозы. Бумага. Сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ). Использование простых эфиров целлюлозы и СДБ в строительстве. [c.170]

    Выше было указано, что в щелочных растворах йода образуется NaJO. Йодноватистокислый натрий окисляет Na S O, недо Ыа 8 0 , а до солей других политионовых кислот. Поэтому (а также в связи со свойствами крахмала) йодометрическпе определения ведут в кислой, нейтральной или, в крайнем случае, в слабощелочной среде (pH не выше 8 или 9). [c.404]


Крахмал кукурузный | Всё об ингредиентах для выпечки

Кукурузный крахмал – это на 100% натуральный порошкообразный продукт. Его получают путем тщательного измельчения с последующим пропусканием через центрифугу спелых кукурузных зерен (так отделяют крахмальное молоко). Молоко промывают и высушивают – все, крахмал готов! Порошок может иметь желтоватый, либо белый цвет с желтизной. На ощупь напоминает муку тонкого помола. Обладает легким кукурузным привкусом и едва уловимым кукурузным запахом.

Кукурузный крахмал бывает:

• высшего сорта;

• первого сорта;

• амилопектиновый.

Кукурузный крахмал I сорта получают из зубовидных сортов кукурузы. Он не содержит примесей (мельчайшие оболочки зерна, зольные в-ва), а потому имеет белый цвет. Продукт II сорта получают из полузубовидных сортов кукурузы. Он тоже белый, но иногда может иметь легчайший желтоватый оттенок. Амилопектиновый крахмал добывают из восковых сортов – он отличается характерным желтоватым оттенков из-за содержания примесей.

При контакте с водой превращается в непрозрачный клейстер с невысокой степенью вязкости. Быстро отстаивается, образуя на дне густой и плотный слой крахмала и жидкость молочного цвета сверху.

Кукурузный крахмал бывает обычным и модифицированным. Модифицированный – это обычный кукурузный крахмал, обработанный при производстве специальным образом. Так ему можно «сделать» другой цвет, убрать привкус или придать другие свойства. Он также совершенно безопасен для здоровья и относится к натуральным продуктам.

В продажу поступает в бумажных пакетах фасовкой от 100 гр. до 1 кг. Срок хранения – 2 года.

Чем кукурузный крахмал отличается от картофельного

Вот главные отличия:

1. Цвет. Картофельный крахмал чисто-белый.

2. Тактильные ощущения. При перетирании между пальцами крахмал из картофеля поскрипывает.

3. Вязкость. При заваривании картофельный крахмал образует густой и прозрачный клейстер, а кукурузный – мутный и очень жидкий.

4. Калорийность. Кукурузный калорийнее.

Еще одно отличие – запах. У картофельного крахмала он нейтральный.

Польза и вред кукурузного крахмала

Умеренное потребление крахмала благотворно влияет на работу желудка. Кроме того, он питателен и быстро усваивается. У людей с непереносимостью кукурузы крахмал может вызвать аллергию.

Чем можно заменить кукурузный крахмал.

Сколько его в ложке Если речь идет о панировке, кукурузный крахмал с успехом заменяют картофельным. При приготовлении мороженого или соусов вместо крахмала добавляют обычную пшеничную муку. Если крахмал входит в состав крема (например, заварного) – его также заменяют мукой высшего сорта.

Перечислим еще несколько продуктов, которыми можно заменить крахмал из кукурузы:

• Манная крупа.

• Куриные яйца.

• Ржаная и гречневая мука, молотое семя льна и тыквы.

• Порошок из кокосовой стружки.

Когда в рецепте бисквитного или блинного указан кукурузный крахмал, но его в доме нет – достаточно 2-3 раза просеять муку через тонкое сито.

В столовой ложке – 30 гр. крахмала, а в чайной – 10 гр.

Кукурузный крахмал в выпечке и не только

Крахмал широко используется в кондитерском деле при приготовлении различной выпечки. Он придает ей легкость, рыхлость и мягкость. В частности, его добавляют в бисквитное и блинное тесто, печенье, хлебобулочные изделия. Он также играет роль загустителя, поэтому его примешивают в крема, соусы, пудинги,кисели, мороженое, кетчупы и другие продукты.

Вы всегда можете купить крахмал ТМ С.Пудовъ в интернет-магазине, бутиках по выгодной цене и в любом необходимом количестве.

Использование крахмала в пищевой промышленности. Виды крахмала, преимущества. Область применения продукта

Крахмал представляет собой продукт пищевого производства группы высокомолекулярных углеводов полисахаридов. В корнях, плодах и других частях растений откладывается крахмал. Купить его – значит обеспечить свое производство высококачественной добавкой с широким спектром применения.

По своим структурным характеристикам крахмал похож на муку, тонкопористый, кристаллический, при сжимании вещества ощущается присущее крахмалу поскрипывание. Вымывание допускается исключительно холодной водой, так как воздействие горячей разрушает вещество и превращает его в клейстер.

Существует большое количество видов крахмала, в их числе:

  • кукурузный;
  • картофельный;
  • пшеничный;
  • соевый;
  • рисовый;
  • крахмал из плодов маниоки.

Полезные свойства

  • в набухшем состоянии полностью перерабатывается ЖКТ;
  • соединяясь с водой в человеческом организме, превращается в глюкозу;
  • установлено, что крахмал представляет собой основной источник углеводов в еде;
  • пожалуй, самое ценное его свойство заключается в том, что попадая на слизистую кишечника, крахмал полностью ее обволакивает и препятствует путем абсорбирования проникновение вредоносных бактерий;
  • содержащиеся в крахмале микроэлементы в виде цинка и железа полностью усваиваются организмом.

Использование в кулинарии

Основная роль крахмала в кулинарном производстве – загуститель. Вещество смешивают с водой, нагревают, остужают, после чего смесь становится густой. Стоит подчеркнуть, что именно использование горячей воды делает его таким востребованным в кулинарном производстве. Важно уловить момент между нагревом и остужением, так как при недостаточной температуре блюдо можно просто испортить. Самое важное – учесть тот факт, что при остывании блюдо становится гуще. Использование крахмала актуально для приготовления начинок, восточных сладостей и т.д.

Картофельный крахмал.

Для получения данного вида крахмала применяют универсальные картофельные сорта, которые отличающиеся повышенной урожайностью. Главное преимущество его заключается в том, что для желатинизации ему подходит низкий температурный режим – это делает продукт наиболее экономически выгодным. Обширная область применения позволяет использовать крахмал как текстуризатор, сгуститель, препятствуя комкованию. Если ваше производство специализируется на приготовлении рыбной и мясной продукции, выпуске макаронных изделий, выпечки, целесообразно купить картофельный крахмал.

Кукурузный крахмал.

Для получения данного вида крахмала наиболее подходят крахмалистые сорта кукурузы. Если сравнивать кукурузный крахмал с картофельным, то в первом больше белка и жира, и меньше золы и клетчатки, поэтому по своему действию он более слабый. Кушанья с ним получаются более нежными благодаря мягкой клейковине. Поэтому если на производственную кухню требуется загуститель для соусов и супов, начинок для хлебобулочных изделий, пластификатор для теста целесообразней купить кукурузный крахмал.

Патока крахмальная

АКП, Совместное предприятие ADM и АСТОН, производит и поставляет широкий  ассортимент крахмальных паток по ГОСТ 33917-2016 «Патока крахмальная. Общие технические условия», а также по индивидуальным  спецификациям  Заказчика.

Патока крахмальная — это очищенный и концентрированный продукт, получаемый в результате переработки крахмала из кукурузы.

Патока крахмальная широко используется в пищевой промышленности и кулинарии как загуститель и подсластитель. Производство крахмальной патоки происходит посредством ферментативного гидролиза кукурузного крахмала с последующей очисткой.

В зависимости от технологии производства, патока крамальная имеет различный углеводный состав: глюкозы, мальтозы, мальтотриозы, и прочих сахаридов. Клиентоориентированность АКП позволяет изготавливать патоку по индивидуальным  спецификациям  Заказчика, различными с технологическими и потребительскими свойствами:

  • низкоосахаренная
  • карамельная кислотная
  • карамельная ферментативная
  • мальтозная
  • экстракт солодовый
  • высокоосахаренная
  • высокоглюкозная
Патока крахмальная низкоосахаренная  представляет собой продукт неполного гидролиза крахмала с содержанием редуцирующих веществ 26 – 35% (РВ, ДЕ-декстрозный эквивалент). Низкоосахаренная патока характеризуется высокой вязкостью, связующими и антикристаллизационными свойствами, обладает низкой сладостью.

Сфера применения низкоосахаренной патоки – это кондитерское производство (в качестве антикристаллизатора, регулятора сладости, связующего, пенообразователя). Низкое содержание глюкозы  позволяет уменьшить гигроскопичность кондитерских изделий и  увеличить их срок годности, что особенно актуально для леденцовой карамели.  Связующие свойства низкоосахаренной патоки позволяют эффективно использовать ее в строительной индустрии  взамен фенолформальдегидных смол при формовании отдельных видов строительных материалов.

Патока крахмальная карамельная (глюкозо-мальтозный сироп) с РВ 36-44% имеет оптимальную вязкость и наиболее широко применяется в кондитерской промышленности (как основной вид сырья наряду с сахаром)  в качестве сладителя и антикристаллизатора кондитерских изделий.  Паточные сиропы являются основой производства всех видов кондитерских изделий.  Без патоки невозможно произвести помадку и глазурь, зефир и пастилу, мармелад и халву, нугу и многие другие товары. Карамельная патока широко применяется в индустрии мороженого и мороженых десертов как регулятор сладости, точек замерзания и оттаивания, препятствует кристаллизации сахарозы.  Именно карамельная патока способна улучшить товарные качества мороженого.  Карамельная патока, благодаря сбалансированности состава сахаров, универсальна в применении, поэтому используется при производстве хлеба, а также ресторанами и малым бизнесом для производства  тортов, рулетов, выпечки и авторских кондитерских изделий.

Патока крахмальная мальтозная (мальтозный сироп) в качестве основного компонента содержит мальтозу (30-70%). Используется в двух основных направлениях:

  • для производства карамели премиального качества с улучшенной цветностью и прозрачностью, максимального увеличения срока годности готовой продукции, а также для использования при изготовлении диетических кондитерских изделий
  • в качестве источника сбраживаемых сахаров при производстве напитков брожения: пива и кваса. Использование мальтозной патоки положительно сказывается на эффективности производства за счёт увеличения экстрактивности сусла и выхода готовой продукции

Патока крахмальная высокоосахаренная  (глюкозный сироп) с РВ более 45% и содержанием глюкозы более 30%  имеет повышенную сладость и меньшую вязкость в сравнении с другими видами патоки. Этими свойствами обуславливается её использование при производстве мягких кондитерских начинок, джемов, топпингов, соусов и кетчупов.
Отдельные сорта высокоосахаренной патоки с высокими РВ могут использоваться в строительной промышленности.

По вопросам сотрудничества обращаться в АКП, Совместное предприятие ADM и АСТОН (ООО «АСТОН Крахмало-Продукты») и ООО КПЗ «Новлянский».

Структурные и функциональные свойства крахмалов из китайских каштанов

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2014.07.014 Получить права и содержание

Основные характеристики

Структурные и функциональные свойства крахмалов четырех разновидностей охарактеризованы каштаны, выращиваемые в Китае.

Небольшие различия крахмалов в содержании амилозы привели к значительной вариабельности физико-химических свойств.

Тонкая структура молекул амилопектина играет важную роль в определении свойств гранул нативного крахмала.

Каштановый крахмал может использоваться в качестве альтернативы кукурузному крахмалу в некоторых пищевых отраслях.

Реферат

В данном исследовании охарактеризованы структурные и функциональные свойства крахмалов, выделенных из четырех сортов каштанов, выращенных в Китае. Гранулы крахмала имели разнообразную форму, от круглой, круассановой, неправильной до треугольной. Содержание амилозы в четырех каштановых крахмальных продуктах составляло около 21–22%. Средний диаметр частиц четырех крахмалов варьировал от 10.8 и 18,1 мкм. Рентгенограммы четырех каштановых крахмалов были С-типа с относительной кристалличностью от 26 до 29%. Хотя между крахмалами имелись лишь небольшие различия в содержании амилозы, они демонстрировали значительную вариабельность физико-химических и функциональных свойств, таких как способность к набуханию, характеристики пастообразности, термические и текстурные свойства, стабильность при замораживании-оттаивании и восприимчивость к атаке in vitro ферментами. Средний диаметр частиц четырех гранул крахмала отрицательно коррелировал с силой набухания при 92.5 ° C ( r = -0,956, p <0,05) и положительно коррелировал с температурой заключения в DSC ( r = 0,988, p <0,05). Корреляция между способностью набухания при 92,5 ° C и температурой заключения также была значимой ( r = -0,973, p <0,05). Это исследование предоставляет достаточную информацию о свойствах крахмала из китайских каштанов, которая может быть очень полезна для их применения в пищевой и других отраслях промышленности.

Ключевые слова

Каштан

Крахмал

Морфология

Амилоза

Функциональные свойства

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2014 Elsevier Ltd.Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Понимание функций крахмала | Натуральные продукты INSIDER

Общие сведения о функциях крахмала

Январь 1996 г. – История на обложке

Автор: Скотт Хегенбарт
Редактор *


* (Апрель 1991 г. – июль 1996 г.)

Кукурузный крахмал является основным ингредиентом крахмала, используемым пищевыми компаниями США. Но крахмалы из разных источников и даже крахмалы, полученные из менее распространенных сортов кукурузы, обладают рядом функциональных свойств еще до модификации.Изучение уникальной функциональности различных природных крахмалов дает несколько потенциальных преимуществ.

Расширенный функционал

Многие крахмалы обладают свойствами, которые не так легко воспроизвести путем модификации другого крахмала. Кроме того, при модификации даже желательно начинать с исходного материала, близкого к желаемым функциональным свойствам. Менее обширная модификация означает …

Сниженная стоимость

Дизайнеры постоянно требуют, чтобы текстурные ингредиенты были более функциональными, но все же ограничения по стоимости все еще жестче.Во многих случаях, чем меньше обрабатывается крахмал, тем он экономичнее. На рынке уже представлены высокофункциональные нативные кукурузные крахмалы, полученные из специально разработанных гибридов кукурузы. Они могут предложить большую экономию двумя способами.

«У вас будет крахмал, который не будет подвергаться модификациям, что позволит сэкономить средства», – говорит Ибрагим Аббас, доктор философии, менеджер по разработке продуктов American Maize-Products Co., Хаммонд, Индиана. «Когда они модифицируются, в некоторых случаях гибриды становятся более реактивными по отношению к химическим веществам, поэтому мы можем использовать меньше.Это более эффективно, и вы можете сэкономить деньги ».

Маркировка

Хотя это не оказалось большой проблемой, о которой когда-то думали, модифицированные крахмалы по-прежнему должны иметь в Европе номера E. Более функциональный нативный крахмал не будет иметь числа E и будет казаться более естественным для европейских потребителей – проблема постоянно расширяющегося глобального рынка.

Связанная структура и функции

По химическому составу крахмалы представляют собой полисахариды, состоящие из повторяющихся единиц глюкозы.Молекулы крахмала имеют одну из двух молекулярных структур: линейную структуру, известную как амилоза; и разветвленная структура, известная как амилопектин. Амилоза и амилопектин связываются посредством водородных связей и располагаются радиально слоями, образуя гранулы. Крахмалы из разных источников отличаются друг от друга следующим образом, каждый из которых может влиять на производительность:

Размер и форма гранул

Гранулы крахмала бывают самых разных размеров: от 3 микрон до более 100 микрон.Для некоторых крахмалов размер гранул является полимодальным, то есть гранулы можно сгруппировать более чем в одном диапазоне размеров. Например, пшеничный крахмал имеет распределение как больших, так и маленьких гранул. Форма гранул также может быть разнообразной. Формы гранул включают симметричные сферы, асимметричные сферы, симметричные диски и асимметричные диски. Некоторые гранулы имеют плавную форму, а другие представляют собой многогранники с граненой поверхностью.

Соотношение амилоза: амилопектин

Все крахмалы состоят из амилозы и амилопектина в различных пропорциях.Это соотношение варьируется не только между различными типами крахмала, но и между многими разновидностями растений одного типа. Восковые крахмалы содержат не более 10% амилопектина.

Структура молекул амилозы и амилопектина

Длина молекул амилозы в крахмале – известная как степень полимеризации – может сильно различаться. В амилопектине длина и количество разветвлений в молекуле также изменчивы.

«Длина молекулы амилозы зависит от типа и сорта», – говорит Дэниел Патнэм, старший научный сотрудник Grain Processing Corp., Мускатин, ИА. «Я видел от 200 до 2000 как степень полимеризации крахмала».

Существуют также другие варианты крахмала

Их нельзя объединить в одну категорию, поскольку они могут быть уникальными для одного конкретного крахмала. В целом, однако, большинство таких вариантов состоит из присутствия в грануле некрахмальных компонентов.

Бесчисленные разновидности многих типов крахмала невозможно охватить исчерпывающе в одной статье.Следовательно, в этой статье будут обсуждаться некоторые общие тенденции среди основных типов крахмала, используемых в пищевой промышленности.

Кукуруза

Существует четыре класса кукурузного крахмала. Обычный кукурузный крахмал содержит 25% амилозы, а кукуруза восковой спелости почти полностью состоит из амилопектина. Два оставшихся кукурузных крахмала представляют собой кукурузные крахмалы с высоким содержанием амилозы; один содержит от 55% до 55% амилозы, а второй – от 70% до 75%.

Джей-Лин Джейн, доктор философии, профессор кафедры пищевых наук и питания человека в Университете штата Айова, Эймс, в рамках своего постоянного исследования изучает размер и форму гранул многих типов крахмала.С помощью сканирующей электронной микроскопии Джейн и ее исследовательская группа обнаружили, что кукурузный крахмал имеет неправильную форму многогранников. Их размер колеблется от 5 до 20 микрон.

Крахмал восковой кукурузы также имеет гранулы неправильной формы, аналогичные по размеру гранулам обычной кукурузы. Однако отдельные лица не так отчетливы. Крахмалы с высоким содержанием амилозы также имеют неправильную форму, но имеют тенденцию быть гладкими. Некоторые из них даже имеют форму стержня. Крахмалы с высоким содержанием амилозы имеют более узкий диапазон размеров: от 5 до 15 микрон или даже от 10 до 15 микрон, в зависимости от разновидности.

Картофель

Картофельный крахмал содержит около 20% амилозы. Гранулы картофельного крахмала, как и многие клубни, большие, гладкие, округло-овальной формы. Из крахмалов, обычно используемых в пищу, самым большим является картофельный крахмал; Размер его гранул составляет от 15 до 75 микрон.

Рис

Обычный рисовый крахмал имеет соотношение амилоза: амилопектин около 20:80, в то время как восковидный рисовый крахмал содержит только около 2% амилозы. Обе разновидности имеют небольшие размеры гранул от 3 до 8 мкм.По словам Джейн, это многоугольники неправильной формы с восковым рисом, имеющим несколько сложных гранул.

Тапиока

Крахмал тапиоки содержит от 15% до 18% амилозы. Гранулы тапиоки представляют собой гладкие сферы неправильной формы размером от 5 до 25 микрон.

Пшеница

Пшеничный крахмал содержит около 25% амилозы. Его гранулы имеют относительно толщину от 5 до 15 микрон и гладкую круглую форму от 22 до 36 микрон в диаметре.Пшеничный крахмал является бимодальным в том смысле, что он также содержит группу гранул крахмала разного размера. В этом случае эти другие гранулы очень маленькие, их диаметр составляет всего 2–3 микрона.

Укладка крахмала соперников

Имея представление о том, чем отличаются крахмалы, обсуждение того, как работают эти же крахмалы, должно легко раскрыть, как различные элементы структуры крахмала влияют на производительность, верно? Отнюдь не. Химики крахмала единодушны в том, что структура и состав крахмала влияют на производительность.Однако прямая корреляция не всегда очевидна, и изменения в одной характеристике не обязательно переводятся в руководящие принципы.

Ниже приводится обзор того, что в настоящее время известно о том, как структура и состав влияют на производительность. Имейте в виду, что это обсуждение может вызвать больше вопросов, чем ответов. Но сначала, вот краткий обзор того, что происходит во время клейстеризации крахмала:

Когда крахмал диспергируется в воде и нагревается, вода проникает в гранулы крахмала снаружи внутрь, пока гранула не станет полностью гидратированной.После гидратации водородная связь между амилозой и амилопектином поддерживает целостность гранулы, и она начинает набухать от ворот (центр). После желатинизации набухшие гранулы могут увеличивать вязкость дисперсии и / или связываться с образованием гелей и пленок.

Размер и структура гранул

Согласно многим источникам, размер гранул сам по себе не оказывает сильного влияния на характеристики крахмала. Однако считается, что это фактор, влияющий на скорость клейстеризации крахмала и температуру его клейстеризации.Например, рисовый крахмал и крахмал тапиоки имеют одинаковое содержание амилозы, но гранулы крахмала тапиоки намного больше и, как следствие, легче набухают.

«Чем больше гранула, тем меньше у нас молекулярных связей, поэтому они быстрее набухают», – говорит Пол Смит, президент Paul Smith Associates, Норт-Плейнфилд, Нью-Джерси. «Но они также быстрее ломаются».

Крупные гранулы крахмала имеют тенденцию к увеличению вязкости, но вязкость низкая, поскольку физический размер гранул делает их более чувствительными к сдвигу.Несмотря на такие различия, более компактная структура меньшей молекулы не всегда означает значительную разницу в желатинизации. Например, пшеничный крахмал имеет бимодальное распределение как мелких, так и крупных гранул. Помимо размера, эти гранулы имеют практически одинаковый состав амилозы, амилопектина и так далее. Однако свойства желатинизации больших и малых гранул не показывают значительных различий в характеристиках.

«Один тест показал, что маленькие гранулы имеют на 3 ° более высокую температуру клейстеризации, чем большие, но начальные температуры были аналогичными», – говорит Аббас.«Я бы сказал, что в пшеничном крахмале (размер гранул) не главный фактор».

Соотношение амилоза: амилопектин

Восковая кукуруза и кукурузный крахмал имеют одинаковый размер гранул, но восковая кукуруза набухает в большей степени, и каждый из них желатинизируется при разных температурах. Это во многом связано с их разным составом амилоза: амилопектин.

«Молекулы амилозы из-за своей линейности легче выстраиваются в линию и имеют более обширные водородные связи», – говорит Аббас.«Следовательно, требуется больше энергии, чтобы разорвать эти связи и клейстеризовать крахмал».

Как правило, чем выше содержание амилозы, тем выше температура желатинизации. Это наиболее заметно для двух кукурузных крахмалов с высоким содержанием амилозы, которые требуют таких высоких температур для желатинизации, что их нужно готовить под давлением. Соотношение амилоза: амилопектин также определяет вид текстуры, которую будет создавать желатинизированный крахмал.

«Вообще говоря, амилоза придает прочность гелю, а амилопектин – высокую вязкость», – говорит Аббас.«Таким образом, крахмалы с высоким содержанием амилозы придадут вам желирующие свойства, а восковые крахмалы – высокую вязкость».

Линейная структура амилозы также способствует прочности геля. В растворе линейные молекулы амилозы могут легче выравниваться друг с другом и связываться посредством водородных связей с образованием гелей. Разветвленные молекулы амилопектина не могут так легко выровняться и, таким образом, дают более слабые водородные связи и прочность геля.

С другой стороны, вязкость зависит исключительно от молекулярной массы.Разветвленная структура амилопектина со всеми присоединенными к нему цепями дает молекулу гораздо большего размера, чем амилоза. Следовательно, амилопектин лучше создает вязкость, чем амилоза.

Итак, если разработчик продукта хочет гелеобразующих свойств, следует выбрать крахмал с высоким содержанием амилопектина (воскообразный), если требуется вязкость, верно? Не совсем. Прочность и вязкость чистого геля часто бывают полезны, но не всегда они нужны дизайнерам. Крахмал с высоким содержанием амилозы может сделать пудинг слишком твердым.Тот, который слишком богат амилопектином, может придать правильную вязкость диетическому коктейлю, но при употреблении он может выглядеть тягучим и «слизистым». Следовательно, соотношение амилоза: амилопектин определяет не только основную текстуру, но и природу этой текстуры.

Использование крахмала в экструдированных продуктах показывает, насколько тонким может быть баланс между этим соотношением. Как и в случае образования геля, образование пленки является функцией ассоциации линейных молекул амилозы. Чем выше содержание амилозы, тем лучше пленкообразующие свойства.В экструдированной закуске желательны пленкообразующие свойства для получения хрустящей текстуры конечного продукта. Но сама по себе хрустящая корочка не делает и не ломает закуску.

«Плотно связанная природа полимера амилозы влияет на хрусткость, – говорит Джим Залли, директор по пищевой технологии, National Starch and Chemical Co., Бриджуотер, штат Нью-Джерси. – Но это материал с более низкой молекулярной массой, который не может захватывать воздух. это происходит из-за превращения воды в пар во время выпуска воздуха “.

Использование крахмала с повышенным уровнем амилопектина соответственно увеличивает расширение за счет хрусткости.В результате необходимо тщательно выбирать соотношение амилоза: амилопектин. В некоторых случаях требования к текстуре продукта требуют комбинирования крахмалов из разных источников.

«Некоторые люди используют комбинации различных базовых крахмалов для получения более короткой или более длинной текстуры», – говорит Майк Августин, менеджер по применению пищевых ингредиентов, A.E. Staley Manufacturing Co., Декейтер, Иллинойс. «Мы пытались собрать смеси, чтобы получить конкретную текстуру или качество готового продукта».

Помимо строительной текстуры, крахмалы используются для обеспечения стабильности пищевых продуктов.Это часто принимает форму удержания воды. Как упоминалось ранее, молекулы желатинизированного крахмала имеют тенденцию повторно связываться друг с другом. Эта повторная ассоциация вытесняет воду из молекулы, вызывая перекристаллизацию крахмала. Склонность крахмала к рекристаллизации или ретроградности таким образом определяет его пригодность для долгосрочной стабильности.

«Разветвленный амилопектин создает стерические препятствия», – говорит Патнэм. «Это не позволяет молекулам повторно связываться, поэтому не так легко ретроградно.”

Молекулярная структура амилозы и амилопектина

Более длинные молекулы амилозы имеют тенденцию делать текстуру продукта тягучей из-за того, как они связываются. Молекулярная масса амилозы также влияет на эластичность геля. Более длинные молекулы имеют тенденцию к более прочному соединению и образованию более прочных и хрупких гелей, но у этого эффекта есть предел.

«И тапиока, и картофельный крахмал содержат амилозу, но они производят когезионную массу, а не гель, как кукурузный крахмал», – говорит Питер Трзаско, старший научный сотрудник National Starch and Chemical Co.«Теория, лежащая в основе этого, основана на молекулярной массе. Картофель и тапиока имеют молекулярную массу намного выше, чем у кукурузы, что на самом деле затрудняет связывание молекул».

Молекулярный вес не всегда обеспечивает прямую зависимость производительности. В 1992 году Джейн из штата Айова сообщила об исследовании влияния размера молекулы амилозы и длины разветвленной цепи амилопектина на пастообразные свойства крахмала. Джейн обнаружила, что молекулы амилопектина с более длинными разветвлениями не только имеют тенденцию к гелеобразованию, но и что прочность геля увеличивается с увеличением длины разветвлений.Однако вязкость амилоз различной длины также не коррелировала. Фактически, лучшая вязкость была получена с амилозой средней длины, в то время как самые большие и самые маленькие молекулы амилозы давали одинаково низкие вязкости.

Можно установить более четкую связь между размером молекул и стабильностью. Более длинная молекула амилозы до некоторой степени будет иметь большую прочность геля из-за ее повышенной способности связываться посредством водородных связей. Эта повышенная способность связываться увеличивает тенденцию молекулы к ретроградному движению.Меньшие молекулы амилозы демонстрируют более слабую ассоциацию и, таким образом, более устойчивы к ретроградации. Недавняя информация указывает на то, что молекулы амилопектина с более длинными ответвлениями также более восприимчивы к ретроградации. Это вызывает особую озабоченность у исследователей, пытающихся удлинить молекулы амилозы путем скрещивания.

«Когда вы вставляете ген-удлинитель амилозы, вы также в конечном итоге удлиняете ответвленные цепи амилопектина», – говорит Памела Дж. Уайт, доктор философии, исполняющая обязанности директора департамента пищевых наук и питания человека Университета штата Айова.

Фосфор

Крахмалы содержат фосфор в той или иной форме. Природа фосфора влияет на характеристики крахмала. В большинстве зерновых крахмалов фосфор в основном содержится в виде лизофосфолипидов, которые будут иметь тенденцию образовывать комплекс с амилозой крахмала и снижать его способность связывать воду. Эти комплексы также способствуют непрозрачности крахмальной пасты.

Фосфор в клубневых крахмалах, таких как картофель, находится в форме сложных моноэфиров фосфата, которые присутствуют в молекуле крахмала в виде отрицательно заряженных групп.Ионное отталкивание, создаваемое этими группами, ослабляет связь между молекулами и увеличивает способность связывать воду, способность набухать и прозрачность пасты.

Раскрывая тайны

Понимание функциональности нативного крахмала не только делает работу дизайнера более эффективной, но и является важным звеном в расширении функциональности крахмала за счет модификации. Это верно вне зависимости от того, модифицирован ли крахмал химическими / ферментативными методами, традиционным селекционированием или биотехнологией.

Как указывалось ранее, изучение взаимосвязи структура / функция крахмала порождает больше вопросов, чем дает ответов. В результате у исследователей, работающих в этой области, есть чем заняться. Университет штата Айова – одно из мест, где продолжаются исследования крахмала.

С 1987 года исследователи ISU Уайт и Джейн занимаются поиском крахмалов с уникальными функциональными свойствами для использования в разработке новых гибридов кукурузы. С ними работает Линда Поллак, к.D., генетик-генетик Департамента сельского хозяйства и сельскохозяйственных исследований США, работающий с Департаментом агрономии ISU.

Используя доступ Поллака к североамериканской библиотеке мутантных генотипов кукурузы, команда провела скрининг экзотических типов кукурузы, чтобы определить природу вариаций функциональных свойств.

«Прямое структурное исследование сложно и требует много времени», – говорит Уайт. «Итак, наш подход заключался в том, чтобы начать с быстрого скрининга крахмала путем его извлечения в лаборатории всего с одним ядром.”

Этот первоначальный скрининг выполняется с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Образец крахмала наклеивается, затем сканируется на ДСК. После хранения наклеенного образца в течение семи дней при 4 ° C (оптимальная температура для ретроградации крахмала) образец повторно сканируется.

«Сканирование свежего и сохраненного образца говорит нам, может ли крахмал обладать уникальными функциональными свойствами», – говорит Уайт. «Как только мы обнаруживаем что-то необычное, мы проверяем, что это действительно дает нам другой DSC в другой раз.”

Другая информация, полученная с помощью этого анализа ДСК, включает температуру желатинизации и диапазон желатинизации. Низкая температура желатинизации может обеспечить экономию энергии при крупном производственном процессе. Узкий диапазон желатинизации также сделает производство более эффективным за счет ускорения желатинизации.

«Это ключевые вещи, на которые мы начинаем смотреть, – говорит Уайт. – Когда мы видим вещи, которые сильно отличаются от нормы при измерении с помощью DSC, мы затем проводим структурный анализ, чтобы определить, почему они это делают, и соотносим структуру с функция.”

Первый шаг в этом требует выращивания мутантной кукурузы в больших количествах для дальнейшего анализа. Тесты включают определение процентного содержания амилозы с помощью йодного потенциометрического титрования и / или гель-проникающей хроматографии; молекулярно-массового распределения с помощью гель-проникающей хроматографии; и Длина разветвленной цепи амилопектина рассчитывается на основе восстановительного значения, определенного с помощью влажной химии или с помощью гель-проникающей хроматографии.

Если доступно достаточное количество крахмала, также проводятся функциональные тесты, такие как тесты на вязкость и прочность геля.

«Еще одна вещь, которую мы часто делаем, – это измерение размера гранул с помощью электронной микроскопии», – говорит Уайт. «Было показано, что мелкие гранулы крахмала хороши для гладкого вкуса, что является полезным свойством для заменителей жира, позволяющим избежать зернистой текстуры».

В конечном итоге устанавливается связь между желаемыми функциональными свойствами и структурой крахмала. Затем генетики растений берут на себя ответственность и пытаются вывести желаемые качества в сорт, который можно культивировать.

Расширение понимания функций нативного крахмала полезно как для дизайнеров продуктов, так и для создателей новых ингредиентов крахмала.Однако иногда кажется, что каждый шаг на пути к этому пониманию только добавляет расстояние к дороге. Тем не менее, эти усилия должны продолжаться, потому что – хотя путешествие может никогда не закончиться – каждый шаг вперед приносит новые достижения, которые помогают улучшать продукты питания.


Наверх

© 1996 Издательство Weeks Publishing Company

3400 Dundee Rd. Люкс №100
Нортбрук, Иллинойс 60062
Телефон: 847 / 559-0385
Факс: 847 / 559-0389
Электронная почта: [адрес электронной почты защищен]
Сайт: www.foodproductdesign.com

Пшеница с мягкой и твердой текстурой различается по свойствам крахмала на основании тримодального распределения, морфологии, термических и кристаллических свойств

Abstract

Крахмал и белки являются основными компонентами эндосперма пшеницы, которые влияют на качество конечного продукта. Между двумя текстурными классами пшеницы, то есть твердыми и мягкими, гранулы крахмала слабо связаны с липидами и белками мягкой пшеницы из-за более высокой экспрессии белков, мешающих мягкости зерна.Это может повлиять на свойства гранул крахмала. В этой работе впервые были изучены физико-химические и структурные свойства гранул крахмала разного размера (A-, B- и C-гранулы), чтобы понять различия в крахмале по сравнению с мягкой и твердой пшеницей. Гранулы A-, B- и C-типов разделяли с чистотой> 95%. Среднее количество и доля гранул типа A, B и C составляли 18%, 56%, 26% и 76%, 19%, 5% соответственно. Все они имели симметричный рисунок двойного лучепреломления разной интенсивности.Все имели типичные кристаллиты А-типа. Гранулы A-типа также показали кристалличность V-типа, которая указывает на комплексы крахмала с липидами и белками. Гранулы, различающиеся температурой желатинизации (ΔH) и температурой перехода (ΔT), показали разные изменения энтальпии при нагревании. Анализ замен показал различия в относительном характере замещения различных гранул крахмала. Двулучепреломление, процентная кристалличность, коэффициент пропускания, энтальпия желатинизации и замещение уменьшались в порядке, в котором А> В> С были выше у твердой пшеницы, чем у мягкой пшеницы.Содержание амилозы снизилось в порядке A> B> C, будучи выше в мягкой пшенице, чем в твердой пшенице. Эксперимент по восстановлению показал, что свойствами крахмала можно управлять, изменяя состав гранул крахмала. Добавление А-гранул к общему крахмалу существенно повлияло на его термические свойства. Эффект от добавления A-гранул был выше, чем B- и C-гранул. Пропускание пасты гранул крахмала показало, что гранулы крахмала твердых сортов пшеницы образовывали прозрачную пасту. Эти результаты свидетельствуют о том, что помимо различий в концентрации белка, линии твердой и мягкой пшеницы также имеют различия в составе крахмала.

Образец цитирования: Кумар Р., Кумар А., Шарма Н.К., Каур Н., Чундури В., Чавла М. и др. (2016) Пшеница с мягкой и твердой текстурой различается по свойствам крахмала, что подтверждается тримодальным распределением, морфологией, термическими и кристаллическими свойствами. PLoS ONE 11 (1): e0147622. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0147622

Редактор: Уцзюнь Ма, Университет Мердока, АВСТРАЛИЯ

Поступила: 23 июля 2015 г .; Одобрена: 6 января 2016 г .; Опубликовано: 29 января 2016 г.

Авторские права: © 2016 Kumar et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе и его файлах с вспомогательной информацией.

Финансирование: Проект финансировался за счет основного гранта NABI на сельскохозяйственную биотехнологию для исследовательского проекта «Улучшение переработки и питательных качеств пшеницы».Авторы благодарят Департамент биотехнологии, Govt. Индии за предоставленную стипендию РК.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что конкурирующих интересов не существует.

Введение

Пшеница – одна из важнейших зерновых культур для непосредственного потребления человеком. Его текстурные свойства определяют качество конечного продукта. Пшеница имеет два класса текстуры: мягкую и твердую. Два сорта пшеницы используются для разных целей. Твердая пшеница в основном используется для выпечки хлеба и макаронных изделий, а мягкая пшеница – для выпечки печенья и тортов.Различия в твердости зерна возникают из-за наличия или отсутствия двух белков пуроиндолина PINA и PINB [1]. Присутствие обоих белков связано с мягкой текстурой, в то время как отсутствие или мутация любого из них приводит к твердой текстуре. Поскольку пуроиндолины представляют собой белки, связанные с гранулами крахмала и участвующие в структуре зерна, они могут влиять на состав крахмала и его свойства. Во время развития зерна крахмал откладывается в эндосперме в виде дискретных полукристаллических агрегатов, известных как гранулы крахмала [2].Пшеница имеет уникальное тримодальное распределение гранул крахмала, то есть A- (диаметр 10-50 мкм), B- (диаметр 5-9,9 мкм) и C-гранул (диаметр <5 мкм) [3,4]. Эти гранулы состоят из двух типов полимеров глюкозы, а именно амилозы и амилопектина. Амилоза представляет собой линейную молекулу, состоящую из α-1,4-связанных остатков глюкозы и имеющую несколько α-1,6-гликозидных ответвлений [5]. С другой стороны, молекулы амилопектина намного крупнее (до миллионов остатков) и сильно разветвлены с высокой частотой α-1,6-гликозидных связей [6].Разветвление глюкановых цепей амилопектина происходит с регулярной периодичностью [7], и его длина и структура имеют решающее значение для правильного образования и свойств крахмальных гранул. Эти два типа полимеров образуют аморфные и кристаллические области в гранулах крахмала [7], которые отвечают за их характерную картину двойного лучепреломления и кристалличность. Были зарегистрированы четыре типа кристаллических структур [8,9]. Кристаллическая структура A-типа присутствует в зерновых крахмалах, таких как пшеничный и рисовый крахмалы, а кристаллическая структура B-типа присутствует в клубневых, фруктовых и стеблевых крахмалах, таких как картофельный и банановый крахмалы.Кристаллическая структура C-типа представляет собой комбинацию структур A- и B-типа [10,11]. В кристаллической структуре V-типа амилоза образует комплексы с такими соединениями, как йод, диметилсульфоксид (ДМСО), спирты или жирные кислоты [12]. Кристалличность крахмала влияет на термические свойства гранул крахмала. Крахмал с высокой кристалличностью демонстрирует высокую энтальпию и требует более высоких затрат энергии во время желатинизации. Физиохимические свойства каждого типа гранул крахмала различаются и влияют на конечное использование крахмала в пищевых продуктах и ​​промышленности [13,14].Не сообщалось об исследованиях подробного сравнения молекулярных структур гранул крахмала A-, B- и C-типов из пшеницы, различающихся по текстурным свойствам. В этом исследовании мы исследовали линии мягкой и твердой пшеницы на распределение гранул тримодального крахмала, их морфологию гранул, кристаллическую структуру и термические свойства.

Материалы и методы

Материалы

Два генотипа пшеницы, индийский сорт пшеницы ( Triticum aestivum cv.C306), полученный из Управления исследований пшеницы, Карнал, Индия (340 м над уровнем моря; широта 29 ° 41 ‘северной широты, долгота 76 ° 58’ восточной долготы), а также данные наземной расы ( T . aestivum L. IITR67). от проф. HS Дхаливал, Индийский технологический институт, Рурки, и собраны в холмистом районе Уттаракханда, Индия (от 28 ° 43 ‘до 31 ° 27’ северной широты, от 77 ° 34 ‘до 81 ° 02’ восточной долготы). Эти два генотипа с контрастной жесткостью были выращены на экспериментальном поле Национального института агропродовольственной биотехнологии (NABI), SAS Nagar (Mohali), Пенджаб, Индия (310 м над уровнем моря; широта 30 ° 47 ‘северной широты, 76 ° 41’ долготы) Восток).Созревшие собранные семена использовали для выделения крахмала.

Твердость зерна

Твердость зрелых семян определяли с использованием системы одноядерных характеристик (SKCS 4100, Perten Instruments North America Inc., Спрингфилд, Иллинойс, США).

Изоляция гранул крахмала

Гранулы пшеничного крахмала выделяли по методу Peng et al. [15]. На короткое время зерна пшеницы (6 г) замачивали в 50 мл воды при 4 ° C в течение 16 часов. Размягченные семена измельчали.Суспензию фильтровали через четыре слоя марли для удаления остатков клеток эндосперма и центрифугировали при 3500 х g в течение 5 мин. Желтый гелеобразный слой поверх уплотненных гранул белого крахмала осторожно удаляли. Затем гранулы крахмала суспендировали в 5 мл воды MQ, наносили на 30 мл 80% (мас. / Об.) Хлорида цезия и центрифугировали при 3500 х g в течение 5 мин. Осадок гранул крахмала, называемый популяцией гранул цельного крахмала, дважды промывали 30 мл промывочного буфера (62.5 мМ трис-HCl, pH 6,8; 10 мМ натрия EDTA; и 4% SDS), четыре раза с водой, один раз с ацетоном, сушили на воздухе и хранили при -20 ° C.

Фракционирование гранул крахмала

Седиментацию использовали для разделения всего крахмала на три фракции A-, B- и C-гранул, как описано Takeda et al. [16] с изменениями. Крахмал суспендировали в воде (10 г / 250 мл) в мерном цилиндре объемом 500 мл и оставляли для разделения под действием силы тяжести в течение 2 часов. Гранулы, осевшие на дне мерного цилиндра, считались А-гранулами.Супернатант состоял из смеси В- и С-гранул. Его выдерживали в течение 10 ч в другом мерном цилиндре и собирали верхнюю фракцию в виде С-гранул. Фракция, осевшая на дне мерного цилиндра, считалась В-гранулами. Все фракции собирали после центрифугирования при 3500 х g в течение 5 мин, промывали ацетоном, сушили на воздухе и хранили при -20 ° C.

Световая и поляризационная микроскопия

Размер гранул крахмала, то есть гранул A-, B-, C-гранул и гранул общего крахмала (Т-типа), анализировали с помощью световой микроскопии.Гранулы крахмала (4 мг) суспендировали в 200 мкл 90% этанола. Каплю суспензии крахмала наносили на предметное стекло микроскопа и сушили на воздухе. Затем предметное стекло помещали на предметный столик светового микроскопа (10X / 0,30, Leica DM6000B, Вецлар, Германия) и анализировали на предмет размера, формы и двойного лучепреломления (с использованием режима поляризованного света). Количество гранул крахмала различного типа от общего крахмала подсчитывали с помощью микроскопического счетчика (Sigma-Aldrich, Сент-Луис, США) после окрашивания йодидом калия (KI).

Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)

Сканирующая электронная микроскопия (сканирующий электронный микроскоп переменного давления, Hitachi S3400N, Япония) была использована для оценки формы, размера и чистоты различных гранул крахмала. Образцы крахмала (~ 1 мг) наносили на алюминиевый стержень с помощью двусторонней липкой ленты, и крахмал покрывали золотом. Во время микроскопии при 30-кратном увеличении использовался ускоряющий потенциал 10,0 кВ.

Гель-проникающая хроматография

10 мг образца крахмала растворяли в 2 мл ДМСО на кипящей водяной бане.После прохождения через колонку с сефарозой CL-2B (GE Healthcare Life Science, Калифорния, США) амилоза и амилопектин были разделены на основе их молекулярной массы. Фракции анализировали фенол-сернокислотным методом [17]. Хроматограмма выявила два пика элюирования. Содержание амилозы оценивали как процент от общего количества крахмала в пределах второго пика элюирования к общему количеству крахмала в обоих пиках.

Рентгеновская кристаллография (XRD)

XRD гранул крахмала (~ 20 мг, уравновешенных при относительной влажности 100%, при 25 ° C в течение 24 ч) регистрировали с использованием дифрактометра (D8, Bruker AXS Inc., Германия), Cu KR-излучение с длиной волны 0,154 нм, работающее при 45 кВ и 40 мА. XRD получали при 25 ° C в диапазоне 2θ от 3 до 40 ° с размером шага 0,018 ° и интервалом выборки 52 с. Относительную кристалличность оценивали по отношению площади пиков к общей площади дифрактограммы (2θ).

Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК)

Термические свойства анализировали с помощью DSC (822, Mettler Toledo, Columbus, OS, USA), оборудованного станцией данных термического анализа.Калибровку анализатора проводили с использованием индия, в качестве эталона использовали пустую алюминиевую чашку. Чашки для образцов (5 мг крахмала в 15 мкл воды) нагревали со скоростью 5 ° C / мин от 40 до 110 ° C и охлаждали с той же скоростью до 40 ° C. Циклы нагрева и охлаждения повторяли трижды. Начальную температуру (To), пиковую температуру (Tp), конечную температуру (Tc) и энтальпию (ΔH) рассчитывали с использованием программного обеспечения stare для термического анализа (STARe SW 9.01).

Эксперимент по восстановлению

Смеси гранул крахмала получали путем индивидуального добавления 10% (мас. / Мас.) Гранул A, B и C, экстрагированных из мягкой пшеницы, к общему крахмалу мягкой пшеницы.Точно так же изолированные гранулы твердой пшеницы добавляли к общему крахмалу твердой пшеницы. Кроме того, к мягкой пшенице добавляли гранулы твердой пшеницы и наоборот. Термические свойства анализировали с помощью ДСК.

Светопропускание (T%) крахмальных паст

Паста гранул крахмала (1%) была приготовлена ​​растворением 10 мг гранул крахмала в 1 мл воды на кипящей водяной бане в течение 30 мин. После охлаждения в течение 5 минут определяли процент пропускания (% T) относительно воды при 650 нм с использованием спектрофотометра (SpectraMax M e5 , Molecular Devices, Саннивейл, Калифорния, США).

Газовая хроматография / масс-спектроскопия (ГХ / МС)

Гранулы крахмала метилировали по методу Чукану и Керека [18]. Лиофилизированные гранулы (2 мг) растворяли в ДМСО (0,2 мл). Добавляли свежеприготовленную суспензию NaOH в ДМСО (0,5 мл) и реакционной смеси давали постоять при комнатной температуре в течение 15 минут. Добавляли йодметан (MeI, 0,5 мл) и образцы перемешивали при комнатной температуре в течение 30 минут. Образцы распределяли между водой (2 мл) и хлороформом (2 мл).Органический слой собирали, промывали деионизированной водой и сушили. Высушенные образцы растворяли в метаноле. Метилированные молекулы (200 мкг) гидролизовали 2 н. TFA, 120 ° C в течение 2 часов. Гидролизованный материал восстанавливали NaBD4 (Sigma-Aldrich, Сент-Луис, США) и ацетилировали 1: 1 уксусным ангидридом-TFA при 50 ° C в течение 20 минут с образованием частично метилированных ацетатов альдитола. Дериватизированные моносахариды анализировали с помощью газовой хроматографии (система Agilent 7000 GC / MS Triple Quad, Санта-Клара, Калифорния, США).Образец (1 мкл) вводили вручную в колонку DB-5 (30 м × 0,25 мм, толщина пленки 0,25 мкм) с использованием гелия в качестве газа-носителя (температура на входе 240 ° C). Для разделения использовали следующий температурный градиент: 80 ° C в течение 2 мин, 80–170 ° C при 30 ° C / мин, 170–240 ° C при 4 ° C / мин, 240 ° C выдержка в течение 20 мин. Образцы ионизировали электронным ударом при 70 эВ и температуре источника 230 ° C. Пики детектировали на основе времени удерживания и молекулярной массы (диапазон масс 30–500 Да). Обнаруженные пики были идентифицированы после сопоставления с базой данных CCRC, доступной в Интернете.Анализ данных выполняли с использованием программного обеспечения (Agilent Mass hunter Quailitative Analysis B.05.00).

Статистический анализ

Эксперименты проводили в трех повторностях, подвергнутых дисперсионному анализу (ANOVA) с помощью теста Дункана (p <0,05) с использованием программного обеспечения SPSS 16.0 (SPSS, Inc., Чикаго, Иллинойс, США).

Результаты и обсуждение

Распределение гранул крахмала

В данной работе нам удалось разделить гранулы крахмала A-, B- и C-типов с чистотой> 95%.Предыдущие исследования сообщили морфологические данные гранул крахмала A- и B-типа [19,20]. В эту работу мы включили C-гранулы для аналогичного анализа. Наши данные свидетельствуют о том, что B-гранулы были наибольшим числом по сравнению с A- и C-гранулами (рис. 1). Наши данные показали, что среднее количество гранул A, B и C составляет 18%, 56% и 26% соответственно. Это наблюдение отличается от предыдущих исследований, в которых сообщалось, что общее количество гранул крахмала A- и B-типа составляет 10% и 90% соответственно [21,22]. Мягкая пшеница имела большее количество В-гранул, а твердая пшеница – большее количество А-гранул (рис. 1).Количество C-гранул между мягкой и твердой пшеницей существенно не различается. Средняя доля гранул A, B и C составляла 76%, 19% и 5% соответственно. Наши результаты отличаются от предыдущих исследований, в которых сообщалось, что гранулы A и B составляют 70% и 30% объема крахмала [21,22]. Мягкая пшеница имела более высокую долю A- и C-гранул, а твердая пшеница имела более высокую долю B-гранул (рис. 1). Но B-гранул было больше в мягкой пшенице, чем в твердой пшенице, что могло быть связано с меньшим размером B-гранул в мягкой пшенице по сравнению с твердой пшеницей.Количественные пропорции B-гранул были высокими в обоих генотипах, но их вклад в объем был меньше из-за их меньшего размера [21].

Рис. 1. Распределение количества и объема гранул крахмала в мягкой и твердой пшенице.

A, B и C – гранулы A, B и C из мягкой и твердой пшеницы. Полосы графика, отмеченные одинаковым знаком, представляют собой гранулы одного и того же типа, которые значительно отличаются друг от друга при значении p 0,05.

https://doi.org/10.1371 / journal.pone.0147622.g001

Размер, форма и двулучепреломление гранул крахмала

Световая и сканирующая электронная микроскопия общего крахмала, A-, B-, C-гранул мягкой и твердой пшеницы показала значительные различия в размерах между различными типами гранул и незначительные различия в гранулах крахмала из пшеницы с разной текстурой (S1 Рис. И Рис. 2). A-гранулы имели диск или линзовидную форму с диаметром> 10 мкм, B-гранулы имели сферическую форму с диаметром примерно 3–10 мкм, а C-гранулы имели неправильную форму с диаметром <3 мкм, как сообщалось ранее [3,4 ].Разный размер гранул крахмала можно объяснить разным временем их образования в процессе развития зерна [23]. A-гранулы образуются примерно через 4–14 дней после цветения (DPA), когда эндосперм еще активно делится [24,25,26]. В-гранулы инициируются примерно при 10–16 DPA в стромулах (стромы, содержащие канальцы), которые вытесняются из A-гранул, содержащих пластиды [22], а маленькие C-гранулы сначала появляются примерно при 21 DPA [4]. Неправильная форма C-гранул может быть связана с их небольшим размером и плотной упаковкой в ​​семенах.Гранулы крахмала демонстрируют упорядоченное расположение кристаллической области и беспорядочное расположение аморфной области. Эта анизотропия дает гранулам крахмала характеристики двойного лучепреломления (поляризационный крест или мальтийский крест), которые можно наблюдать в плоскополяризованном свете [27].

Рис. 2. Сканирующие электронные микроскопические изображения гранул крахмала при 30x.

T S , A S , B S и C S представляет собой общий крахмал мягкой пшеницы, гранулы A, гранулы B и гранулы C соответственно.T H , A H , B H и C H представляют собой общий крахмал твердой пшеницы, гранулы A, гранулы B и гранулы C соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0147622.g002

Интенсивность двулучепреломления зависит от размера гранул, относительной кристалличности и ориентации микрокристаллов. Поляризованная микроскопия гранул A, B и C показала, что гранулы A имели более высокую интенсивность двойного лучепреломления, чем гранулы B и C (рис. 3).Относительно слабый и нечеткий поляризационный крест наблюдали в общем крахмале, гранулах B- и C-типов. Подобные наблюдения были зарегистрированы для гранул типа A и B [20]. Гранулы твердой пшеницы показали более высокую интенсивность двойного лучепреломления, чем гранулы мягкой пшеницы. Более высокое двойное лучепреломление в гранулах A может быть связано с более высоким порядком организации кристаллитов, чем в гранулах B и C. Неправильная форма C может быть связана с их неясным двойным лучепреломлением.

Кристалличность гранул крахмала

Рентгенограмма общего крахмала, A-, B- и C-гранул показана на Фиг.4.Все гранулы крахмала показали сильные дифракционные пики при 15 °, 17 °, 18 ° и 23 ° [20]. Эти пики являются характеристиками кристалличности А-типа. Поскольку молекулы крахмала образуют кристаллическую и аморфную область в гранулах крахмала, поэтому для конкретного типа крахмала получают характерную рентгенограмму. На рентгенограмме кристаллическая часть показывает острые пики, а аморфная часть показывает дисперсионные пики [10]. Общий крахмал и гранулы А показали дополнительный дифракционный пик при 20 °. Дополнительные пики при 20 ° указывают на кристалличность V-типа.При кристалличности V-типа амилоза образует комплексы с такими соединениями, как йод, ДМСО, спирты или жирные кислоты [12]. В пшенице известны комплексы крахмала, липидов и белков [28]. Гранулы крахмала обеих разновидностей показали различия в интенсивности пиков и относительной кристалличности (таблица 1). Процент кристалличности гранул твердой пшеницы был выше, чем гранул мягкой пшеницы. Процент кристалличности снизился в порядке A> B> C. Эти результаты согласуются с результатами по двулучепреломлению (рис. 3).Различия в кристалличности гранул крахмала мягкой пшеницы были более заметными, чем у твердой пшеницы. Наши результаты согласуются с предыдущими результатами для A-, B-гранул [20] и для гранул C, которые мы охарактеризовали впервые. Более высокая кристалличность более крупных гранул может быть связана с лучшим образованием в них кристаллитов. Хотя объемная доля гранул А в мягкой пшенице была больше, чем в твердой пшенице, кристалличность и двойное лучепреломление твердой пшеницы были выше, чем у мягкой.Это может быть связано с более высокой степенью кристалличности гранул B и C твердой пшеницы в дополнение к гранулам A.

Состав гранул крахмала

Состав гранул крахмала рассчитывали по пикам элюирования гель-проникающей хроматографии [S2 Фиг]. Площадь под первым пиком показывает содержание амилопектина, а под вторым пиком – содержание амилозы. Гранулы мягкой пшеницы имели более высокое содержание амилозы, чем гранулы твердой пшеницы. Между гранулами содержание амилозы уменьшалось в порядке A> B> C.Аналогичный порядок был получен для% возрастной кристалличности. Предыдущие наблюдения показали незначительные различия в общем содержании крахмала твердой и мягкой пшеницы [20]. Мы наблюдали значительно более высокое содержание амилозы в общем крахмале мягкой пшеницы. Как сообщалось ранее, содержание амилозы в гранулах A было значительно выше, чем в общих гранулах B- и C-типов [29,30]. Предыдущие наблюдения показали, что различия в кристалличности разных крахмалов обусловлены различиями в пропорциях амилозы, амилопектина с короткими и длинными боковыми цепями [31].Расположение амилозы в гранулах крахмала является предметом обсуждения. Расположение глюкановых цепей амилопектина составляет кристаллическую область, в то время как точки ветвления выстраиваются, образуя аморфную область гранул [32]. Сообщается, что гранулы с высоким содержанием амилозы обладают низкой кристалличностью [33]. Но наблюдаемый порядок кристалличности по дифракции XRD в нашем исследовании – A> B> C. Это указывает на то, что другие факторы играют важную роль в определении кристалличности гранул крахмала.

Термические свойства гранул крахмала

Пропускание пасты из гранул крахмала (таблица S1) после кипячения показало, что А-гранулы мягкой, а также твердой пшеницы образуют прозрачную пасту.Однако гранулы твердой пшеницы А имели большую прозрачность, чем мягкая пшеница. Другие гранулы, такие как B- и C-, образовывали нечеткую пасту. Если когда-либо станет возможным промышленное разделение гранул крахмала, А-гранулы из твердых сортов пшеницы будут иметь больший потенциал для образования биоразлагаемой пленки из-за более прозрачного образования пасты.

Термические свойства различных гранул крахмала, определенные с помощью DSC, показали, что энтальпия желатинизации (ΔH) различных гранул уменьшалась в порядке A> B> C.ΔH была связана со степенью кристалличности [23]. Этот результат согласуется с процентной кристалличностью. ΔH гранул А было даже выше, чем у гранул общего крахмала. ΔH гранул крахмала твердой пшеницы было выше, чем гранул мягкой пшеницы. Гранулы A из твердой пшеницы показали более низкую температуру начала желатинизации (To) и пиковую температуру желатинизации (Tp) по сравнению с гранулами A из мягкой пшеницы. C-гранулы твердой пшеницы с самым низким содержанием амилозы имели высокие значения To и Tp со средней ΔT, что указывает на лучшую стабильность [20].

Восстановление гранул крахмала и их термические свойства

Восстановление общего крахмала мягкой пшеницы 10% его собственных индивидуальных гранул A, B и C показало значительные изменения в ΔH (рис. 5) и ΔT (S3, рис.). Наибольшее увеличение ΔH и ΔT наблюдалось при добавлении 10% A-гранул. Значительное увеличение также наблюдалось после добавления B-гранул с незначительными изменениями с C-гранулами. Аналогичный эксперимент по восстановлению с твердой пшеницей увеличивал ΔH и ΔT только в случае A-гранул с незначительным изменением после добавления B- и C-гранул.Когда различные типы гранул твердой пшеницы добавляли к общему крахмалу мягкой пшеницы с противоположной текстурой, наибольшее увеличение значений ΔH и ΔT наблюдалось после добавления A-гранул. В противоположном случае, когда различные типы гранул мягкой пшеницы добавляли к общему крахмалу твердой пшеницы, не наблюдали изменений в значениях ΔT, но наблюдали значительное увеличение ΔH после добавления A-гранул. Наши результаты показали, что А-гранулы твердых сортов пшеницы оказывают наибольшее влияние на желатинизирующие свойства крахмала.Эти результаты предполагают, что свойства гранул крахмала можно изменить путем восстановления. А-гранулы составляют 70% от объема крахмала. Дополнительное увеличение на 10% значительно изменило его свойства. Таким образом, крахмал из мягкой пшеницы может использоваться так же, как и твердая пшеница, после замены А-гранулами из твердой пшеницы. Дальнейшее добавление 10% гранул крахмала мягкой пшеницы к твердой пшенице не изменит ее технологических свойств.

Корреляционный анализ

Корреляционный анализ кристалличности с содержанием амилозы показан на рис. 6.Это указывает на положительную корреляцию между кристалличностью и содержанием амилозы между различными типами гранул крахмала, которая является самой высокой в ​​A-гранулах и самой низкой в ​​C-гранулах. В гранулах одного типа из твердой и мягкой пшеницы наблюдалась отрицательная корреляция между кристалличностью и содержанием амилозы. Кристалличность играет решающую роль в архитектуре гранул крахмала и их физико-химических характеристиках [32,34,35,36,37]. Амилоза является важным компонентом, влияющим на различные физико-химические свойства крахмала, такие как мутность, синерезис, стабильность при замораживании-оттаивании, пастообразность, желатинизация и свойства ретроградации [38].В целом сообщалось об отрицательной связи между содержанием амилозы и желатинизацией [39]. Более крупные молекулы амилопектина обеспечивают более высокую вязкость и более низкую температуру желатинизации [40] по сравнению с амилозой. Крахмалы с высоким содержанием амилозы легко ретроградны и, следовательно, имеют меньшую перекристаллизацию [41]. Высокое содержание амилозы также стабилизирует крахмальную пасту, поскольку она подавляет набухание гранул крахмала [42]. Общие гранулы крахмала с высоким и низким содержанием амилозы могут иметь различное применение.

Изолированные молекулы амилозы показали кристаллическую структуру с устойчивостью к перевариванию [43]. Крахмал, устойчивый к пищеварению, обладает такими способствующими укреплению здоровья эффектами, как предотвращение рака толстой кишки и улучшение здоровья толстой кишки [44,45]. А-гранулы из мягкой пшеницы показали наивысшее содержание амилозы или устойчивого крахмала. Пленки амилозы были кристаллическими, в то время как пленки амилопектина были аморфными [43]. Наши результаты показали, что если когда-либо станет возможным разделение гранул крахмала, более крупные А-гранулы с высоким содержанием амилозы и кристалличностью могут иметь хорошие способности к образованию пленки, гелеобразованию и контролируемому усвоению [46].А-гранулы из твердой пшеницы с более высокой кристалличностью, энтальпией и более низким содержанием амилозы, чем из мягкой пшеницы, могут быть даже лучше для предлагаемого использования. С-гранулы меньшего размера с низким содержанием амилозы, низкой кристалличностью и высокой вязкостью могут быть более подходящими для текстурирования, стабилизации, инкапсулирования и эмульгирования [47]. С-гранулы мягкой пшеницы с более низкой кристалличностью, энтальпией и более высоким содержанием амилозы, чем твердая пшеница, могут быть лучше для таких целей. Для проверки наших результатов требуется подробное изучение различных свойств.Если наши наблюдения подтвердятся, то наши наблюдения могут побудить селекционеров разрабатывать линии пшеницы с одним типом гранул крахмала или с более высоким содержанием определенных типов гранул крахмала.

Анализ замещения молекул крахмала

Анализ замещения различных гранул крахмала, проведенный с помощью ГХ / МС. Таблица 2 представляет собой сводку глюкозы, выделенной после анализа ГХ / МС дериватизированных (частично метилированных ацетатов альдита) моносахарадов. Три наблюдаемых обильных пика принадлежат T-GlcP (1,5-ди-O-этил-1-дейтерио-2, 3, 4, 6-тетра-O-метил-D-глюцитол при 30.164 мин), 4-GlcP (1, 4, 5-Tri-O-ацетил-1-дейтерио-2, 3, 6-три-O-метил-D-глюцитол при 32,635 мин) и 4, 6-GlcP ( 4,6-связанных D-глюкопиранозиловых остатков при 34,988 мин) (S4 фиг.). Замещение гранул крахмала определяли по площади под этими пиками. Порядок замены крахмала в различных гранулах: A-гранулы> B-гранулы> C-гранулы (Таблица 2). Среди мягкой и твердой пшеницы различия в структуре замещения были выявлены на основании полученной глюкозы (4,6-Glc) (таблица 2).Эти различия наблюдались в A-гранулах, но не в B- и C-гранулах. А-гранулы твердой пшеницы были более замещены, чем мягкая пшеница. Распределение заместителей в амилопектине представляет собой образец замещения в основной части полимера [48]. Этот анализ позволяет идентифицировать гидроксильную группу моносахарида, участвующую в гликозидной связи. Степень замещения относится к количеству ответвлений, имеющихся в молекулах крахмала. Длина ветвей и их количество были связаны со степенью кристалличности.Чем больше количество разветвлений, тем больше длина разветвлений, что приведет к образованию более крупных молекул амилопектина с увеличенными внутри- и межмолекулярными связями и более высокой кристалличностью [7]. Из-за высокой степени замещения гранул твердой пшеницы они обладают высокой степенью кристалличности по сравнению с мягкой пшеницей. Эти наблюдения согласуются с результатами двулучепреломления, ДСК и порошковой XRD.

Выводы

Наблюдались различия в структуре и физико-химических свойствах гранул A-, B- и C-типов, выделенных из твердой и мягкой пшеницы.А-гранулы из твердых сортов пшеницы показали более высокую степень замещения, кристалличность, энтальпию и более низкое содержание амилозы. C-гранулы из мягкой пшеницы показали низкую кристалличность и более высокое содержание амилозы. Это исследование может стать основой для дальнейшей комплексной характеристики гранул крахмала из мягкой и твердой пшеницы.

Дополнительная информация

S1 Рис. Изображения под световым микроскопом (10X) гранул крахмала.

T S , A S , B S и C S представляет собой общий крахмал мягкой пшеницы, гранулы A, гранулы B и гранулы C соответственно.T H , A H , B H и C H представляют собой общий крахмал твердой пшеницы, гранулы A, гранулы B и гранулы C соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0147622.s001

(TIF)

Благодарности

Проект финансировался за счет основного гранта NABI на сельскохозяйственную биотехнологию для исследовательского проекта «Улучшение переработки и питательных качеств пшеницы». Мы благодарим Департамент биотехнологии, Govt.Индии за стипендию, предоставленную Рохиту Кумару.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: RK MG. Проведены эксперименты: РК АК НКС. Проанализированы данные: РК ВК. Внесенные реактивы / материалы / инструменты анализа: РК НК МЦ СС. Написал статью: РК КС МГ.

Ссылки

  1. 1. Моррис CF. Пуроиндолины: молекулярно-генетическая основа твердости зерна пшеницы. Завод Мол Биол. 2002; 48: 633–647. pmid: 11999840
  2. 2. Пол С.Строение крахмала. Nature 1997; 389: 338–339.
  3. 3. Дэвис Дж. П., Супатчари Н., Хандельвал Р. Л., Чиббар Р. Н.. Синтез новых крахмалов в Planta: возможности и проблемы. Крахмал-Старк 2003; 55: 107–120.
  4. 4. Bechtel DB, Wilson JD. Образование амилопластов и развитие крахмальных гранул у твердой красной озимой пшеницы. Cereal Chem. 2003; 80: 175–183.
  5. 5. Моррисон WR, Каркалас Дж. Старч. В: Day PM, редактор. Методы биохимии растений.Сан-Диего: Academic Press, 1990; 2: 323–353.
  6. 6. Майерс А.М., Морелл М.К., Джеймс М.Г., Болл С.Г. Недавний прогресс в понимании биосинтеза кристалла амилопектина. Plant Physiol. 2000; 122: 989–997. pmid: 10759494
  7. 7. Оутс CG. На пути к пониманию структуры гранул крахмала и гидролиза. Тенденции Food Sci Tech. 1997; 8: 375–382.
  8. 8. Ким К.С., Хубер К.С.. Физико-химические свойства и тонкая структура амилопектина гранул A- и B-типа восковидного и нормального крахмала мягкой пшеницы.J Cereal Sci. 2010; 51: 256–264.
  9. 9. Нара С., Комия Т. Исследование связи между водонасыщенным состоянием и кристалличностью методом дифракции для увлажненного картофельного крахмала. Starch-Starke 1983; 35: 407–410.
  10. 10. Gernat C, Tadosta S, Damaschun G. Супрамолекулярная структура бобовых крахмалов, выявленная с помощью рассеяния рентгеновских лучей. Starch-Starke 1990; 42: 175–178.
  11. 11. Сарко А, Ву ХК. Кристаллические структуры A-, B- и C-полиморфов амилозы и крахмала.Starch-Starke 1978; 30: 73–78.
  12. 12. Булеон А., Колонна П., Планшо В., Болл С. Гранулы крахмала: структура и биосинтез. Int J Biol Macromol. 1998; 23: 85–112. pmid: 9730163
  13. 13. Sahlstrom S, Brathen E, Lea P, Autio K. Влияние распределения гранул крахмала по размерам на характеристики хлеба. J Cereal Sci. 1998; 28: 157–164.
  14. 14. Йонемото PG, Calori DMA, Franco CML. Влияние размера гранул на структурные и физико-химические характеристики пшеничного крахмала.Ciênc Tecnol Aliment. 2007; 27: 761–771.
  15. 15. Пэн М., Гао М., Абдель-Аал ESM, Хукл П., Чиббар Р. Разделение и характеристика гранул крахмала A- и B-типа в эндосперме пшеницы. Cereal Chem. 1999; 76: 375–379
  16. 16. Такеда Й., Такеда С., Мизуками Х., Ханаширо И. Структуры крупных, средних и мелких крахмальных гранул ячменного зерна. Carbohyd Polym. 1999; 38: 109–114.
  17. 17. Дюбуа М., Жиль К.А., Гамильтон Дж. К., Реберс П.А., Смит Ф.Колориметрический метод определения сахаров и родственных веществ. Anal Chem. 1956; 28: 350–356.
  18. 18. Чукану И., Керек Ф. Простой и быстрый метод перметилирования углеводов. Carbohydr Res. 1984; 131: 209–217.
  19. 19. Ли В.Й., Янь Ш., Инь Ю.П., Юн Ли, Лян Т.Б., Фэн ГУ и др. Сравнение распределения гранул крахмала по размеру между сортами твердой и мягкой пшеницы в восточном Китае. Сельское хозяйство Китая. 2008; 7 (8): 907–914.
  20. 20.Ли В., Шань И, Сяо Х, Ло Кью, Чжэн Дж., Оуян С. и др. Физико-химические свойства изолята гранул крахмала A и B из твердой красной и мягкой красной озимой пшеницы. J. Agric Food Chem. 2013; 61: 6477–6484. pmid: 23756853
  21. 21. Хьюз CE, Бриарти LG. Стереологический анализ вклада крупных и мелких гранул в крахмал эндосперма зрелой пшеницы. Starch-Starke 1976; 28: 336–337.
  22. 22. Langeveld SMJ, Van WR, Stuurman N, Kijne JW, De Pater S.Гранулы B-типа, содержащие выступы и взаимосвязи между амилопластами в развивающемся эндосперме пшеницы, выявленные с помощью просвечивающей электронной микроскопии и экспрессии GFP. J Exp Bot. 2000; 51: 1357–1361. pmid: 10944148
  23. 23. Xie XJ, Cui SW, Li W, Tsao R. Выделение и характеристика крахмала из пшеничных отрубей. Food Res Int. 2008; 41: 882–887.
  24. 24. Бриарти Л.Г., Хьюз К.Э., Эверс А.Д. Развивающийся эндосперм пшеницы: стереологический анализ. Энн Бот. 1979; 44: 641–658.
  25. 25. Паркер ML. Взаимосвязь между гранулами крахмала A-типа и B-типа в развивающемся эндосперме пшеницы. J Cereal Sci. 1985; 3: 271–278.
  26. 26. Уилсон JD, Bechtel DB, Todd TC, Seib PA. Измерение распределения гранул пшеничного крахмала по размерам с помощью анализа изображений и лазерной дифракции. Cereal Chem. 2006; 83: 259–268.
  27. 27. Джейн Дж. Л., Касемсуван Т., Лис С., Зобель Х., Робит Дж. Ф. Антология морфологии крахмальных гранул с помощью сканирующей электронной микроскопии.Крахмал / Старк. 1994; 46: 121–129.
  28. 28. Тестировщик Р.Ф., Каркалас Дж., Си X. Состав крахмала, тонкая структура и архитектура. J Cereal Sci. 2004; 39: 151–165.
  29. 29. Бертолини А.С., Соуза Э., Нельсон Дж. Э., Хубер К. С.. Состав и реакционная способность гранул крахмала A- и B-типа нормальной, частично восковидной и восковидной пшеницы. Cereal Chem. 2003; 80: 544–549.
  30. 30. Ao ZH, Джейн JL. Характеристика и моделирование крахмалов A- и B-гранул пшеницы, тритикале и ячменя.Carbohydr Polym. 2007; 67: 46–55.
  31. 31. Сингх Н., Накаура И., Иноути Н., Нишинари К. Тонкая структура, термические и вязкоупругие свойства крахмалов, выделенных из сортов риса индика. Крахмал / Старк 2007; 59: 10–20.
  32. 32. Перес С., Бертофт Э. Молекулярные структуры компонентов крахмала и их вклад в архитектуру гранул крахмала: всесторонний обзор. Крахмал / Старк. 2010; 62: 389–420.
  33. 33. Чунг Х.Дж., Лим Х.С., Лим СТ.Влияние частичной желатинизации и ретроградации на ферментативное переваривание восковидного рисового крахмала. J Cereal Sci. 2006; 43: 353–359.
  34. 34. Бенмусса М., Молденхауэр К.А.К., Хамакер Б.Р. Изменчивость тонкой структуры амилопектина риса влияет на переваривание крахмала. J. Agric Food Chem. 2007; 55: 1475–1479. pmid: 17261011
  35. 35. Sasaki T, Kohyama K, Suzuki Y, Okamoto K, Noel TY, Ring SG. Физико-химические характеристики восковидного рисового крахмала, влияющие на усвояемость крахмального геля in vitro.Food Chem. 2009; 116: 137–142.
  36. 36. Syahariza ZA, Sar S, Hasjim J, Tizzotti MJ, Gilbert RG. Важность тонких структур амилозы и амилопектина для усвояемости крахмала в вареных рисовых зернах. Food Chem. 2013; 136: 742–749. pmid: 23122122
  37. 37. Ю SY, Lim ST, Lee JH, Chung HJ. Влияние молекулярных и кристаллических структур на усвояемость восковидных рисовых крахмалов in vitro. Carbohydr Polym. 2014; 112: 729–735. pmid: 25129802
  38. 38. Викрамасингхе ХАМ, Нода Т.Физико-химические свойства крахмалов из сортов риса Шри-Ланки. Food Sci Technol Res. 2008; 14 (1): 49–54.
  39. 39. Copeland L, Blazek J, Salman H, Tang MC. Форма и функциональность крахмала. Пищевые гидроколлоиды. 2009; 23: 1527–1534.
  40. 40. Блазек Дж., Коупленд Л. Пастообразующие и набухающие свойства пшеничной муки и крахмала в зависимости от содержания амилозы. Carbohyd Polym. 2008; 71: 380–387.
  41. 41. Сасаки Т., Ясуи Т., Мацуки Дж. Влияние содержания амилозы на свойства желатинизации, ретроградации и склеивания крахмалов из восковидной и невосковой пшеницы и их семян F1.Cereal Chem. 2000; 77 (1): 58–63.
  42. 42. Херманссон А.М., Свегмарк К. Развитие понимания функциональности крахмала. Trends Food Sci Technol. 1996; 7: 345–353.
  43. 43. Myllarinen P, Buleon A, Lahtinen R, Forssell P. Кристалличность пленок амилозы амилопектина. Carbohydr Polym. 2002; 48: 41–48.
  44. 44. Топпинг DL, Клифтон ПМ. Короткоцепочечные жирные кислоты и функция толстой кишки человека: роль резистентных крахмальных и некрахмальных полисахаридов.Физиологические обзоры. 2001; 81: 1031–1064. pmid: 11427691
  45. 45. Чжао Ю.С., Хасжим Дж., Ли Л., Джейн Дж. Л., Хендрих С., Берт Д.Ф. Ингибирование индуцированных азоксиметаном предопухолевых поражений толстой кишки крыс с помощью приготовленного кукурузного крахмала с высоким содержанием амилозы в комплексе со стеариновой кислотой. J. Agric Food Chem. 2011; 59: 9700–9708. pmid: 21780846
  46. 46. Klucinec JD, Килинг PK. Генетическая модификация растительных крахмалов для пищевых продуктов. В: Пищевая биотехнология, второе издание. Пометто А., Калидас С.Палият Джи, редактор Levin RE. Тейлор и Фрэнсис. 2005; С. 675–708.
  47. 47. Li JZ. Использование материалов на основе крахмала для микрокапсулирования В: Микрокапсулирование в пищевой промышленности, Практическое руководство по внедрению. Редактор Kumar AG. Академическая пресса; 2014. С. 195–210.
  48. 48. Мишник П., Кун Г. Модельные исследования метиламилозов: корреляция между условиями реакции и первичной структурой. Carbohydr Res. 1996; 290: 199–207.

Влияние добавления стеариновой кислоты на свойства крахмала

[1] Нюэсли, Дж., Putaux, J. L., Le Bail, P., & Buléon, A. Кристаллическая структура комплексов амилозы с небольшими лигандами. Международный журнал биологических макромолекул, 2003, 33, 227-234.

DOI: 10.1016 / j.ijbiomac.2003.08.009

[2] Китахара, К., Суганума, Т., Нагахама, Т. Чувствительность амилозо-липидных комплексов к гидролизу глюкоамилазой из Rhizopus niveus. Cereal Chemistry, 1996, 73, 428-432.

[3] Мангала, С.Л., Удайасанкар, К., Тхаранатан, Р. Устойчивый крахмал из переработанных злаков: влияние амилопектина и неуглеводных компонентов на его образование. Пищевая химия, 1999, 64, 391-396.

DOI: 10.1016 / s0308-8146 (98) 00142-3

[4] Гурая, Х.С., Кадан, Р.С., Шампанское, Э. Влияние липидных комплексов рисового крахмала на усвояемость, индекс комплексообразования и вязкость in vitro. Cereal Chemistry, 1997, 74, 561-565.

DOI: 10.1094 / cchem.1997.74.5.561

[5] Чжункай Чжоу, Кевин Робардс.Влияние добавления жирных кислот на свойства рисового крахмала. Food Research International, 2007, 40, 209-214.

DOI: 10.1016 / j.foodres.2006.10.006

[6] Соубхагья, К.М. и К. Р. Бхаттачарья. Упрощенное определение амилазы в измельченном рисе. Крахмал / Старке, 1979, 31, 159.

DOI: 10.1002 / star.197

506

[7] Колладо, Л., Корке, Х.Использование сладкого картофеля в мучных продуктах из смеси пшеницы и сладкого картофеля, на которое влияет pH-зависимая активность амилазы и пастообразные свойства. HKU Scholars Hub press (1997).

[8] Хамит Коксель, Тугрул Масациоглу, Кевсер Кахраман, Серпил Озтюрк.Улучшение влияния лиофилизации на функциональные свойства препаратов устойчивого крахмала, образующихся при кислотном гидролизе и термообработке. Journal of Cereal Science, 2008, 7, 275-282.

DOI: 10.1016 / j.jcs.2007.04.007

[9] Йоеньонгбуддхагал, С., Нухорм, А.Влияние физико-химических свойств тайской рисовой муки с высоким содержанием амилозы на качество вермишели. Химия злаков, 2002, 79 (4): 481.

DOI: 10.1094 / cchem.2002.79.4.481

[10] М.А. Абдаллах, В. Х. Фода, Р. М. Махмуд и А. А. Абу Араб. Рентгеновская дифракция крахмалов, выделенных из желтой кукурузы, сорго, сордана и жемчужного проса. Крахмал / Старке, 2006, 39, 40-42.

DOI: 10.1002 / star.198703

[11] Тестер, Р.Ф. и Моррисон В.Р. Набухание и желатинизация зерновых крахмалов. I. Эффекты амилопектина, амилозы и липидов. Зерновая химия, 1990, 67: 551-557.

[12] Билиадерис, К.Г., Тоногай, Дж. Р. Влияние липидов на термические и механические свойства концентрированных крахмальных гелей. Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии, 1991, 39, 833–840.

DOI: 10.1021 / jf00005a003

[13] Бхатнагар, С.Ханна, М.А.Образование липидного комплекса амилозы при одношнековой экструзии различных кукурузных крахмалов. Зерновая химия, 1994, 71: 582-587.

[14] Ким, С.S., & Walker, C.E.Изменения пастообразных свойств крахмала из-за сахаров и эмульгаторов, определяемые измерениями вязкости. Journal of Food Science, 1992, 57, 1009-1013.

DOI: 10.1111 / j.1365-2621.1992.tb14344.x

[15] Тан, М.C., & Copeland, L. Анализ комплексов липидов и пшеничного крахмала. Углеводные полимеры, 2007, 67, 80–85.

DOI: 10.1016 / j.carbpol.2006.04.016

[16] Ярослав Блазек.Роль амилозы во взаимосвязи структура-функция в крахмале австралийских сортов пшеницы. Сидней, Сиднейский университет. (2008).

[17] Zobel, HI.F. Рентгеноструктурный анализ гранул крахмала. Журнал химии углеводов. 1964, 109–113.

[18] Chung HJ, Jeong HY, Lim ST.Влияние кислотного гидролиза и обезжиривания на кристалличность и пастообразные свойства замороженно-размороженного кукурузного крахмала с высоким содержанием амилозы. Углеводный полимер, 2003, 54: 449-455.

DOI: 10.1016 / j.carbpol.2003.05.001

[19] П.Lebail, A. Buleona, D. Подвижность липидов в комплексах амилоза-жирные кислоты с помощью дейтериевого и твердотельного ЯМР 13C. Углеводные полимеры, 2000, 43, 317-326.

DOI: 10.1016 / s0144-8617 (00) 00180-6

Влияние свойств крахмала и условий термической обработки на гели сурими-крахмала – Корейский университет

TY – JOUR

T1 – Влияние свойств крахмала и условий термической обработки на гели сурими-крахмала

AU – Yang, Hong

AU – Пак, Джэ В.

PY – 1998/4

Y1 – 1998/4

N2 – Влияние крахмала и условий термической обработки на текстуру, микроструктуру и цвет гелей сурими-крахмала исследовали путем измерения напряжения сдвига, деформации сдвига и цвета. , а также микроструктура. Влияние крахмала на текстуру гелей сурими-крахмала зависело от концентрации и модификации крахмала, а также от соотношения амилозы и амилопектина. Крахмал увеличивал прочность геля сурими-крахмальных гелей более эффективно при низкой концентрации (30 г / кг).Модификация, которая способствует легкому набуханию гранул крахмала, может повысить прочность геля. Чем больше амилопектина в тестируемых крахмалах, тем сильнее становились гели сурими-крахмала. Влияние температуры нагревания на текстуру зависело от желатинизирующих свойств отдельного крахмала. Более крупные гранулы крахмала, наблюдаемые с помощью светового микроскопа, приводили к более прочным гелям. Цвет (L * и b *) гелей сурими-крахмала также зависел от концентрации и свойств крахмала. Чем больше набухает гранула, тем ниже значение L * и значение b * гелей.

AB – Влияние крахмала и условий термической обработки на текстуру, микроструктуру и цвет гелей сурими-крахмала исследовали путем измерения напряжения сдвига, деформации сдвига и значений цвета, а также микроструктуры. Влияние крахмала на текстуру гелей сурими-крахмала зависело от концентрации и модификации крахмала, а также от соотношения амилозы и амилопектина. Крахмал увеличивал прочность геля сурими-крахмальных гелей более эффективно при низкой концентрации (30 г / кг).Модификация, которая способствует легкому набуханию гранул крахмала, может повысить прочность геля. Чем больше амилопектина в тестируемых крахмалах, тем сильнее становились гели сурими-крахмала. Влияние температуры нагревания на текстуру зависело от желатинизирующих свойств отдельного крахмала. Более крупные гранулы крахмала, наблюдаемые с помощью светового микроскопа, приводили к более прочным гелям. Цвет (L * и b *) гелей сурими-крахмала также зависел от концентрации и свойств крахмала. Чем больше набухает гранула, тем ниже значение L * и значение b * гелей.

кВт – цвет

кВт – микроструктура

кВт – крахмал

кВт – сурими

кВт – текстура

UR – http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=0012476349&partnerID=

UR – http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=0012476349&partnerID=8YFLogxK

U2 – 10.1006 / fstl.1997.0366

DO – 10.1006 / fstl.1997000 M

AN – SCOPUS: 0012476349

VL – 31

SP – 344

EP – 353

JO – LWT – Food Science and Technology

JF – LWT – Food Science and Technology

SN – 0023-6438

IS – 4

ER –

Структура, свойства, биосинтез и метаболизм

Введение

Крахмал является основным запасным соединением глюкозы, присутствующим в растениях.Он относится к категории биополимеров и по своей природе является полисахаридом. Он состоит из тысяч повторяющихся единиц глюкозы.

Крахмал – это соединение, которое по происхождению принадлежит растениям. Не может быть синтезирован у животных. Тем не менее, он является основным источником питания животных. Культуры, богатые крахмалом, являются основным источником питания для людей и других животных. В этой статье мы обсудим структуру, свойства, синтез и метаболизм крахмала. Мы также обсудим его важность в жизни людей.

Структура

Как упоминалось ранее, это полимер молекул глюкозы. Он присутствует в растениях в виде гранул крахмала. Крахмал состоит из двух компонентов, каждый из которых имеет разную структуру;

Амилоза

Иногда его также называют амилозным крахмалом. Это полисахарид, состоящий из мономеров альфа-D-глюкозы. Амилоза составляет около 20-30% крахмала. Это неразветвленное соединение с линейными цепями молекул глюкозы. эти молекулы глюкозы связаны через альфа-1-4 гликозидные связи.

Амилозный крахмал представляет собой линейную цепь субъединиц альфа-D-глюкозы, которая обычно содержит от 300 до 3000 глюкозильных остатков или даже больше.

Эта амилозная цепь может существовать в одной из трех форм;

  • Неупорядоченная аморфная цепь
  • Формы A или B
  • Форма V

Формы A и B имеют спиралевидный или спиральный вид. Обе эти формы имеют похожую структуру. Это левые спирали, содержащие около шести молекул глюкозы в каждом витке.Термин «левосторонний» означает, что когда спираль вращается по часовой стрелке, она поворачивается к наблюдателю. Эти спиральные спирали амилозы также могут наматываться друг на друга, образуя двойную спираль.

V-форма амилозы образуется при взаимодействии с некоторыми гидрофобными или неполярными соединениями, такими как жирные кислоты, липиды, йод или амилопектин.

Амилоза в крахмале присутствует в V-форме после взаимодействия с амилопектином.

Амилопектин

Его также называют амилопектиновым крахмалом.Амилопектин составляет около 70-80% крахмала. Это разветвленный полимер из субъединиц альфа-D-глюкозы, которые связаны теми же 1-4 гликозидными связями, что и в амилозе. Однако амилопектин также имеет альфа-1-6 гликозидные связи между молекулами глюкозы в точках ветвления.

Амилопектин показывает разветвление после каждых 24–30 субъединиц глюкозы. Каждая ветвь также содержит примерно одинаковое количество субъединиц глюкозы. Все субъединицы глюкозы в одной ветви присоединены через альфа-1-4 гликозидные связи, кроме первой.Первая субъединица глюкозы каждой ветви связана с родительской цепью через альфа-1-6 гликозидную связь.

Внутри гранул крахмала амилопектин взаимодействует с амилозой в своей V-форме.

Молекулы крахмала в растениях присутствуют в виде полукристаллических гранул. Размер гранул крахмала варьируется от одного вида к другому. Например, гранулы крахмала в рисе имеют размер около 2 микрометров, а гранулы картофеля – до 100 микрометров.

Свойства

Из-за своей разной структуры два компонента крахмала также имеют разные свойства.Свойства крахмала представляют собой смесь свойств этих двух компонентов, амилозы и амилопектина.

Амилоза

Крахмал амилозы имеет следующие свойства;

  • Амилоза более кристаллическая по своей природе
  • Она нерастворима в холодной воде
  • Амилоза более устойчива к перевариванию из-за отсутствия разветвлений
  • Амилоза снижает прочность геля крахмала

Амилопектин

Свойства амилопектина следующие. следующее;

  • Растворяется как в холодной, так и в горячей воде
  • Амилопектин легко усваивается из-за наличия обширного разветвления
  • Он увеличивает прочность геля и растворимость крахмала, поскольку молекулы моль воды могут проникать из-за разветвления

Коллектив свойства крахмала следующие;

  • Он подвергается гидролизу с образованием составляющих сахаров
  • Он становится нерастворимым в воде и образует гель
  • Он подвергается разложению при нагревании и образует декстрин
  • Он дает синий цвет с раствором йода

Биосинтез

Происходит биосинтез крахмала только в клетках растений.Ферменты для синтеза крахмала отсутствуют в клетках животных. Этот процесс происходит в хлоропласте растительных клеток.

Первым этапом биосинтеза крахмала является синтез АДФ-глюкозы. Эта АДФ-глюкоза действует как предшественник всех субъединиц глюкозы, содержащихся в крахмале. Синтез АДФ-глюкозы связан с циклом фотосинтеза Кальвина.

Глюкозо-6-фосфат, образующийся в цикле Кальвина, сначала превращается в глюкозо-1-фосфат ферментом фосфоглюкомутазой.На следующем этапе глюкозо-1-фосфат и АТФ превращаются в АДФ-глюкозу ферментом глюкозо-1-фосфатаденилтрансферазой. При этом также высвобождается один пирофосфатный фермент. Пирофосфат подвергается гидролизу до фосфатных групп, что делает процесс необратимым.

Этот синтез АДФ-глюкозы считается этапом, ограничивающим скорость биосинтеза крахмала.

После того, как была произведена АДФ-глюкоза, вступает в действие фермент синтаза крахмала. Этот фермент использует молекулы АДФ-глюкозы в качестве предшественников и переносит их глюкозильные остатки в цепь амилозы или амилопектина.

Фермент синтаза крахмала может переносить глюкозу только от молекул АДФ-глюкозы к невосстанавливающему концу уже существующей глюкозильной цепи. Его функция заключается в создании альфа-1-4 гликозидных связей и удлинении цепи.

Заключительным этапом синтеза крахмала является введение разветвлений в линейную молекулу для образования амилопектина. Этот процесс выполняется ферментом разветвления крахмала. Он очень похож на фермент разветвления гликогена.

Так же, как фермент разветвления гликогена у животных, фермент разветвления крахмала у растений имеет две активности;

  • Альфа-1-4-глюкозидная активность: она разрывает концевую альфа-1-4-гликозидную связь амилозной цепи и высвобождает свободный глюкозильный остаток.
  • Альфа-1-6-глюкозидная активность: связывает высвобожденную молекулу глюкозы с невосстанавливающей остаток глюкозила, образуя альфа-1-6 гликозидную связь

Структура и синтез амилопектинового крахмала и гликогена похожи.Однако в них есть два ключевых отличия;

  • В гликогене остатки глюкозы происходят из UDP-глюкозы, а в крахмале они происходят из ADP-глюкозы.
  • В гликогене есть одна ветвь после каждых десяти альфа-1-4-связей, в то время как в амилопектине одна ветвь возникает после примерно 30 альфа-1-4-связей.

Производство крахмала в промышленности

В крахмальной промышленности термин «производство крахмала» используется для обозначения процесса извлечения и очистки крахмала из листьев, корней, клубней и т. Д.

Происхождение

Все растения вырабатывают крахмал для хранения избыточной глюкозы. Он в основном хранится в строме растительных клеток. В некоторых растительных клетках он хранится в специализированных органеллах, называемых амилопластами. Крахмал в большом количестве присутствует в корнях, клубнях и корневищах. Также он в больших количествах присутствует в зародышах и плодах растений.

Метаболизм крахмала можно обсуждать под двумя заголовками: разложение в растениях и разложение у животных.

Распад в растениях

Крахмал является основным запасающим энергию в растениях, точно так же, как гликоген у животных.Растения производят крахмал в дневное время, когда выработка глюкозы превышает уровень глюкозы, необходимой клеткам. Дополнительная глюкоза хранится в виде крахмала.

Ночью, когда фотосинтетические механизмы растений больше не работают, производство глюкозы в растительных клетках равно нулю. Они используют сохраненную глюкозу и получают ее, разлагая крахмал.

Чтобы крахмал стал доступным для ферментов разложения, его необходимо сначала фосфорилировать. Фосфорилирование крахмала осуществляется двумя ферментами;

  • Глюкан, водная дикиназа (GWD): фосфорилирует C-6 остатков глюкозы
  • Фосфоглюкан, водная дикиназа (PWD): фосфорилирует C-3 остатков глюкозы

После фосфорилирования начинается разложение крахмала. .Осуществляется тремя ферментами;

  • Бета-амилаза: действует на невосстанавливающий конец амилозной цепи и выделяет мальтозу в качестве продукта. Он может действовать только в том случае, если длина цепи больше трех субъединиц.
  • Фермент диспропорционирования-1 (DPA-1): Этот фермент соединяет две цепи мальтотриозы (цепи, содержащие три остатка глюкозы) и высвобождает молекулу воды. Затем бета-амилаза воздействует на эту цепь и высвобождает дополнительные молекулы мальтозы.
  • Изоамилаза: бета-амилаза не действует на фосфорилированные остатки.Эти фосфорилированные остатки разлагаются ферментом изоамилаза.

Хотя некоторые молекулы глюкозы также высвобождаются, основным продуктом разложения крахмала является мальтоза. Это дисахарид, состоящий из двух субъединиц глюкозы. Обе эти молекулы транспортируются в цитоплазму растительной клетки, где их можно использовать для синтеза сахарозы. Затем сахароза используется для получения энергии.

Разложение у животных

Крахмал является основным источником углеводов для человека и других животных.Он входит в рацион человека в виде пшеницы, риса, картофеля и т. Д. Он присутствует во всех формах основного рациона. Другие животные потребляют крахмал, поедая листья и другие зеленые части растений.

Разложение крахмала у животных означает его переваривание. Крахмал легко переваривается в пищеварительном тракте животных.

У человека переваривание крахмала начинается в полости рта. Фермент амилаза, присутствующий в слюне, расщепляет крахмал до мальтозы.

Переваривание крахмала в желудке останавливается из-за кислого pH.Он снова продолжается в тонком кишечнике.

Фермент амилаза, присутствующий в кишечном соке, полностью переваривает весь крахмал, содержащийся в пище, в мальтозу. Молекулы мальтозы расщепляются ферментом мальтаза с высвобождением молекул глюкозы.

Высвобождение молекул глюкозы завершает переваривание крахмала в организме человека. Затем эти молекулы глюкозы всасываются в кровь и переносятся в печень для дальнейшей обработки.

Важность

Крахмал является важным полисахаридом для растений, животных и людей.Его важность можно обсудить под следующими заголовками.

Растения

  • В растениях крахмал выступает в качестве основного соединения для хранения энергии. Они накапливают избыток глюкозы в дневное время в виде крахмала и используют его в качестве источника энергии в ночное время.
  • Обеспечивает энергией эмбрион.

Животные

  • Крахмал является основным источником углеводов для животных.
  • Обеспечивает энергией животных.
  • Он дает животным углеродный скелет, который можно использовать в синтезе различных других соединений в их организме.

Люди

  • Как и другие животные, он является основным источником углеводов для человека.
  • Он присутствует в рационе человека в виде зерна, круп, риса, картофеля и т. Д.

Промышленность

Крахмал нашел широкое применение в пищевой и бумажной промышленности.

Пищевая промышленность

  • Крахмал используется в качестве подсластителя в напитках
  • Он используется в качестве наполнителя для сказочных продуктов
  • Используется в мороженом, так как снижает температуру его замерзания
  • Придает эффект коричневого цвета в карамель
  • Добавлен в качестве консерванта в джемы

Бумажная промышленность

  • Крахмал используется для повышения прочности бумаги
  • Используется в качестве связующего порошка для плит
  • Используется в клеях и клеи для повышения их прочности связывания
  • Используется в производстве биопластов

Кроме того, крахмал также является сырьем для производства этанола.

Резюме

Крахмал – это полисахарид, состоящий из повторяющихся субъединиц глюкозы.

Он состоит из двух компонентов: амилозы и амилопектина.

Амилоза состоит из линейной цепи молекул глюкозы, связанных альфа-1-4 гликозидными связями. Он составляет 20-30% крахмала и может существовать в одной из трех форм;

  • Аморфная цепь
  • Спираль A или B
  • Форма V

Амилопектин состоит из разветвленных полимерных цепей глюкозы, имеющих как альфа-1-4, так и 1-6 гликозидные связи.Требуется около 70-80% крахмала.

Оба этих компонента наматываются друг на друга, образуя полукристаллические гранулы крахмала.

Оба компонента имеют разные свойства и вместе определяют общие свойства крахмала.

Крахмал присутствует в листьях, корнях, клубнях, плодах и зародышах растений.

Синтезируется в хлоропластах растений под воздействием солнечного света.

Биосинтез крахмала связан с циклом Кребса и включает следующие этапы;

  • Синтез АДФ-глюкозы
  • Удлинение цепи синтазой крахмала
  • Введение разветвлений ферментами разветвления крахмала

Крахмал разлагается в растениях в течение ночи с получением глюкозы для получения энергии.Он включает в себя следующие шаги;

  • Фосфорилирование
  • Высвобождение мальтозы под действием фермента амилазы
  • Присоединение мальтотриозы и разложение полученного соединения
  • Высвобождение фосфорилированных остатков

Крахмал легко усваивается животными. У людей он переваривается в мальтозу с помощью амилазы в полости рта и тонком кишечнике. Затем мальтоза переваривается в глюкозу ферментом мальтазой в тонком кишечнике.

Крахмал находит важное применение в;

  • Рацион животных
  • Рацион человека
  • Пищевая промышленность
  • Бумажная промышленность

Ссылки

  1. Zeeman, Samuel C.; Коссманн, Йенс; Смит, Элисон М. (2 июня 2010 г.). «Крахмал: его метаболизм, эволюция и биотехнологические модификации в растениях». Ежегодный обзор биологии растений. 61 (1): 209–234. doi : 10.1146 / annurev-arplant-042809-112301 . PMID 20192737 .
  2. Lindeboom, Nienke; Чанг, Питер Р .; Тайлер, Роберт Т. (1 апреля 2004 г.). «Аналитические, биохимические и физико-химические аспекты размера гранул крахмала с упором на мелкие гранулы крахмала: обзор».Starch-Stärke. 56 (3–4): 89–99. doi : 10.1002 / звезда.200300218 .
  3. Englyst, H.N .; Kingman, S.M .; Каммингс, Дж. (Октябрь 1992 г.). «Классификация и измерение важных в питании фракций крахмала». Европейский журнал клинического питания. 46 (Приложение 2): S33-50. PMID 1330528 .
  4. Локьер, С.; Нюгент, А.П. (5 января 2017 г.). «Влияние резистентного крахмала на здоровье». Бюллетень по питанию. 42 (1): 10–41. DOI : 10.1111 / nbu.12244 .

Leave a comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *