Характеристика крохмалю і його зміни у технологічному процесі

У клітках бульби картоплі й інших овочів, круп, бобових, у борошні утримуються зерна крохмалю. Це складні біологічні утворення, що складаються головним чином із двох складних вуглеводів (полісахаридів) - амілози й амілопектину. Молекули цих полісахаридів складаються із залишків глюкози (С₆Н₁₀О₅), з'єднаних один з одним у довгі ланцюжки. До складу молекули амілози входить таких залишків у середньому близько 1000. Чим довші ланцюжки амілози, тим вона гірше розчиняється. У молекулі амілопектину залишків глюкози входить набагато більше. Крім того, у молекулах амілози ланцюжки прямі, а в амілопектину вони гілкуються. У крохмальному зерні молекули цих полісахаридів вигнуті і розташовані шарами. При цьому верхні шари в основному складаються з амілопектину.

Природний крохмаль практично нерозчинний у холодній воді. Низькомолекулярна амілоза (до 70 глюкозних залишків) може розчинятися в холодній воді, але такої амілози в зернах крохмалю дуже мало.

При нагріванні у воді зерна крохмалю набрякають і клейстеризуються. Процес цей проходить у кілька стадій:

- при нагріванні суспензії крохмалю до температури 55°С зерна його набрякають, поглинаючи до 50% води від маси крохмалю. В'язкості суспензії при цьому не спостерігається. Процес зворотній - після висушування властивості крохмалю залишаються дотеперішніми;

- при подальшому нагріванні (до температури 60-100°С) набрякання зерен прискорюється, обсяг їх збільшується в кілька разів, а в'язкість суспензії різко зростає і вона перетворюється на клейстер. Тому цей процес називається клейстеризацією. У центрі зерна (ядро росту) утворюється порожнина (пухирець). На цій стадії збільшується кількість розчинної амілози. Розчин її частково залишається в зерні, перетворившись в пухирець, а частково дифундує в навколишню воду. Для кожного виду крохмалю характерна своя температура клейстеризації, при котрій більшість зерен у суспензії поглинають максимальну кількість води;

- при тривалому нагріванні з надлишком води крохмальні пухирці лопаються і в'язкість клейстеру знижується.

Рис. 2.3. Будова крохмального зерна

Крохмаль із бульбових рослин (картоплі) дає прозорі клейстери, а із зернових (кукурудзи) - непрозорі, пастоподібні. Консистенція клейстеру залежить від кількості крохмалю: при вмісті крохмалю в кількості 2-5% він виходить рідким (рідкі киселі, соуси, пюре), при вмісті крохмалю в кількості 6-8% клейстер виходить густим (густі киселі). Ще більш густий клейстер утворюється всередині кліток картоплі, у кашах, у стравах з макаронних виробів.

При охолодженні крохмальмісних виробів вміст у них розчинної амілози знижується і твердість виробів підвищується (черствіння борошняних виробів, каш).

Нагрівання крохмалю, особливо без води, при температурі понад 100°С призводить до часткового руйнування зерен, до втрати здатності набрякання й утворення декстринів. Це має місце при пасеруванні борошна, обсмажуванні круп.

Крохмальні полісахариди здатні розпадатися до молекул. Процес цей називається гідролізом крохмалю, тому що йде з приєднанням води. Він може відбуватися при нагріванні крохмалю з водою при наявності кислот або під дією ферментів при низькій температурі.

Ферменти, що розщеплюють крохмаль, звуться амілази. Вони бувають двох видів:

- α-амілаза, що викликає частковий розпад ланцюгів крохмальних полісахаридів з утворенням низькомолекулярних полісахаридів - декстринів, мальтози і глюкози;

- β-амілаза, що розщеплює крохмаль до мальтози, залишаючи невелику кількість високомолекулярних декстринів.

У борошні міститься звичайно бета-амілаза, під її впливом у тісті утворюється мальтоза. У борошні із пророслого зерна переважає α-амілаза, тому в тесті накопичуються низькомолекулярні декстрини, що додають випеченим виробам клейкість і неприємний смак. Ступінь гідролізу крохмалю під дією β-амілази збільшується з підвищенням температури тіста при замісі й у початковій стадії випікання, але при температурі до 65°С йде інактивація β-амілази.

У картоплі також утримується β-амілаза, що перетворює частіше крохмаль в мальтозу, яка витрачається на подих коренеплодів. При температурі, близькій до 0°С, подих сповільнюється, мальтоза накопичується, і картопля робиться солодкою. Тому таку картоплю перед вживанням необхідно витримати при кімнатній температурі, щоб подих підсилився і вміст мальтози знизився.

При температурі 65°С β-амілаза руйнується, а в інтервалі від 35 до 40°С її активність зростає. Тому, якщо картоплю перед варінням залити холодною водою, то, поки бульби прогріються, значна частина крохмалю встигне перетворитися в мальтозу, вона перейде у відвар, і втрати живильних речовин збільшаться. Якщо ж картоплю занурити відразу в киплячу воду, то β-амілаза інактивується, і втрати живильних речовин будуть менші.

Кислотний гідроліз крохмалю може відбуватися при нагріванні його в присутності кислот і води. При цьому утвориться глюкоза. Це має місце при варінні кислих соусів із борошном, при варінні киселів і тривалому збереженні їх у гарячому стані.