Сегодня мы рассмотрим наиважнейшую характеристику любого гидроколлоида – способность связывать воду. Эта характеристика имеет значение для оценки качества пищевых продуктов при хранении и кулинарной обработке, увеличивает выход и сроки годности.
За основу исследования взята научная работа Water Binding Capacity of Commercial Produced Native and Modified Starches ученых M. Wootton, A Bamunuarachchi, Кенсингтон (Новый Южный Уэльс).
В работе была проанализирована водосвязывающая способность пяти зерновых, трех клубневых и четырнадцати модифицированных крахмалов с помощью метода дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).
Введение
Для того, чтобы провести качественный анализ результатов работы ученых, необходимо разобраться в том, что означает связывание воды и какое значение имеет эта характеристика в продукте.
Термин влагосвязывающая способность крахмала отражает в себе способность его впитывать воду и набухать при нагревании в воде до температуры 45-50°С (процесс клейстеризации). Этот показатель важен, для стабилизации продуктов при хранении или нагревании в процессе приготовления, влияет на структурные и текстурные свойства продукта, на его микробиологическую стабильность и даже на ферментативную активность реакций в продукте.
Например, протекание реакции Майяра зависит от уровня связанной воды. В процессе реакции при нагревании происходит взаимодействие аминокислот и сахаров, в результате которого образуются вкусоароматические вещества, у продукта появляется румяная хрустящая корочка. Чем меньше связанной воды в продукте, тем хуже протекает эта реакция.
Существует несколько методов определения связанной воды, ассоциированной с макромолекулами в системе крахмал-вода, самый современный из которых - дифференциальная сканирующая калориметрия. Этот метод измеряет замерзаемую воду в системе и, таким образом, позволяет определить долю воды, которая не замерзает при охлаждении системы до -50°C.
Поскольку модифицированные крахмалы в пищевой промышленности находят широчайшее применение, знание их водоудерживающих свойств может быть чрезвычайно полезным для объяснения и прогнозирования их поведения в пищевых продуктах. Помимо этого, как показывает данное исследование, влияние типа модификации на водосвязывающую способность крахмалов имеет важное значение.
Проведение эксперимента
В исследовании использовались нативные (перечень в таблице №1) и модифицированные (перечень в таблице №2) крахмалы. Каждый образец проанализировали на влажность, зольность, содержание белка и жира.
Все представленные в обзоре модификации крахмалов доступны для заказа в нашем ассортименте. Для оптимального выбора продукции, полностью соответствующей вашим технологическим задачам, рекомендуем обратиться к специалистам нашего отдела продаж. Они обеспечат профессиональную консультацию и помогут подобрать наиболее эффективное решение.
Для проведения эксперимента использовали прибор Perkin Elmer DSC 1B с интегрирующим самописцем Linear Instruments Corp. модели 252A. Методика проведения достаточно сложная, поэтому приводим ниже ее краткое описание.
1 этап: подготовка водных растворов крахмала.
На этом этапе в специализированные емкости заливали дистиллированную воду и добавляли к ней по 1 грамму крахмала и герметично закрывали. Смесь тщательно перемешивали и оставляли на ночь для уравновешивания.
Общее содержание влаги в смеси принимали равным исходной влажности крахмала плюс добавленная вода.
2 этап: проведение измерения.
После выдержки образцы взвешивали в алюминиевые кассеты и помещали на держатель образца, ДСК охлаждали до -50°C с помощью жидкого азота, выдерживали период приблизительно в одну минуту для уравновешивания, а затем образец нагревали до 30°C со скоростью 16°C/мин. В течение всей процедуры через камеру для образцов пропускали поток сухого азота со скоростью около 30 мл/мин.
Площадь эндотермического пика, представляющего плавление замерзаемой воды в системе, измеряли по отклику интегратора. Это преобразовывали в вес замерзаемой воды путем обращения к калибровочному графику зависимости отклика интегратора от известных весов воды, замороженной и оттаявшей в условиях, используемых для систем крахмал-вода.
Наша экспертиза основана на практике: технологический отдел регулярно проводит эксперименты и выработки. Это позволяет нам предлагать не просто товар, а технически выверенное решение. Мы с радостью поможем подобрать ингредиент, который идеально подойдет для вашей конкретной задачи. Обращайтесь за консультацией – подберем продукт на основе реальных испытаний.
Анализ результатов проведенных измерений
Расчет содержания общей воды проводили по следующей формуле:
Wt = aWf + b , где Wt = общая вода, Wf = замерзаемая вода, a и b = константы
Для нативных крахмалов коэффициенты корреляции между общей водой и замерзаемой водой были >0,99, а константа (a) равнялась единице; для модифицированных – константа (а) – 1,2.
Уровень связанной воды рассчитывали из приведенного выше уравнения при нулевой замерзаемой воде и выражали в г воды на г сухого крахмала. Это значение и есть водосвязывающая способность крахмала.
1 – Водосвязывающая способность нативных крахмалов
Результаты расчетов представлены в таблице №3.
Если мы посмотрим на значения в таблице, то можем проследить закономерность, что клубневые крахмалы имеют более высокую влагосвязывающую способность, чем крахмалы зернового происхождения.
Также важно отметить, что в кукурузных крахмалах с увеличением уровня амилозы снижается способность связывать влагу. Это можно объяснить тем, что внутри и между линейных молекул амилозы образовывается большое количество водородных связей, что приводит к доступности меньшего количества гидроксильных групп для связывания воды. Это также может отражать большую компактность молекул амилозы внутри гранулы, подавляющую связывание воды.
2 – Водосвязывающая способность модифицированных крахмалов
В таблице №4 представлены водосвязывающие способности модифицированных пшеничных крахмалов.
По результатам исследования можно смело делать вывод о том, что все крахмалы, кроме прежелатинизированных, имеют более низкую водосвязывающую способность, по сравнению с нативными крахмалами.
Ученые предполагают, что более низкие водосвязывающие способности, наблюдаемые для модифицированных крахмалов, почти наверняка отражают потерю центров связывания воды в результате либо замещения доступных гидроксильных групп, либо увеличения компактности гранулы в результате сшивания.
Вывод
Водосвязывающая способность изученных в этой работе крахмалов варьируется в зависимости и от типа крахмала, и от его модификации. Изменение диапазона значений приведет к присутствию разных уровней доступной влаги в заданной рецептуре, где варьируется так же тип крахмала.
Различия в уровне свободной воды в крахмалах могут иметь серьезные последствия для микробной стабильности, уровня ферментативной активности, а также структурных и текстурных свойств готового продукта.
Этим факторам необходимо уделять должное внимание при рассмотрении использования различных крахмалов в конкретном продукте.
Рекомендуем следить за нашими обновлениями в социальных сетях. Это позволит Вам быть в курсе актуальных публикаций, интересные факты и дополнительные материалы, которые связывают контент нашего сайта.
С уважением,
Команда «GEA Ingredients»