В соответствии с ГОСТ Р 51953–2002 к крахмалопродуктам относят: нативные крахмалы, модифицированные крахмалы, патоку и глюкозу различных видов, кристаллическую фруктозу, зерновые сиропы, циклодекстрины, мальтодекстрины и др.

Нативный крахмал — природный углевод, накапливаемый в виде крахмальных зерен и выделяемый из крахмалосодержащего сырья при его переработке.

В основном получают крахмал из картофеля, кукурузы и значительно меньше из риса, пшеницы, ржи, сорго, гороха, ячменя. Картофельный крахмал (ГОСТ 7699–78) получают путем механической переработки картофеля. Его вырабатывают четырех сортов: экстра, высший, первый и второй. Кукурузный крахмал (ГОСТ Р 51985–2002) получают путем переработки зерна кукурузы. В зависимости от качества его подразделяют на сорта высший, первый и амилопектиновый. Среднее содержание крахмала в различном сырье характеризуется данными, представленными в табл. 1.

Таблица 1. Среднее содержание крахмала в зерновом сырье (%)

Крахмал состоит из амилозы и амилопектина в соотношении 1 : (3,5…4,5). Клейстеризация крахмала является необратимым процессом. Температура клейстеризации крахмала различных видов, содержание амилопектина и амилозы в крахмале представлены в табл. 2.

Таблица 2. Качественная характеристика различных видов крахмала (%)

Крахмал из разного сырья при набухании поглощает различное количество воды (в %):

• картофельный — 37,1;
• кукурузный — до 35,0;
• пшеничный — 31,63;
• рисовый — 26,79.

Относительная плотность крахмала:

• картофельного — 1,648,
• кукурузного — 1,623,
• пшеничного — 1,629,
• рисового — 1,620.

Средний химический состав абсолютно сухого крахмала приведен в табл. 3.

Таблица 3. Химический состав абсолютно сухого крахмала (%)

Энергетическая ценность кукурузного крахмала (в кДж и в ккал):

• высшего сорта — 1426/341;
• первого сорта — 1422/340;
• амилопектинового — 1389/582.

Модифицированный крахмал получают путем химической, биохимической, физической и комбинированной обработки картофельного или кукурузного крахмала. В результате различают следующие виды модифицированного крахмала: расщепленный, гидролизованный, обработанный кислотой, набухающий, экструзионный, облученный, окисленный, замещенный, сшитый, анионный, катионный, амфотерный, фосфатный, щелочной, отбеленный, ферментированный, ацетатный, оксипропилированный (оксипропилкрахмал), оксиэтилированный (оксиэтилкрахмал), карбоксиметилированный (карбоксиметилкрахмал), растворимый, резистентный, декстрин*.

Расщепленный крахмал — модифицированный крахмал, полисахариды которого деструктурированы в результате физической, химической, биохимической или комбинированной обработки.

Гидролизованный крахмал — расщепленный крахмал, полученный частичным гидролизом полисахаридов крахмала.

Обработанный кислотой крахмал — гидролизованный крахмал, полученный обработкой крахмала в водной среде в присутствии кислоты.

Набухающий крахмал — расщепленный крахмал, полученный гидротермической или механической обработкой крахмала и обладающий повышенной способностью набухать и частично растворяться в холодной воде.

Экструзионный крахмал — набухающий крахмал, полученный гидротермомеханической обработкой крахмала на экструзионной установке.

Облученный крахмал — расщепленный крахмал, полученный обработкой крахмала излучением источников высоких энергий. Окисленный крахмал — расщепленный крахмал, полученный обработкой крахмала окислителями, в том числе диальдегидный крахмал, содержащий альдегидные группы у второго и третьего углеродных атомов глюкозных остатков молекул полисахаридов крахмала.

Замещенный крахмал — модифицированный крахмал, полученный введением в молекулы полисахаридов крахмала замещающих групп в результате реакций этерификации или сополимеризации.

Сшитый крахмал — замещенный крахмал, в котором молекулы полисахаридов поперечно связаны биили полифункциональными реагентами.

Декстрин (пищевая добавка E1400) — полисахарид, отлично растворимый даже в холодной воде. Его получают путем термической обработки кукурузного или картофельного крахмала.

Анионный крахмал — замещенный крахмал, содержащий группы, способные придавать ему отрицательный заряд в водной среде при заданном значении рН.

Катионный крахмал — замещенный крахмал, содержащий группы, способные придавать ему положительный заряд в водной среде при заданном значении рН.

Амфотерный крахмал — замещенный крахмал, содержащий группы, способные придавать ему отрицательный и положительный заряды в водной среде при заданных значениях рН.

Фосфатный крахмал — замещенный крахмал, полученный обработкой крахмала фосфорной кислотой или ее солями, в том числе фосфатированный дикрахмалфосфат.

Щелочной крахмал — модифицированный крахмал, полученный обработкой крахмала разбавленным раствором щелочи в заданных условиях.

Отбеленный крахмал — модифицированный крахмал, белизна которого повышена обработкой крахмала в водной среде надуксусной кислотой или пероксидом водорода, или гипохлоритом натрия, или диоксидом серы, или марганцовокислым калием, или пиросульфатом аммония при заданном расходе реагента.

Ферментированный крахмал — модифицированный крахмал, полученный обработкой крахмала амилолитическими ферментами в заданных условиях.

Ацетатный крахмал — модифицированный крахмал, полученный обработкой крахмала ледяной уксусной кислотой или ангидридом этой кислоты, или ванилацетатом, в том числе ацетилированные: дикрахмалфосфат, дикрахмаладипат и дикрахмалглицерин. Оксипропилированный крахмал (оксипропилкрахмал) — модифицированный крахмал, полученный обработкой крахмала оксидом пропилена в водной щелочной среде в присутствии сульфата и хлорида натрия в заданных условиях, в том числе оксипропилированные дикрахмалглицерин и дикрахмалфосфат.

Оксиэтилированный крахмал (оксиэтилкрахмал) — модифицированный крахмал, полученный обработкой крахмала оксидом этилена в водной щелочной среде в присутствии сульфата и хлорида натрия в заданных условиях.

Карбоксиметилированный (карбоксиметилкрахмал) — модифицированный крахмал, полученный обработкой крахмала монохлоруксусной кислотой в присутствии щелочи в заданных условиях.

Растворимый крахмал — модифицированный крахмал, полученный обработкой крахмала химическими реактивами, полностью растворимый в воде комнатной температуры. Резистентный крахмал — модифицированный крахмал, обладающий повышенной устойчивостью к действию амилолитических ферментов.

При производстве модифицированного окисленного крахмала в его суспензию, нагретую до 40…50 °С, вводят заданное количество соляной кислоты и перманганата калия. После завершения реакции суспензию нейтрализуют раствором углекислого натрия, крахмал отделяют, промывают водой и высушивают. Крахмалы, окисленные перманганатом калия, относятся к «жидкокипящим». При высокой концентрации они образуют клейстеры, отличающиеся пониженной вязкостью. При охлаждении такие клейстеры загустевают и образуют прочные студни. Однако модифицированный крахмал как студнеобразователь находит ограниченное применение. Это объясняется несколькими причинами:

• для разваривания крахмала, образования клейстера требуется 10…12-кратное количество воды, которую затем необходимо выпарить или удалить при сушке отформованных изделий;
• формирование структуры студня протекает очень медленно — в течение 3…4 ч. Модифицированный крахмал находит широкое применение на маломеханизированных предприятиях.

Крахмальная патока — продукт неполного гидролиза крахмала (преимущественно кукурузный, картофельный, реже пшеничный, рисовый, ячменный, ржаной и др.). Гидролиз может протекать под действием кислот и/или амилолитических ферментных препаратов с последующим фильтрованием гидролизата, обесцвечиванием его активным углем и увариванием до определенной массовой доли сухих веществ. Кроме углеводов (глюкозы, мальтозы, декстринов), патока содержит некоторое количество красящих азотистых (не более 0,3 %) и минеральных веществ (не более 0,55 % в пересчете на сухое вещество), органических кислот.

Патока представляет собой прозрачную бесцветную или слегка желтовато-золотистую жидкость, вязкую по консистенции и сладкую на вкус. Азотистые вещества вызывают потемнение патоки. Кислотность патоки, присутствие солей и несахаров влияют на инверсионную способность патоки (по отношению к сахарозе), поэтому рН патоки должен быть не ниже 4,5.

В зависимости от степени осахаривания отечественная промышленность выпускает следующие сорта патоки (ГОСТ Р 52060– 2003): низкоосахаренную; карамельную кислотную; карамельную ферментативную; мальтозную, в составе которой преобладает мальтоза; высокоосахаренную (см. прил. 3). Патока, применяемая чаще всего в кондитерской промышленности, содержит 78… 80 % сухих веществ, из которых 38…42 % редуцирующих сахаров (в пересчете на глюкозу).

При изготовлении кондитерских изделий патока выполняет роль антикристаллизатора. Влияние патоки на качество и гигроскопичность кондитерских изделий в процессе хранения определяется ее углеводным составом. Поэтому для производства кондитерских изделий, которые после изготовления поглощают влагу из окружающего воздуха (например, карамель), требуется низкоосахаренная патока, содержащая 30…34 % редуцирующих веществ, в том числе 11,0…12,5 % глюкозы. При этом повышается устойчивость карамели, снижается ее гигроскопичность. И, наоборот, для изделий, быстро высыхающих при хранении (помадные конфеты, пастиломармеладные изделия), необходима высокоосахаренная патока, состоящая на 40…50 % из глюкозы при общем содержании редуцирующих веществ 44…60 %.

Благодаря низкому содержанию глюкозы мальтозная патока не кристаллизуется в процессе хранения, она малогигроскопична, что важно для кондитерской промышленности, так как требует меньшего количества добавляемого сахара. Мальтозная патока отвечает требованиям, предъявляемым к заменителям сахара при производстве продуктов детского питания, так как сахароза и глюкоза могут являться аллергенами.

Низко- и высокоосахаренная патока широко применяются в кондитерской, консервной и других отраслях, например при производстве мармелада, замороженных молочных изделий и т. д.

Солодовая мальтозная патока (ОСТ 10- 228–98) — продукт биоконверсии крахмала зернового крахмалсодержащего сырья с применением ячменного солода и/или ферментных препаратов. Основным сырьем для ее производства служат кукурузная мука и ячменный солод. Она обладает сладким вкусом и солодовым запахом. Ее химический состав представлен сахарами — мальтозой 62…67 %, декстринами — 20…25 %, прочими сахарами (глюкозой, фруктозой, сахарозой) — 13 %, ферментами, белками и жирами, причем массовая доля редуцирующих веществ в пересчете на мальтозу должна быть не менее 65 %, общей золы в пересчете на сухие вещества не более 1,2 %, рН не менее 5. Энергетическая ценность патоки составляет 1423 кДж.

Рафинадная патока (ОСТ 18-233–75) — побочный продукт сахарорафинадного производства. Она представляет собой густую текучую массу темно-вишневого цвета, сладкого вкуса с привкусом карамели (пережженного сахара). В 100 г сухих веществ рафинадной патоки содержится (в г): сахарозы — 70…75, глюкозы и фруктозы — 17…20, неорганических сахаров (преимущественно сульфатов калия и кальция) — 8…10.

Крахмальные сиропы — продукты, полученные изомеризацией части D-глюкозы в D-фруктозу в количестве не менее 20% и не более 50 % к массовой доле сухих веществ в крахмалосодержащем сырье (картофель, кукуруза, пшеница, сорго, ячмень, рис и т. д.). Процесс ферментативного гидролиза может быть прекращен на разных стадиях и поэтому можно получать глюкозно-фруктозные сиропы (ГФС) с различным соотношением глюкозы и фруктозы. При содержании 42 % фруктозы получается обычный ГФС, при повышении содержания фруктозы до 55…60 % — обогащенный, или ОГФС — сироп 2-го поколения; высокофруктозный сироп 3-го поколения содержит 90…95 % фруктозы.

В связи с тем, что такой сироп слаще сахара, за рубежом он постепенно вытесняет последний при применении в кондитерской промышленности и других отраслях. Мировой опыт показывает, что ГФС может заменить сахар: в кондитерских изделиях — около 20 %, при производстве хлебобулочных изделий, плодоовощных консервов, сгущенного молока — до 100 %.

При использовании ГФС долго сохраняется свежесть мягких конфет, помады, зефира. Высокая сладость и растворимость ГФС 3-го поколения позволяет получать ароматизированные концентрированные сиропы с более высоким коэффициентом сладости, что повышает выход продукта, стойкость его при хранении и уменьшает стоимость транспортировки. ГФС можно получать и из отходов плодов и овощей, особенно эффективным сырьем служат виноградные выжимки, содержащие значительное количество сахаров — 9…11 %. Путем экстракции и последующей концентрации можно получать ГФС, обогащенные биологически активными веществами, в том числе витаминами: тиамином и рибофлавином.

Химический состав глюкозного сиропа (ГС), приготовленного из зернового сырья в Одесской государственной академии пищевых технологий (в массовых долях к абс. сухому веществу, %), представлен ниже:

• Глюкоза 94,62
• Олигосахариды 2,66
• Белок 1,13
• Жир 0,75
• Зола 0,51
• Витамины, мг/кг:
• В1 (тиамин) 2,72
• В2 (рибофлавин) 16,18
• РР (ниацин) 4,25
• Е (токоферол) 3,74

Кукурузные сиропы с высоким содержанием фруктозы можно использовать при производстве мучных кондитерских и хлебобулочных продуктов, при этом изделия дольше не черствеют и не отличаются по вкусу и цвету мякиша.

Сегодня в мире существует свыше 100 специализированных предприятий по выработке высокофруктозного ГФС, 59 из которых размещены в Азии, 50 работают в Японии. Резкий рост потребления ГФС наблюдается в США (до 49 %), на Тайване (около 30 %), в Японии (26,3 %), Южной Корее (23,5 %), Канаде (19 %).

Зерновой сироп — продукт, полученный биоконверсией крахмала муки зернового крахмалсодержащего сырья (ячмень, кукуруза, сорго, рожь, просо, овес). Зерновые сиропы ценны содержанием легкоусвояемых углеводов, белков, незаменимых аминокислот, минеральных веществ и витаминов. С целью накопления красящих и ароматических веществ в процессе концентрирования сиропов проводят термическую обработку их при температуре 90…120 °С, в результате чего происходит химическая реакция меланоидинообразования, ее продукты придают сиропам специфический приятный вкус, аромат и цвет. Одновременно накапливаются фурфуролы, оказывающие вредное воздействие на организм человека. Эти реакции способствуют уменьшению содержания редуцирующих сахаров, аминокислот и снижению биологической ценности сиропов.