Желатинизация крахмала — это процесс разрушения межмолекулярных связей молекул крахмала в присутствии воды и тепла, позволяющий местам водородных связей ( гидроксильному водороду и кислороду) вовлечь больше воды. Это необратимо растворяет крахмальную гранулу в воде. Вода действует как пластификатор .
С крахмальной гранулой происходят три основных процесса: набухание гранулы, плавление кристаллитов и двойной спирали, а также выщелачивание амилозы .
Температура желатинизации крахмала зависит от типа растения и количества присутствующей воды, pH , типа и концентрации соли, сахара, жира и белка в рецепте, а также от используемой технологии получения крахмала . Некоторые виды немодифицированных нативных крахмалов начинают набухать при 55 °С, другие — при 85 °С. [3] Температура желатинизации модифицированного крахмала зависит, например, от степени сшивки , кислотной обработки или ацетилирования.
Температуру геля также можно изменить путем генетических манипуляций с генами синтазы крахмала . [4] Температура желатинизации также зависит от количества поврежденных крахмальных гранул; они набухнут быстрее. Поврежденный крахмал может образоваться, например, в процессе помола пшеницы или при сушке крахмального кека на крахмальном заводе. [5] Существует обратная корреляция между температурой желатинизации и гликемическим индексом . [4] Крахмалы с высоким содержанием амилозы требуют больше энергии для разрыва связей и желатинизации в молекулы крахмала.
Желатинизация улучшает доступность крахмала для гидролиза амилазы . Таким образом, желатинизация крахмала постоянно используется в кулинарии , чтобы сделать крахмал усвояемым или загустить/связать воду в соусе , соусе или супе .
Желатинизированный крахмал при охлаждении в течение достаточно длительного периода (часов или дней) загустеет (или превратится в гель ) и снова перестроится в более кристаллическую структуру; этот процесс называется ретроградацией . При охлаждении молекулы крахмала постепенно агрегируют, образуя гель. Могут возникать следующие молекулярные ассоциации: амилоза-амилоза, амилоза-амилопектин и амилопектин-амилопектин. Мягкая связь между цепями возникает, когда вода все еще включена в сеть молекул.
Из-за сильных водородных связей более длинные молекулы амилозы (и крахмал с более высоким содержанием амилозы) образуют жесткий гель.[6] Молекулы амилопектина с более длинной разветвленной структурой (что делает их более похожими на амилозу) повышают склонность к образованию прочных гелей. Крахмалы с высоким содержанием амилопектина будут иметь стабильный гель, но будут мягче, чем гели с высоким содержанием амилозы.
Ретроградация ограничивает возможность гидролиза амилазы, что снижает усвояемость крахмала.
Прежелатинизированный крахмал ( декстрин ) — это крахмал, который был приготовлен, а затем высушен на крахмальном заводе в барабанной сушилке или в экструдере , благодаря чему крахмал растворяется в холодной воде. Распылительные сушилки используются для получения сухих крахмальных сахаров и порошка прежелатинизированного крахмала низкой вязкости .
Простой метод изучения гелеобразования крахмала — использование вискоамилографа Брабендера. [ нужна цитация ] Это распространенный метод, используемый в пищевой промышленности для определения температуры склеивания, способности к набуханию, устойчивости к сдвигу / термической стабильности и степени ретроградации. В контролируемых условиях крахмал и дистиллированная вода нагреваются с постоянной скоростью во вращающейся чаше, а затем охлаждаются. Вязкость смеси отклоняет измерительный датчик в чаше. Это отклонение измеряется как вязкость крутящего момента в зависимости от времени и температуры и записывается на компьютер. Вискоамилограф позволяет наблюдать: начало желатинизации, максимум желатинизации, температуру желатинизации, вязкость при выдержке и вязкость в конце охлаждения. [7]
Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) — еще один метод, используемый в промышленности для изучения свойств желатинизированного крахмала. При нагревании воды с крахмальными гранулами происходит желатинизация, включающая эндотермическую реакцию. [8]
Начало желатинизации называется Т-началом. Т-пик — это положение, в котором эндотермическая реакция протекает в максимуме. Т-вывод – это когда все гранулы крахмала полностью желатинизированы и кривая остается стабильной.