Крахмал – полисахарид, молекулы которого состоят из повторяющих глюкозных остатков, соединённых по a-1,4 (в линейной части) или a-1,6 связям (в точках ветвления).

Крахмал является основным резервным веществом большинства растений. Он образуется в клетках зелёных частей растения и накапливается в семенах, клубнях, луковицах и пр.

Молекулы крахмала бывают двух видов: линейные – амилоза и разветвлённые – амилопектин. Молекулы амилозы и амилопектина соединяются друг с другом посредством водородных связей, выстраиваясь в радиальные слои и образуя гранулы крахмала. (Некоторые свойства амилозы и амилопектина приведены  в таблице)

В холодной воде крахмал практически нерастворим. При нагревании дисперсии крахмала в воде, молекулы воды проникают в гранулу до полной гидратации. При гидратации водородные связи между молекулами амилозы и амилопектина сохраняют целостность гранулы, и она начинает набухать от центра. Клейстеризуясь, набухшие гранулы могут повышать вязкость дисперсии и/или ассоциироваться в гели и плёнки. Температура клейстеризации различна для крахмалов разных видов.

Крахмалы из разных источников различаются по размерам и форме гранул, соотношению амилоза:амилопектин, структуре молекул амилозы и амилопектина.

Размеры гранул различных крахмалов лежат в диапазоне от 3 до 100 мкм. Крахмалы некоторых видов полимодальны, то есть, их гранулы могут быть разделены по размерам на несколько групп. Например, пшеничный крахмал бимодален, он состоит из маленьких  гранул 5-15 мкм и гранул большего размера – 22-36 мкм. Размер гранул сам по себе не оказывает большого влияния на свойства крахмала. Хотя, в большинстве случаев, гранулы большего размера легче набухают.

Форма гранул различна у разных видов крахмала, они могут быть сферическими и овальными, чечевицеобразными, неправильной формы, иметь гладкую поверхность или вид многогранника и пр.

Молекулы амилозы, будучи линейными, легче выстраиваются в ряд, образуя больше водородных связей. Следовательно, требуется больше энергии для разрыва этих связей и желатинизации такого крахмала. Обычно, чем больше содержание амилозы, тем выше температура клейстеризации.

Вообще говоря, амилоза вносит основной вклад в прочность гелей, тогда как от содержания амилопектина зависит вязкость. Таким образом, крахмал с высоким содержанием амилозы проявляется желирующие свойства, а крахмал, состоящий в основном из амилопектина, демонстрирует высокую вязкость.

Линейные молекулы амилозы в растворе располагаются одна вдоль другой, образуя множество водородных связей и давая прочные гели. Разветвлённые молекулы амилопектина неспособны выстраиваться таким образом, водородные связи между ними значительно слабее, поэтому гели с их участием гораздо менее прочны.

С другой стороны, вязкость – исключительно функция молекулярной массы. Амилопектин с разветвлённой структурой имеет гораздо большую молекулу, чем амилоза. Следовательно, амилопектин вносит больший вклад в увеличение вязкости, чем амилоза.

Кроме того, линейные молекулы амилозы склонны к образованию упорядоченных структур (рекристаллизация или ретроградация), при этом происходит уплотнение и расслоение первоначально однородного геля. Разветвлённые молекулы амилопектина образуют пространственные затруднения, препятствующие ретроградации.

Более длинные молекулы амилозы придают продуктам тягучую текстуру благодаря способу их взаимодействия. Молекулярный вес амилозы влияет также на эластичность геля. Более длинные молекулы имеют тенденцию крепче связываться и образуют более прочные хрупкие гели.

Чем длиннее молекулы амилозы, тем сильнее склонность гелей к ретроградации. Этот эффект наблюдается и при удлинении боковых цепей в молекулах амилопектина.

 

 Подробнее см., например, http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/065/992.htm

 

На главную