Modifitseeritud tärklis

Modifitseeritud tärklis, mida nimetatakse ka tärklise derivaadiks, on tavaline tärklis, mida on töödeldud keemiliselt, füüsikaliselt või ensümaatiliselt selleks, et muuta tema omadusi. Modifitseeritud tärklist kasutatakse toiduainetööstuses paksendajana, stabilisaatorina või emulgaatorina. Ravimitööstuses kasutatakse modifitseeritud tärklist lagundajana. Samuti on see sideaineks paberitööstuses.

Looduslik tärklis talub üpris halvasti nii termilist kui mehaanilist töötlust. Modifitseerimise tulemusel muutub tärklise vastupidavus kõrgele temperatuurile, hapetele, ajale, jahutamisele või külmutamisele. Modifitseerimine suurendab tärklise lahustuvust, plastsust, venivust, geelistusvõimet või veesiduvust. Samuti modifitseeritakse tärklist selleks, et muuta viskoossust või tekstuuri ja suurendada stabiilsust.

Modifitseeritud tärklise rakendused

Toiduainetööstus

Kõige laialdasemalt kasutatakse modifitseeritud tärklist toiduainetööstuses. Modifitseeritud tärklist tähistatakse toiduainete pakenditel koodidega E1400–E1452. Erinevate meetoditega modifitseeritud tärklisi kasutatakse väga erinevates toiduainetes, näiteks küpsetistes, lihas, kommides ja teistes maiustustes, valmistoitudes (supid jt), piimas ja beebitoidus.

Modifitseeritud tärklise eelised toiduainetööstuses:
Modifitseeritud tärklis muudab saadused külmas vees või piimas kergemini lahustuvaks.
See aitab pulbristatud toodetel saavutada ühtlasemat konsistentsi, kui nad on millegagi segatud.
Kasutatakse rasvaasendajana väikese rasvasisaldusega toitudes. Tehnoloogiliste võtetega muudetakse tärkliseosakeste mõõtmeid ja kuju, nii et need loovad keelel petteaistingu, nagu sööksime midagi pehmet ja rasvast. Kui tärklisega asendada kasvõi kolmandik toidus leiduvast rasvast, saavutaksime märkimisväärse kalorite kokkuhoiu.
Modifitseeritud tärklis muudab toidu konsistentsi tihkemaks, samuti on tärkliselisand toiduainetes stabilisaatori rollis (pagaritooted).
Modifitseeritud tärklist kasutatakse emulgaatorina salatikastmetes, et hoida erinevaid õlisid segunemast.
Modifitseeritud tärklis moodustab mõnele maiustusele kõva välispinna.
Modifitseeritud tärklis pikendab toidu säilivusaega.
Modifitseeritud tähklist kasutatakse paksendajana suppides.

Paberitööstus

Tärklist hakati paberitööstuses kasutama juba kaks aastatuhandet tagasi, kui avastati, et see annab paberile tugevama ja ühtlasema pinna. Praeguseks on selgunud, et tärklis tagab ka suurema tootlikkuse. Tärklis on paberitööstuses vee, kiudainete ja täiteainete kõrval enimkasutatud tooraine üle kogu maailma. Lisaks funktsionaalsetele omadustele on tärklis ka üsna kergesti kättesaadav ja odav materjal. Paberitööstus saab umbes 67% vajaminevast tärklisest maisist, 15% kartulist, 8% tapiokist ja 3% vahamaisist.

Tärklise kasutamise osamäär paberitööstuses sõltub paljuski paberi tüübist. Näiteks kasutatakse taskurätikutes tärklist vähe või üldse mitte, kuid printimispaberis ulatub tärklise osakaal 10%ni.

Paberitööstuses kasutatakse üle maailma umbes 5 miljonit tonni tärklist. Modifitseeritud tärklis on hinnas eriti Ameerikas, kus seda ei kasutada üksnes tootlikkuse suurendamiseks, vaid ka paberi kvaliteedi parandamiseks. Ameerikas on paberitööstus ühtlasi modifitseeritud tärklise suurim rakendusala.

Lisaks tootlikkusele ja kvaliteedi parandamisele on modifitseeritud tärklis hea järgmistel põhjustel:
tööjõukulude vähenemine, kuna tärklist on suhteliselt kerge modifitseerida ja kasutada
suur stabiilsus, mis välistab tema omaduste muutumise
heitvee omaduste paranemine laetud tärklise kasutamisel
ühtlase kvaliteediga tärklis, väheneb protsessi variatsioon.

Ravimitööstus

Tärklis on ravimitööstuses hästituntud side- ja laguaine, kuid halva voolavuse tõttu on selle kasutamine piiratud. Ravimitööstuses kasutatakse kõige laialdasemalt eelgeelistatud modifitseeritud tärklist. Hiljuti selgus, et farmaatsiatööstuses saab kasutada ka happega töödeldud tärklist ning atsetüülitud tärklist. Modifitseeritud tärklist kasutatakse laguainena tablettides. On tõestatud, et see soodustab ravimi paremat imendumist ja teatud oludes uute punaliblede tekkimist.

Muud rakendused

Modifitseeritud tärklist kasutatakse veel kosmeetikatööstuses, tubakatööstuses, tekstiilitööstuses, liimides ja loomasöötades.

Klassifikatsioon

Keemiline modifikatsioon

Keemilise modifikatsiooni eesmärk on suurendada tärklise stabiilsust ja vastupidavust temperatuuri muutusele.

1. Oksüdeeritud tärklis (E1404)
hüpokloritiga oksüdeerimine
vesinikperoksiidiga oksüdeerimine
ortoperjoodhappega oksüdeerimine.

Tärklise oksüdeerimine alandab selle viskoossust.

2. Happega töödeldud tärklis (E1401)
anorgaanilised happed (soolhape, fosforhape)
orgaanilised happed (metaanhape, etaanhape, propaanhape, oktadekaanhape).

Hape lõhub tärklise molekuli ja nii saavutatakse viskoossuse vähenemine.

3. Leelisega töödeldud tärklis (E1402)
naatriumhüdroksiid NaOH
kaaliumhüdroksiid KOH.

Leelisega töödeldud tärklist kasutatakse paksendajana ja sideainena.

3. Katiooniline tärklis annab tärklisele positiivse elektrilise laengu. Nii suureneb tärklise stabiilsus ja see annab võimaluse töötada kõrgemal temperatuuril.

4. Karboksümetüülitud tärklis. Monokloroatsetaadi lahuse lisamine annab tärklisele negatiivse laengu. Sellega muudetakse tärklis vastupidavamaks kuumusele.

5. Valgendatud tärklis (E1403), tärklist töödeldakse vesinikperoksiidiga. Tärklist valgendatakse selleks, et eemaldada värvi, mille on sinna jätnud taime pigment, millest tärklist toodeti.

6. Monotärklisfosfaat (E1410)
fosforhape H3PO4
naatriumfosfaat Na3PO4
kaaliumfosfaadi K3PO4 soolad
Naatriumtrifosfaadi soolad

Selle meetodiga kutsutakse esile degradatsioon.

7. Ditärklisfosfaat (E1412). Tärklis muutub vastupidavamaks kõrgele temperatuurile ja madalale pH-le. Samuti muutub tärklis stabiilsemaks ja viskoossemaks ega kristalliseeru.

8. Atsetüülitud tärklis (E1420) saadakse nii, et tärklist esterdatakse atsetaanhüdriidiga. Selle käigus suurenevad tärklise paisumisvõime ja lahustuvus vees.

9. Hüdroksüpropüülitud tärklis (E1440) saadakse nii, et tärklist töödeldakse propüleenoksiidiga. Selle tulemusel suurenevad tärklisegraanulite liikumivabadus amorfses piirkonnas ja tärklise lahustuvus külmas vees ning viskoossus ja stabiilsus madalal temperatuuril.

10. Naatriumoktenüülsuktsinaat-tärklis (E1450) ja alumiiniumoktenüülsuktsinaat-tärklis (E1452). Suktsinaadiga töötlemine alandab tärklise geelistumiseks ja degradatsiooniks vajalikku temperatuuri. Tärklis muutub stabiilsemaks madalal temperatuuril ja vastupidavamaks tugevatele hapetele. Toiduainetööstuses kasutatakse selliseid modifitseeritud tärklisi emulgaatoritena.

Füüsikaline modifikatsioon

Kõigi füüsikaliste modifitseerimiste eesmärk on muuta tärklis külmas vees lahustuvaks.

 Dektriinid (E1400), tärklist röstitakse soolhappega.
röstitud modifitseeritud tärklis
valge dektriin
kollane dektriin
British gum
 Kiiritatud tärklis
α-kiirgus
β-kiirgus
γ-kiirgus
 Eelgeelistatud tärklis annab võimaluse tärklist paksendada ja geelistada ilma kuumutamiseta.
 Eraldatud tärklis
amüloos
amülopektiin
 Kõrgsageduslik tärklis
 Märgmodifitseeritud tärklis
 
 Kuivatusmeetodid 
väljapressimine
tsentrifuugkuivatus
pihuskuivatus
dekstinisatsioon

Kuivatamine on kõige levinum meetod tärklise lahustuvuse parandamiseks.

Bioloogiline modifikatsioon

Bioloogilise modifikatsiooni eesmärk on saada tärklise hüdrolüüsi käigus tekkivaid aineid.

Ensüümiga töödeldud tärklis (E1405). Saaduseks on maltodektriin ja tsüklotektriin. 
Ensümaatiliselt degradeeritud tärklis
Teised derivaadid: tärklise suhkrud (glükoos, glükoosisiirup, maltodektriin).

Neid suhkruid müüakse siirupi kujul ja kasutatakse selleks, et lisada magusust.

Geneetiliselt modifitseeritud tärklis

Modifitseeritud tärklist ei tohi segi ajada geneetiliselt modifitseeritud tärklisega. Geneetiliselt modifitseeritud tärklist saadakse taimedelt, mida on geneeniliselt muundatud selleks, et esile kutsuda omadusi, mis tegelikult sellele taimeliigile omased pole. Geneetiliselt muundatud tärklisel on muudetud DNA-d, kuid tärklise modifitseerimine keemiliselt, füüsikaliselt või ensümaatiliselt toimub alles siis, kui taimest (mis võib, aga ei pruugi olla geneetiliselt muundatud) on tärklis toodetud.

Viited

Keemilised ained
Polüsahhariidid