Физически модифицированный крахмал саго
PHYSICALLY MODIFIED SAGO STARCH

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к физически модифицированному крахмалу саго, который показывает увеличенную температуру начала желатинизации и управляемое повышение вязкости при сохранении значительной вязкости, к процессу изготовления такого крахмала, а также к его использованию.
Известно, что крахмал может использоваться для добавления продуктам текстуры, используя его свойства загустителя. Например, крахмал используется в соусах и подливках, супах, забеливателях, приправах для салатов, а также в других продуктах питания и промышленных изделиях для загущения или даже желатинизации продуктов и обеспечения различных видов функциональности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение нацелено на крахмал саго, который физически модифицируется либо путем прокаливания с избытком воды в присутствии ингибитора разбухания, либо путем влажно-тепловой обработки. Получающийся физически модифицированный крахмал отличается от исходного крахмала (крахмал до тепловой обработки) тем, что он показывает увеличенную температуру начала желатинизации и управляемое повышение вязкости при сохранении значительной вязкости. Такие крахмалы являются полезными во множестве продуктов, в частности в качестве загустителей.
Используемый здесь термин «крахмал саго» означает крахмал, извлеченный из сердцевины пальмы саго.
Используемый здесь термин «содержащий амилозу» означает крахмал с содержанием амилозы по меньшей мере 5 вес.% от веса крахмала.
Используемый здесь термин «желатинизация» означает процесс, с помощью которого крахмал готовится и теряет свою зернистую структуру. Термин «гранулированный» означает такую структуру крахмала, в которой крахмал является нерастворимым в холодной воде (оставаясь по меньшей мере частично кристаллическим) и показывает двойное лучепреломление и типичный мальтийский крест под поляризованным светом. Во время желатинизации крахмал теряет свое двоякопреломляющее свойство, а также мальтийский крест, присутствующий в его исходном состоянии.
Используемый здесь термин «физическая модификация» означает прокаливание или влажно-тепловую обработку, и может также совокупно упоминаться как тепловая обработка.
Используемый здесь термин «прокаливание» означает процесс тепловой обработки крахмала с избытком воды таким образом, что вода составляет по меньшей мере 50 вес.% в смеси крахмала/воды.
Используемый здесь термин «влажно-тепловая обработка» (HMT) означает такой процесс тепловой обработки крахмала, что вода составляет по меньшей мере 50 вес.% в смеси крахмала/воды.
Используемый здесь термин «исходный крахмал» означает немодифицированный крахмал, извлеченный из пальмы саго.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - блок-схема процесса в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, в котором крахмал физически модифицируется путем прокаливания.
Фиг. 2 - график, показывающий контролируемое развитие вязкости/набухания прокаленных крахмалов саго во время нагревания.
Фиг. 3 - график, показывающий профиль вязкости MVAG-U исходного и прокаленного крахмалов (6% сухого вещества, pH буферного раствора 6,0).
Фиг. 4 - график, показывающий вязкость MVAG-U исходного и прокаленного % крахмала (6% сухого вещества, pH буферного раствора 6,0).
Фиг. 5 - график, показывающий профиль вязкости RVA исходного и прокаленного крахмалов саго в модельной пищевой системе (1%-ый крахмал «как таковой», сахарно-солевой раствор).
Фиг. 6 - график, показывающий профиль желатинизации исходного и прокаленного крахмалов саго в сахарно-солевом растворе.
Фиг. 7 - график, показывающий профиль желатинизации исходного и прокаленного крахмалов саго в деионизированной (DI) воде.
Фиг. 8 - дифракционные рентгенограммы исходного и обработанного влажно-тепловой обработкой крахмалов саго.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение нацелено на крахмал саго, который физически модифицируется либо путем прокаливания с избытком воды в присутствии ингибитора разбухания, либо путем влажно-тепловой обработки. Получающийся физически модифицированный крахмал отличается от исходного крахмала (крахмал до тепловой обработки) тем, что он показывает увеличенную температуру начала желатинизации и управляемое повышение вязкости при сохранении значительной вязкости в горячем и холодном состоянии.
Основным материалом, используемым для настоящего изобретения, является любой содержащий амилозу исходный крахмал саго, извлеченный из сердцевины пальмы саго. В то время как нет никаких коммерчески доступных разновидностей саго с высоким содержанием амилозы, в которых по меньшей мере 40% крахмала представляло бы собой амилозу, ожидается, что такой крахмал саго с высоким содержанием амилозы хорошо бы работал в настоящем изобретении благодаря присутствию амилозы. Крахмальная основа, используемая в процессе по настоящему изобретению, должна находиться в форме неповрежденных гранул, например в нежелатинизированной форме. В одном варианте осуществления крахмальная основа представляет собой исходный крахмал, извлеченный из пальмы и не преобразованный (негидролизованный) или модифицированный каким-либо иным образом.
Известно, что крахмал обычно состоит из двух фракций: по существу линейной фракции, известной как амилоза, и разветвленной фракции, известной как амилопектин. Каждый тип крахмала содержит эти две фракции в соотношении, характерном для этого крахмала. В одном варианте осуществления настоящего изобретения используются крахмалы саго с концентрациями амилозы, составляющими приблизительно от 15 до 40 процентов от веса всего крахмала. В другом варианте осуществления настоящего изобретения используются крахмалы саго с концентрациями амилозы, составляющими приблизительно от 24 до 31 процентов от веса всего крахмала. В еще одном варианте осуществления используются крахмалы саго с высоким содержанием амилозы, с концентрациями амилозы, больше чем 40 процентов от веса всего крахмала. В еще одном варианте осуществления используются крахмалы саго с низким содержанием амилозы, или такие крахмалы, которые содержат меньше чем 15 процентов, но по меньшей мере 5 процентов амилозы от веса всего крахмала. Крахмалы саго, которые по существу на 100 процентов состоят из амилопектина с небольшим (<5%) содержанием амилозы или вообще без амилозы, не являются полезными в настоящем изобретении.
Настоящее изобретение нацелено на крахмал саго, который физически модифицируется путем прокаливания или путем влажно-тепловой обработки.
Прокаливание:
Крахмал саго может быть прокален в избытке воды в присутствии ингибитора разбухания. Начальной стадией процесса прокаливания по настоящему изобретению является подготовка суспензии или густой суспензии, представляющей собой содержащий амилозу крахмал саго в форме неповрежденных гранул, ингибитор разбухания и воду.
Эта суспензия должна содержать достаточное количество воды для того, чтобы суспендировать гранулы крахмала. В одном варианте осуществления крахмал (сухое вещество) присутствует в густой суспензии в количестве по меньшей мере 10 вес.%, в другом варианте осуществления - в количестве по меньшей мере 20 вес.%, еще в одном варианте осуществления - в количестве по меньшей мере 30 вес.%, в другом варианте осуществления - в количестве по меньшей мере 40 вес.%, и в еще одном варианте осуществления - в количестве вплоть до 50 вес.% от веса густой суспензии. Более высокое количество крахмала имеет тенденцию затруднять хорошее перемешивание, что может привести к неоднородным результатам.
Ингибитор разбухания, который не будет химически реагировать с крахмалом, добавляется до, во время или после добавления крахмала, но перед значительным нагреванием. В одном варианте осуществления ингибитор разбухания представляет собой неорганическую соль, а в другом варианте осуществления он выбирается из группы, состоящей из сульфата натрия, сульфата аммония, сульфата магния, сульфата калия, хлористого натрия, фосфорнокислого натрия, хлористого калия, фосфорнокислого калия, хлористого аммония и фосфорнокислого аммония. В еще одном варианте осуществления эта соль является сульфатом натрия.
Ингибитор разбухания присутствует в количестве, достаточном для того, чтобы препятствовать желатинизации во время тепловой обработки, которое будет зависеть от многих факторов, включая используемую соль и уровень амилозы в крахмале саго. В одном варианте осуществления эта соль присутствует в количестве от 10 вес.% до 60 вес.%, а в другом варианте осуществления - от 20 вес.% до 50 вес.% от веса крахмала. Присутствие соли в водной суспензии нежелатинизированного крахмала препятствует желатинизации, позволяя происходить молекулярному преобразованию.
В одном варианте осуществления pH густой суспензии доводится до диапазона от 6,5 до 9,0 перед нагреванием. В другом варианте осуществления pH густой суспензии доводится до диапазона от 6,5 до 7,5 перед нагреванием. В одном варианте осуществления pH поддерживается постоянным во время нагревания. В другом варианте осуществления pH после начала нагревания не регулируется. Для того, чтобы поддерживать pH на подходящем уровне, могут использоваться буферные растворы. Важно не позволять значению pH становиться кислым, чтобы предотвратить гидролиз крахмала и поддерживать молекулярную массу, по существу аналогичную основному крахмалу.
Водная суспензия нагревается при умеренных температурах от 50°C до 100°C. В одном варианте осуществления суспензия крахмала нагревается при температуре по меньшей мере 50°C, в другом варианте осуществления - при температуре по меньшей мере 60°C, в еще одном варианте осуществления - при температуре по меньшей мере 70°C, и в другом варианте осуществления - при температуре по меньшей мере 75°C. В одном варианте осуществления суспензия крахмала нагревается при температуре не больше, чем 125°C, в другом варианте осуществления - при температуре не больше, чем 100°C, и в еще одном варианте осуществления - при температуре не больше, чем 90°C. Температура должна поддерживаться достаточно низкой для того, чтобы предотвратить желатинизацию, но при более высоких температурах прокаливание будет проходить более быстро.
Суспензия крахмала нагревается в течение времени, достаточного для того, чтобы прокалить крахмал для достижения эффективной функциональности. Необходимое время будет зависеть от множества факторов, включая содержание амилозы в крахмале и температуру нагревания. Время нагревания измеряется с того момента, как суспензия крахмала достигнет целевой температуры. В одном варианте осуществления суспензия крахмала нагревается по меньшей мере в течение 30 мин, в другом варианте осуществления суспензия крахмала нагревается в течение по меньшей мере одного часа и в еще одном варианте осуществления суспензия крахмала нагревается в течение по меньшей мере двух часов. В одном варианте осуществления крахмал нагревается в течение не более 24 час.
В одном варианте осуществления температура увеличивается ступенчатым образом. В одном таком варианте осуществления температура увеличивается по меньшей мере до 50°C и удерживается равной 50°C по меньшей мере в течение 30 мин; затем температура увеличивается по меньшей мере до 60°C и удерживается равной 60°C по меньшей мере в течение 30 дополнительных минут (двухэтапное нагревание). Нагревание также может выполняться более чем в два этапа. В этом варианте осуществления время нагревания измеряется с того момента, когда суспензия крахмала достигает каждой целевой температуры.
Прокаливание может проводиться при любом давлении: под вакуумом, при атмосферном давлении или при повышенном давлении. В одном варианте осуществления нагревание проводится при атмосферном давлении.
Влажно-тепловая обработка.
Крахмал саго может быть подвергнут влажно-тепловой обработке. Начальной стадией влажно-тепловой обработки является опциональное добавление воды к крахмалу. Если влажность крахмала (в пересчете на сухое вещество) составляет по меньшей мере 10 вес.%, влажно-тепловая обработка может проводиться без дополнительной воды. Опционально достаточное количество воды может быть добавлено таким образом, чтобы вода присутствовала в количестве не более 50 вес.% от веса смеси крахмала/воды.
В одном варианте осуществления этот процент влажности поддерживается по существу постоянным в течение всей стадии нагревания. В другом варианте осуществления никакой воды к смеси во время нагревания не добавляется (то есть во время стадии нагревания нет никакой другой воды, кроме равновесной влаги компонентов). В другом варианте осуществления содержанием влаги во время влажно-тепловой обработки не управляют (не поддерживают влажность по существу постоянной), так что получаемый комплекс имеет более низкую влажность, чем смесь.
Неорганическая соль, которая не будет химически реагировать с крахмалом, может быть опционально примешана в смесь воды и крахмала. В одном варианте осуществления эта соль выбирается из группы, состоящей из сульфата натрия, сульфата аммония, сульфата магния, сульфата калия, хлористого натрия, фосфорнокислого натрия, хлористого калия, фосфорнокислого калия, хлористого аммония и фосфорнокислого аммония. В другом варианте осуществления эта соль является сульфатом натрия.
Эта соль присутствует в количестве, достаточном для того, чтобы препятствовать желатинизации во время тепловой обработки, которое будет зависеть от многих факторов, включая используемую соль и уровень амилозы в крахмале саго. Присутствие этой соли в водном компоненте смеси препятствует желатинизации, позволяя кристаллической структуре крахмала изменяться.
Смесь крахмала саго/воды подвергается затем влажно-тепловой обработке при целевой температуре от приблизительно 60°C до 160°C, и в одном варианте осуществления - при температуре от приблизительно 80°C до 120°C. В то время как наиболее желательные температура и содержание воды могут изменяться в зависимости от содержания амилозы в крахмале, важно, чтобы крахмал оставался в гранулированном состоянии. Гранулированное состояние означает, что крахмал не теряет свои кристаллические и двоякопреломляющие характеристики.
В одном варианте осуществления температура увеличивается ступенчатым образом. В одном таком варианте осуществления температура увеличивается по меньшей мере до 60°C и удерживается равной 60°C по меньшей мере в течение 30 мин; затем температура увеличивается по меньшей мере до 70°C и удерживается равной 70°C по меньшей мере в течение 30 дополнительных минут (двухэтапное нагревание). Нагревание также может выполняться более чем в два этапа. В этом варианте осуществления время нагревания измеряется с того момента, когда суспензия крахмала достигает каждой целевой температуры.
Время нагревания измеряется с того момента, как суспензия крахмала достигнет целевой температуры. Время нагревания при целевой температуре может изменяться в зависимости от содержания амилозы в крахмале саго и крупности частиц, а также в зависимости от количества влаги и температуры нагревания. В одном варианте осуществления такое время нагревания будет составлять от приблизительно 15 мин до 24 час. В другом варианте осуществления время нагревания при целевой температуре будет составлять от приблизительно 30 мин до 2 час.
Влажно-тепловая обработка может проводиться при любом давлении: под вакуумом, при атмосферном давлении или при повышенном давлении. В одном варианте осуществления нагревание проводится при атмосферном давлении.
Дополнительная обработка.
Физически модифицированный крахмал саго может быть дополнительно обработан до или после тепловой обработки, при условии, что такой процесс не разрушает зернистую структуру крахмала. В одном варианте осуществления такая дополнительная обработка может включать в себя разложение с использованием альфа-амилазы или обработки кислотой, а в другом варианте осуществления такая дополнительная обработка может включать в себя химическую модификацию. В одном варианте осуществления крахмал не будет химически модифицироваться. Размер частиц крахмала может быть отрегулирован перед тепловой обработкой путем, например, размалывания, агломерации и/или просеивания.
Крахмал может использоваться в том состоянии, как он есть, или может быть сначала промыт для того, чтобы удалить соль. В одном варианте осуществления соль удаляется перед использованием путем промывки избытком воды. Крахмал может быть очищен до или после физической модификации с помощью любого способа, известного в данной области техники, включая без ограничений удаление привкусов, запахов или цвета, которые изначально свойственны крахмалу или создаются во время обработки. Подходящие процессы очистки для обработки крахмалов раскрыты в семействе патентов, представленных патентным документом EP 554818 (Kasica и др.). Методики щелочной промывки также являются полезными и описываются в семействе патентов, представленных патентами США №4477480 (Seidel) и №5187272 (Bertalan и др.). В одном варианте осуществления крахмал отбеливается с использованием способов уменьшения цвета, известных в данной области техники. В одном аспекте настоящего изобретения крахмал очищается после тепловой обработки. Значение pH крахмала также может регулироваться после тепловой обработки с использованием способов, известных в данной области техники. В одном варианте осуществления pH комплекса регулируется так, чтобы оно составляло от 5,5 до 8,0.
Крахмал может также извлекаться с использованием обычных способов. В одном варианте осуществления крахмал извлекается с помощью сушильных средств, известных в данной области техники и выбираемых из группы, состоящей из воздушной сушки, ленточной сушки, мгновенной сушки и распылительной сушки. В другом аспекте настоящего изобретения крахмал сушится путем распылительной сушки. В другом аспекте крахмал сушится путем мгновенной сушки. Важно, чтобы при извлечении крахмала он был сделан без желатинизации.
Используемые способы обработки до и/или после тепловой обработки могут дополнительно управлять физическими или химическими свойствами крахмала или иным образом делать крахмал более желательным для использования в пищевых продуктах.
Тепловая обработка продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая функциональность. Получающийся физически модифицированный крахмал отличается от исходного крахмала (крахмал до тепловой обработки) тем, что он показывает увеличенную температуру начала желатинизации и управляемое повышение вязкости при сохранении значительной вязкости в горячем и холодном состоянии. При приготовлении (в желатинизированном виде) получаемый в результате крахмал может дополнительно обеспечивать гладкую текстуру с низким сцеплением. В отличие от многих других физически модифицированных крахмалов, молекулярное преобразование крахмала саго с использованием процессов по настоящему изобретению происходит без изменения типа кристалличности (измеряемого рентгеновской дифракцией), так что главная классификация кристаллической структуры сохраняется. В одном варианте осуществления кристаллическая структура физически модифицированного крахмала саго имеет тип A.
Получаемый крахмал саго не будет значительно гидролизован и, таким образом, будет иметь по существу ту же самую молекулярную массу, что и исходный крахмал саго до тепловой обработки. В одном варианте осуществления средняя молекулярная масса будет составлять по меньшей мере 90%, а в другом варианте осуществления - по меньшей мере 95% от молекулярной массы исходного крахмала саго.
Получаемый крахмал саго имеет температуру начала желатинизации (To) по меньшей мере 71°C, в другом варианте осуществления - по меньшей мере 75°C, в еще одном варианте осуществления - по меньшей мере 80°C, где температура начала желатинизации измеряется с использованием способа DSC в деионизированной (DI) воде, как это описано в разделе «Примеры». Получаемый крахмал саго имеет увеличение температуры начала желатинизации (To) по меньшей мере на 2°C, в другом варианте осуществления - по меньшей мере на 5°C, и в еще одном варианте осуществления - по меньшей мере на 8°C по сравнению с исходным крахмалом саго, где температура начала желатинизации измеряется с использованием способа DSC в деионизированной (DI) воде, как это описано в разделе «Примеры».
Получаемый крахмал саго имеет температуру начала желатинизации (To) по меньшей мере 75°C, в другом варианте осуществления - по меньшей мере 80°C, в еще одном варианте осуществления - по меньшей мере 82°C, и в другом варианте осуществления - по меньшей мере 85°C, где температура начала желатинизации измеряется с использованием способа DSC для модельной пищевой системы, как это описано в разделе «Примеры». Получаемый крахмал саго имеет увеличение температуры начала желатинизации (To) по меньшей мере на 3°C, в другом варианте осуществления - по меньшей мере на 5°C, и в еще одном варианте осуществления - по меньшей мере на 8°C по сравнению с исходным крахмалом саго, где температура начала желатинизации измеряется с использованием способа DSC для модельной пищевой системы, как это описано в разделе «Примеры».
Управляемое развитие вязкости означает, что вязкость изменяется контролируемым образом для значительной части желатинизации, и не изменяется слишком быстро. В одном варианте осуществления развитие вязкости задерживается, что доказывается отсроченным набуханием крахмального зерна. Управляемое развитие вязкости измеряется способом деминерализованной воды, описанным в разделе «Примеры» путем задания скорости развития вязкости от 100 до 600 MVU и опционально от 100 MVU до пикового значения (Tp). В одном варианте осуществления скорость развития вязкости от 100 до 600 MVU составляет менее 15 MVU/с, в другом варианте осуществления - менее 10 MVU/с, в еще одном варианте осуществления - менее 8 MVU/с, и в другом варианте осуществления - менее 5 MVU/с. В одном варианте осуществления скорость развития вязкости от 100 до пиковой вязкости составляет менее 10 MVU/с, в другом варианте осуществления - менее 8 MVU/с, в еще одном варианте осуществления - менее 5 MVU/с, и в другом варианте осуществления - менее 3 MVU/с.
В отличие от некоторых других типов модифицированного крахмала физически модифицированный крахмал саго сохраняет значительную вязкость. Вязкость измеряется способом, сформулированным в разделе «Примеры», как пиковая вязкость и конечная вязкость. В одном варианте осуществления пиковая вязкость составляет по меньшей мере 400 MVU, в другом варианте осуществления пиковая вязкость составляет по меньшей мере 600 MVU, и в еще одном варианте осуществления пиковая вязкость составляет по меньшей мере 700 MVU. В одном варианте осуществления конечная вязкость является более высокой, чем конечная вязкость исходного крахмала саго, в другом варианте осуществления конечная вязкость составляет по меньшей мере 1300 MVU, и в еще одном варианте осуществления конечная вязкость составляет по меньшей мере 1500 MVU.
Дополнительно к этому, в зависимости от степени физической модификации получаемый крахмал саго показывал непрерывное увеличение вязкости вплоть до 95°C, а также во время выдержки при температуре 95°C, показывая очень хороший допуск на нагрев и сдвиг с минимальным падением вязкости или вообще с отсутствием падения вязкости. Это постепенное и управляемое развитие вязкости указывает на задержанное поведение разбухания гранул физически модифицированного крахмала.
Кроме того, минимизируется падение вязкости. Падение вязкости означает вязкость в пике минус вязкость в конце выдержки при температуре 95°C, деленную на пиковую вязкость, определенную с использованием способа MVAG-U, описанного в разделе «Примеры». В одном варианте осуществления падение вязкости составляет менее 40%, в другом варианте осуществления падение вязкости составляет менее 30%, в еще одном варианте осуществления падение вязкости составляет менее 20%, и в другом варианте осуществления падение вязкости составляет менее 10%. В одном аспекте настоящего изобретения пиковая вязкость не достигается, и вязкость продолжает увеличиваться при определении по способу MVAG-U.
Физически модифицированные крахмалы саго могут использоваться во множестве целевых назначений, как пищевых, так и промышленных. Используемый здесь термин «пища» означает любой съедобный продукт, включая без ограничения еду, напитки и пищевые добавки. Пищевые применения, в которых могут использоваться крахмалы саго по настоящему изобретению, включают в себя, без ограничения, приправы для салатов, соусы и подливки, сухие смеси, супы, молочные продукты, такие как пудинги, заварные кремы, йогурты, сметаны, сыр, и т.д., пироги с фруктами и начинки для пирогов, фруктовые заготовки, желе и джемы, хлебобулочные изделия, такие как торты, сдобы, шоколадные пироги, печенье, хлеб и т.д., кондитерские изделия, снеки, кляры, панировки и покрытия, стерилизованные продукты и мясные продукты. Промышленные применения включают в себя без ограничения фармацевтические препараты, продукты по уходу за домом и тканями, продукты для личной гигиены, бумагу, сельскохозяйственные продукты, краски, биопластмассы, стекловолокно, продукты для бурения скважин и добычи нефти.
0
0
В одном варианте осуществления физически модифицированный крахмал саго используется в загустевающем приложении. Используемый здесь термин «загустевающие приложения» означает композиции, в которых предпочтительной является водная суспензия крахмала, которая первоначально имеет низкую вязкость, но которая развивает полную вязкость при нагревании, сдвиге или другой обработке. В одном примере загустевающее приложение является стерилизованной композицией. Начальная низкая вязкость такой композиции обеспечивает первоначальное быстрое проникновение тепла, необходимое для термической стерилизации таких композиций, включая композиции, обрабатываемые с помощью процесса быстрой высокотемпературной стерилизации (HTST) для консервирования продуктов, в котором полный цикл стерилизации занимает менее 20 мин. После проникновения тепла или иногда во время такого прогревания крахмал приобретает вязкость, способствуя превосходному цвету, ровной текстуре, хорошей прозрачности, аромату и/или питательной ценности. Другим аналогичным загустевающим приложением является UHT-обработка (обработка крайне высокой температурой). Еще одним таким приложением является асептическая упаковка. В любом из этих процессов крахмал не достигает своей пиковой и/или конечной вязкости до тех пор, пока не будет достигнуто значение F. F представляет собой время в минутах (при референсной температуре 121°C), необходимое для обеспечения подходящего разрушения спор (минимальной защиты здоровья или коммерческой стерильности). Примеры таких композиций включают в себя без ограничения баночные консервы, такие как суп или частицы еды в соусе (такие как запеченная фасоль), фруктовые заготовки, джемы, желе, фруктовые начинки, а также пудинги и заварные кремы.
В другом варианте осуществления загустевающее приложение представляет собой пастеризацию, включающую в себя без ограничения пастеризацию молочных композиций, включая молоко, сливки и йогурт, альтернативные молочные композиции, такие как соевое или ореховое молоко и немолочные сливки, молочные составы для детского питания, заменители взрослого питания и дополнительные напитки, а также алкогольные напитки, такие как пиво и вино. Это аналогично вышеупомянутой тепловой обработке, но проводится для того, чтобы уменьшить количество жизнеспособных патогенов, не обязательно стерилизуя композицию. Пастеризация может включать в себя описанные выше HTST и UHT, а также ESL-обработку (обработку для увеличения продолжительности хранения).
Эти типы процессов являются хорошо известными в данной области техники. В одном аспекте настоящего изобретения увеличенная температура начала желатинизации позволяет пастеризовать или стерилизовать пищевые продукты без полного разбухания или приготовления физически модифицированного крахмала саго. Это обеспечивает производителю пищевых продуктов или конечному пользователю (например, потребителю) возможностью сделать это позднее. Таким образом, полное развитие вязкости может быть осуществлено производителем пищевых продуктов или конечным пользователем после пастеризации или стерилизации, например во время последующей обработки или при приготовлении пищевого продукта в домашних условиях.
В другом аспекте настоящего изобретения загустевающим приложением является такое приложение, в котором развитие вязкости вызывается сдвигом. Такой аспект включает обработку с высоким сдвигом, такую как для салатных заправок. Первоначальная низкая вязкость такой композиции обеспечивает более легкую обработку резанием с меньшим количеством затрачиваемой энергии и/или с меньшим отрицательным воздействием на композицию. По мере того, как обработка резанием прогрессирует, либо после ее завершения, крахмал приобретает вязкость, способствуя превосходному цвету, гладкой текстуре, хорошей прозрачности, аромату и/или питательной ценности; однако, крахмал не достигает своей пиковой и/или конечной вязкости до тех пор, пока обработка в значительной степени не будет завершена.
В еще одном аспекте настоящего изобретения физически модифицированные крахмалы саго могут использоваться в сухих смесях, включая без ограничения сухие смеси для блинов и вафельного теста, смеси для выпекания, такие как смеси для выпекания хлеба, бисквитов, сдобы, тортов и печенья, суповые смеси, порошковые сливки и смеси для подливок. В таких приложениях отсроченное начало желатинизации и управляемое развитие вязкости обеспечивают лучшее включение в конечную композицию (например, в замес или в жидкость).
Физически модифицированный крахмал саго может использоваться в любом количестве, необходимом для того, чтобы достичь характеристик, желаемых для конкретного конечного применения. В большинстве случаев крахмал используется в количестве по меньшей мере приблизительно 1 вес.%, в частности по меньшей мере приблизительно 2,5 вес.%, более конкретно по меньшей мере приблизительно 5 вес.% от веса продукта. В большинстве случаев крахмал используется в количестве не более, чем приблизительно 95 вес.%, в частности не более, чем приблизительно 90 вес.%, более конкретно не более, чем приблизительно 80 вес.% от веса продукта.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Следующие варианты осуществления представлены для того, чтобы дополнительно проиллюстрировать и объяснить настоящее изобретение, и никоим образом не должны рассматриваться как ограничивающие.
1. Физически модифицированный крахмал саго, характеризуемый:
a. по существу той же самой молекулярной массой, что и исходный крахмал саго;
b. температурой начала желатинизации, измеренной с помощью способа DSC в деминерализованной воде, равной по меньшей мере 71°C;
c. управляемым развитием вязкости от 100 до 600 MVU со скоростью менее чем 15 MVU/с;
d. пиковой вязкостью, равной по меньшей мере 400 MVU; и
e. падением вязкости менее чем на 40% от пиковой вязкости.
2. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 1, в котором температура начала желатинизации составляет по меньшей мере 75°C.
3. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 1, в котором температура начала желатинизации составляет по меньшей мере 80°C.
4. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-3, в котором управляемое развитие вязкости от 100 до 600 MVU происходит со скоростью менее чем 10 MVU/с.
5. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 4, в котором управляемое развитие вязкости от 100 до 600 MVU происходит со скоростью менее чем 8 MVU/с.
6. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 4, в котором управляемое развитие вязкости от 100 до 600 MVU происходит со скоростью менее чем 5 MVU/с.
7. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-6, в котором пиковая вязкость составляет по меньшей мере 600 MVU.
8. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 7, в котором пиковая вязкость составляет по меньшей мере 700 MVU.
9. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-8, в котором падение вязкости составляет менее чем 30%.
10. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 9, в котором падение вязкости составляет менее чем 20%.
11. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 10, в котором падение вязкости составляет менее чем 10%.
12. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-11, дополнительно характеризуемый управляемым развитием вязкости от 100 MVU до пиковой вязкости со скоростью менее чем 10 MVU/с.
13. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 12, в котором управляемое развитие вязкости от 100 MVU до пиковой вязкости происходит со скоростью менее чем 8 MVU/с.
14. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 12, в котором управляемое развитие вязкости от 100 MVU до пиковой вязкости происходит со скоростью менее чем 5 MVU/с.
15. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 12, в котором управляемое развитие вязкости от 100 MVU до пиковой вязкости происходит со скоростью менее чем 3 MVU/с.
16. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-15, в котором кристаллический тип является тем же самым, что и кристаллический тип исходного крахмала саго.
17. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-16, дополнительно характеризуемый тем, что его конечная вязкость больше, чем конечная вязкость исходного крахмала саго.
18. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-17, дополнительно характеризуемый тем, что его конечная вязкость составляет по меньшей мере 1300 MVU.
19. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с вариантом осуществления 18, в котором конечная вязкость составляет по меньшей мере 1500 MVU.
20. Физически модифицированный крахмал саго в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-19, дополнительно характеризуемый тем, что пиковая вязкость отсутствует.
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры представлены для того, чтобы дополнительно проиллюстрировать и объяснить настоящее изобретение, и никоим образом не должны рассматриваться как ограничивающие. Все используемые проценты представляют собой весовые проценты.
Следующие тесты использовались во всех примерах:
Измерение вязкости:
Для описания изменения вязкости прокаленных крахмалов по сравнению с исходными немодифицированными крахмалами использовались два аналитических инструмента: Micro Visco-Amylo-Graph Universal (MVAG-U) и Rapid Visco Analyser (RVA).
Измерение профиля вязкости с использованием прибора Micro Visco-Amylo-Graph Universal (MVAG-U):
Профиль вязкости исходных и физически модифицированных крахмалов был измерен с помощью прибора MVAG-U, модель №803222 (11 В, 50/60 Гц), поставляемого компанией Brabender GmbH & Co. KG, г. Дюйсбург, Германия. Для анализа данных вязкости использовалось программное обеспечение Viscograph Evaluation и Viscograph correlation.
Приготовление буферного раствора с pH 6,0:
6
8
7
2
2
4
7,74 г моногидрата лимонной кислоты (CHO*HO, FW=210,14, J. T. Baker #0110 или эквивалентного) и 17,93 г двухосновного безводного фосфата натрия (NaHPO, FW=141,96, J. T. Baker #3828 или эквивалентного) было растворено в 974,33 г дистиллированной или деминерализованной воды.
Настройка и приготовление образца:
Вес крахмала
6,6 г, безводный
Полный вес загрузки
110,0 г
Сухого вещества
6,0 вес.% крахмала по сухому веществу
Матрица
pH буфера 6,0
Другой материал в загрузке
нет
Подготовка и измерение образца осуществлялись следующим образом:
1) Взвесить в измерительной чашке 6,6 г безводного крахмала±0,05 г.
2) Добавить буферный раствор с pH 6,0 до полной массы 110,0±0,05 г.
3) Загрузить следующие параметры с температурными профилями для нагревания и охлаждения.
Скорость 150 [1/мин]
Диапазон измерений 110 [cmg]
Сегмент
Наклон(°C/мин)
Время наклонаHH:MM:SS
Температура (°C)
Время задержкиHH:MM:SS
0
50
1
8,0
00:05:38
95
00:15:00
2
-3,0
00:22:20
28
00:20:00
3
0
00:00:00
28
00:00:00
4) Несколько оценочных точек брались для того, чтобы охарактеризовать вязкость крахмала.
а. Температура начальной желатинизации/склеивания: Во время начальной фазы нагревания крахмал начинает разбухать, что регистрируется как рост вязкости. Температура, при которой крахмал достигает вязкости 30 MVU или выше от базовой линии, регистрируется как температура желатинизации/склеивания.
b. Пиковая вязкость: Вязкость в тот момент, когда большинство крахмальных зерен подверглись желатинизации и рассматриваются как приготовленные и полностью разбухшие, неповрежденные гранулы.
с: Конечная вязкость: Конечная вязкость после охлаждения в соответствии с используемой методологией.
d. Измерение скоростей развития вязкости (MVU/с)
1. Скорость 1 развития вязкости: Измеряется путем деления на время, требуемое для достижения вязкости от 100 до 600 MVU.
Скорость 1:
600 MVU
100MVU
[600 MVU - 100 MVU]/[время - время]
2. Скорость 2 развития вязкости: Измеряется путем деления на время, требуемое для достижения вязкости от 100 MVU до пиковой вязкости или вязкости, достигнутой в конце выдержки при температуре 95°C.
Скорость 2:
peak or 95°C hold
100MVU
[600 MVU - 100 MVU]/[время - время]
Падение вязкости:
100% * [пиковая вязкость - вязкость в конце выдержки при температуре 95°C]/[пиковая вязкость]
Измерение вязкости с использованием прибора Rapid Visco Amylograph
Исходные и физически модифицированные крахмалы были протестированы при следующих условиях:
Приготовление образца: 1 г исходного крахмала и 25 г раствора соли/сахара взвешиваются в чашке прибора RVA.
Настройки прибора RVA: Профиль время/температура
Профиль RVA: Описание профиля: Стандартный 1 (STD1)
Время:
Тип
Значение
00:00:00
T
50
00:00:00
S
960
00:00:10
S
160
00:01:00
T
50
00:04:42
T
95
00:07:12
T
95
00:11:00
T
50
Время конца профиля: 00:13:00
Температура холостого цикла профиля: 50
<b>Таблица 1</b>
<b>Состав сахарно-солевого раствора:</b>
Ингредиент
% в растворе
Соль
1,3%
Сахар
0,8%%
Вода
97,9%
Всего
100%
Термический анализ с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC)
Калориметрические способы также использовались для изучения поведения желатинизации крахмалов. В настоящем изобретении дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC) использовалась для измерения термического перехода (то есть температуры желатинизации и энтальпии желатинизации) крахмалов. Было известно, что раствор матрицы и/или присутствие сахара, соли, липидов, белков, гидроколлоидов и т.д. в значительной степени влияют на поведение желатинизации крахмалов. Поэтому исходные и физически модифицированные крахмалы были протестированы в воде, а также в модельной матрице пищевого состава (сахарно-солевом растворе).
onset
peak
end
Прибор Perkin Elmer DSC 8500 с охлаждающим приспособлением Intracooler 2P использовался для того, чтобы измерить теплофизические свойства вышеупомянутых крахмалов в 1) деминерализованной воде и 2) сахарно-солевом растворе. Образцы были просканированы от 5°C до 140°C со скоростью нагрева 10°C/мин. Регистрировались температуры желатинизации T, T, T (°C) и соответствующие значения энтальпии ΔH (Дж/г).
1) DSC: Начало желатинизации в деминерализованной (DI) воде
деминерализованная вода: Приблизительно 10 мг безводного крахмала было взвешено в герметической чашке DSC из нержавеющей стали, и вода была добавлена в таком количестве, чтобы отношение воды к крахмалу составило 3:1 (R=3).
2) DSC: Начало желатинизации в модельной пищевой системе
Приблизительно 10 мг безводного крахмала было взвешено в герметической чашке DSC из нержавеющей стали, и сахарно-солевой раствор был добавлен в таком количестве, чтобы отношение раствора к крахмалу составило 2,5:1.
<b>Таблица 2</b>
<b>Состав сахарно-солевого раствора:</b>
Ингредиент
% в растворе
NaCl
20,7%
Сахар (сахароза)
12,7%
Вода
66,6%
Всего
100%
Согласно исследователям химии крахмала, желатинизация крахмала описывается как «развал (разрушение) молекулярных порядков внутри зерна крахмала, проявляющееся в необратимых изменениях свойств, таких как набухание гранул, плавление исходных кристаллов, потеря двойного лучепреломления и растворение крахмала.
Эти физически модифицированные крахмалы показывают изменения в вязкоупругих свойствах, кристалличности (степени и типе), желатинизации и ретроградации, поведении разбухания, ферментной усвояемости и других свойствах. Эти типы изменений являются более выраженными в амилозосодержащих крахмалах, имеющих кристаллическую структуру типа В (например, крахмал картофеля, ямса и т.д.), тогда как крахмалы с кристаллической структурой типа A и восковые зерновые крахмалы показывают небольшие изменения в структурных и функциональных характеристиках. В настоящем изобретении неожиданно было найдено, что крахмал саго, имеющий кристаллическую структуру типа А, показал существенные изменения в вышеупомянутых функциональных свойствах без заметных изменений в рентгенограмме.
Пример 1:
Приготовление физически модифицированных (прокаленных) крахмалов
Прокаленные крахмалы (из саго, картофеля, маниоки, сладкого картофеля, гороха) были приготовлены путем управляемого нагревания с заданным значением pH водной суспензии содержащего амилозу крахмала в форме неповрежденных гранул и неорганической соли, эффективной для повышения температуры желатинизации крахмала. Использовался ряд крахмалов из различных растительных источников, таких как обычный кукурузный крахмал, обычный картофельный крахмал, восковой картофельный крахмал, крахмал батата, крахмал гороха, маниоковый крахмал и крахмал саго.
Полная схема конкретного процесса прокаливания для крахмала саго изображена на Фиг. 1. Аналогичная схема технологического процесса прокаливания также использовалась для прокаливания других крахмалов, описанных в настоящем документе, с регулировкой конкретной температуры и времени выдержки, как указано ниже в описании.
А. Прокаленный крахмал саго ANN1
1) Суспензия крахмала саго была приготовлена путем добавления приблизительно 150 частей воды к 100 весовым частям крахмала при температуре от 25°C до 50°C.
2) Неорганическая соль, сульфат натрия, была растворена в суспензии крахмала саго. Добавлялось от двадцати (20) до 25 частей соли на 100 весовых частей сухого крахмала.
3) Густая крахмально-солевая суспензия нагревалась до температуры 75°C в течение 1 час (ниже температуры начала желатинизации крахмала в данной среде) и выдерживалась в течение 2 час. Температура густой суспензии увеличивалась управляемым образом до 80°C и выдерживалась в течение 4 час. Температура густой суспензии затем дополнительно увеличивалась управляемым образом до 85°C и выдерживалась в течение 4 час.
4) Как только обработка прокаливанием была завершена, использовались обычные стадии извлечения. Физически модифицированный крахмал извлекался путем фильтрования и вымывания соли. Густая суспензия крахмала охлаждалась до температуры 45°C и фильтровалась. Крахмальный осадок дважды промывался 150 частями воды для того, чтобы удалить остаточную соль. Крахмал извлекался путем сушки воздухом и мелкого помола с использованием мельницы для того, чтобы измельчить в порошок крупные частицы, аналогично исходному крахмалу саго.
В. Прокаленный крахмал саго ANN2 был приготовлен с использованием того же самого способа, что и в Примере 1A, с дополнительной стадией дальнейшего увеличения температуры управляемым образом до 90°C и выдержки в течение 4 час после выдержки при температуре 85°C.
С. Прокаленный крахмал саго ANN3 был приготовлен с использованием того же самого способа, что и в Примере 1A, за исключением того, что выдержка при температуре 80°C длилась три часа, и стадии нагрева выше 80°C были исключены.
D. Прокаленный крахмал саго ANN4 был приготовлен с использованием того же самого способа, что и в Примере 1A, за исключением того, что стадии нагрева выше 80°C были исключены, и крахмал извлекался с помощью мгновенной сушки.
Краткое описание крахмалов саго, использованных в примерах:
1. Исходный крахмал саго - исходный немодифицированный крахмал саго
2. Крахмал саго ANN 1: [75°C в течение 2 час → 80°C в течение 4 час → 85°C в течение 4 час], сушка на воздухе и размол.
3. Крахмал саго ANN 2: прокаленный крахмал саго [75°C в течение 2 час → 80°C в течение 4 час → 85°C в течение 4 час → 90°C в течение 4 час], сушка на воздухе и размол.
4. Крахмал саго ANN 3: прокаленный крахмал саго [75°C в течение 2 час → 80°C в течение 3 час → 85°C в течение 4 час], сушка на воздухе и размол.
5. Крахмал саго ANN 4: прокаленный крахмал саго [75°C в течение 2 час → 80°C в течение 4 час], извлечение с помощью мгновенной сушки.
Пример 2
- Приготовление сравнительного крахмала
Исходные крахмалы из маниоки и картофеля были прокалены для целей сравнения. Использовался основной процесс прокаливания Примера 1. Далее следует краткое описание сравнительных крахмалов.
1. Исходный крахмал из маниоки - исходный немодифицированный крахмал из маниоки
2. Крахмал маниоки ANN 1: [75°C в течение 2 час → 80°C в течение 4 час → 85°C в течение 4 час], сушка на воздухе и размол.
3. Исходный крахмал из картофеля - исходный немодифицированный крахмал из картофеля
4. Крахмал картофеля ANN 1: [65°C в течение 2 час → 75°C в течение 4 час], сушка на воздухе и размол.
Пример 3:
Приготовление физически модифицированных крахмалов с использованием процесса влажно-тепловой обработки (HMT)
Деминерализованная вода была распылена с использованием аэрозольного распылителя на порошок крахмала саго при одновременном перемешивании его в кухонном миксере. Конечная влажность доводилась до величины от 15% до 35% с шагом 5%. Влажный крахмальный порошок затем запечатывался в лабораторных стеклянных стаканах и уравновешивался в течение ночи. Запечатанный увлажненный крахмальный порошок затем термически обрабатывался в течение 2-3 час при температуре от 75°C до 120°C с использованием обычной реторты. После влажно-тепловой обработки крахмал сушился на воздухе и размалывался в тонкий порошок.
Далее следует описание образцов крахмала, подвергнутых влажно-тепловой обработке (HMT):
1. Крахмал саго HMT 1 - влага 20%, температура 100°C в течение 3 час
2. Крахмал саго HMT 2 - влага 30%, температура 100°C в течение 3 час
3. Крахмал саго HMT 3 - влага 20%, температура 115°C в течение 3 час.
Пример 4
- Отсроченное развитие вязкости и управляемое поведение разбухания крахмала саго, физически модифицированного путем прокаливания.
Физически модифицированные крахмалы саго, используемые в примере 4, были приготовлены с использованием процесса прокаливания, описанного в Примере 1.
Фиг. 3 изображает профиль вязкости MVAG-U исходного и прокаленного крахмалов (6% сухого вещества, pH буферного раствора 6,0).
<b>Таблица 3</b>
<b>Оценочные точки для исходного и прокаленного саго, полученные с использованием измерения вязкости MVAG-U.</b>
Образец
Начало желатинизации[°C]
Пиковая вязкость[MVU]
Вязкость при температуре 95°C[MVU]
Конечная вязкость[MVU]
Исходный крахмал саго
78,3
951
904
1271
Крахмал саго ANN 1
86,2
660
190
1361
Крахмал саго ANN 2
89
495
74
862
Крахмал саго ANN 3
82,5
830
660
1673
Крахмал саго ANN 4
84,6
780
448
1863
Как показано на Фиг. 3 и в вышеприведенной Таблице 3, температура начала склеивания/желатинизации прокаленного крахмала саго значительно увеличивается по сравнению с исходным немодифицированным крахмалом. Дополнительно к этому, в зависимости от степени процесса прокаливания физически модифицированный крахмал саго показывал непрерывное увеличение вязкости вплоть до 95°C, а также во время выдержки при температуре 95°C, показывая очень хороший допуск на нагрев и сдвиг с минимальным падением вязкости или вообще с отсутствием падения вязкости. Это постепенное и управляемое развитие вязкости указывает на задержанное поведение разбухания гранул физически модифицированного крахмала. Физически модифицированные крахмалы саго также показали значительные текстурные усовершенствования, демонстрируя гладкую текстуру с низким сцеплением, желательную для пищевых продуктов. Охлажденная крахмальная паста после 24 часов показала различия в поведении прочности геля, а также намного более мягкие гели для прокаленных крахмалов саго.
<b>Таблица 4</b>
<b>Скорости развития вязкости для исходных и прокаленных крахмалов саго, определенные с использованием профилей вязкости MVAG-U (6% твердых частиц, pH буфера 6,0).</b>
Образец
Скорость развития вязкости 1(600-100 MVU)/с
Скорость развития вязкости 2(пиковая вязкость-100 MVU)/с
Вязкость при температуре 95°C - вязкость при 100 MVU
(MVU/с)
(MVU/с)
(MVU)
Исходный крахмал саго
31,25
10,13
804
Крахмал саго ANN 1
2,34
1,53
90
Крахмал саго ANN 2
0,54
0,45
-
Крахмал саго ANN 3
8,33
4,59
560
Крахмал саго ANN 4
4,03
2,58
348
Для того, чтобы оценить скорости развития вязкости и поведение разбухания обработанных крахмалов саго, были измерены несколько оценочных точек, как изображено в Таблице 4. Исходный крахмал саго показал скорость развития вязкости 1, составляющую 30 MVU/с при достижении вязкости от 100 до 600 MVU, тогда как, все физически модифицированные крахмалы показали управляемую скорость развития вязкости, составляющую от 0,54 до 8,33 MVU/с. Поскольку многие из физически модифицированных крахмалов не полностью разбухали и приготавливались, как видно из профиля вязкости и данных микроскопии (не показаны), была сделана вторая экстраполяция (в предположении о линейности) для того, чтобы определить скорость развития вязкости от 100 MVU до момента достижения максимального набухания (то есть максимальной вязкости). Опять же, видно, что физически модифицированные крахмалы саго показали значительно более низкую скорость развития вязкости (от 0,45 до 4,49 MVU/с) и управляемое поведение разбухания по сравнению с исходным крахмалом (10,13 MVU/с).
Как показано на Фиг. 4 (для сравнения), прокаленный крахмал маниоки показал отсроченную температуру начала желатинизации/склеивания по сравнению с исходным основным материалом, однако он не показал отсроченного развития вязкости или отсроченного разбухания. Прокаленные крахмалы маниоки быстро приобретали полностью разбухшее состояние и не демонстрировали гладкую текстуру с низким сцеплением.
Пример 5
- Отсроченное развитие вязкости и управляемое поведение разбухания крахмала саго, физически модифицированного посредством прокаливания, в пищевой модельной системе (в сахарно-солевом растворе).
Физически модифицированные крахмалы саго, используемые в Примере 5, были приготовлены с использованием процесса прокаливания, описанного в Примере 1.
Вязкость и поведение разбухания крахмалов и их эффективность загустевания также измерялись с использованием пищевой модельной системы сахарно-солевого раствора. В зависимости от степени прокаливания физически модифицированные крахмалы саго могут иметь некоторый диапазон отсроченного развития вязкости, отсроченного разбухания и допуска на параметры процесса в зависимости от применения и параметров обработки при приготовлении пищи. Как изображено на Фиг. 5, прокаленные крахмалы саго показали отсроченное развитие вязкости (то есть управляемое и/или отсроченное разбухание), а также хорошие свойства загустевания по сравнению с исходным крахмалом саго. Прокаленные крахмалы саго, показывающие значительное отсроченное разбухание (то есть более высокий уровень ингибирования), могут использоваться в системах стерилизации пищевых продуктов.
Пример 6
- Отсроченная желатинизация физически модифицированного крахмала саго, измеренная с помощью DSC (в сахарно-солевом растворе).
Физически модифицированные крахмалы саго, используемые в Примере 6, были приготовлены с использованием процесса прокаливания, описанного в Примере 1.
<b>Таблица 5</b>
<b>Термический анализ DSC исходного и прокаленного крахмала саго в различных матрицах раствора.</b>
Образец
T<sub>onset</sub> (°C)
T<sub>peak</sub> (°C)
T<sub>end</sub> (°C)
дельта H (Дж/г)
Матрица: Сахарно-солевой раствор (R=2,5)
Исходный крахмал саго
74,3
82,4
92,8
18,1
Крахмал саго ANN 1
87,6
90,5
95,9
15,4
Крахмал саго ANN 2
90,7
93,6
98,1
11,2
Крахмал саго ANN 3
79,9
84,9
92,3
16,0
Крахмал саго ANN 4
81,0
85,6
92,5
16,6
Матрица: Деминерализованная вода (R=3)
Исходный крахмал саго
69,5
74,5
81,7
19,9
Крахмал саго ANN 1
76,8
79,5
84,6
20,3
Крахмал саго ANN 2
80,1
82,3
87,1
18,8
Крахмал саго ANN 4
75,0
78,5
84,2
19,2
onset
onset
onset
onset
peak
Термические свойства в сахарно-солевом растворе: Прокаленные крахмалы саго показали узкий пик желатинизации по сравнению с исходным крахмалом и показали более низкие значения энтальпии желатинизации в сахарно-солевом растворе. Исходный крахмал показал значение T, составляющее 74,3°C, при значении дельта H 18,1 Дж/г. В зависимости от условий обработки прокаливания физически модифицированные крахмалы саго показали увеличение значения T на величину вплоть до 15°C, то есть до значения T 90,7°C. Значения энтальпии прокаленного крахмала саго также уменьшались (на 6,9 Дж/г) при сохранении неповрежденной зернистой структуры. Физически модифицированные крахмалы саго показали более высокие температуры T и T при эквивалентных (данные не показаны) или уменьшенных значениях энтальпии. Более высокие температуры начала и пика желатинизации хорошо коррелируют с данными RVA, указывающими на более высокое сопротивление разбуханию прокаленных крахмалов саго. Аналогичное термическое поведение обычно наблюдается для химически сшитых крахмалов. Процессом физической модификации можно управлять для того, чтобы получить желаемый уровень увеличения температуры начала желатинизации с тем, чтобы обеспечить стабильность процесса желаемого пищевого применения.
onset
peak
onset
peak
Термические свойства в деминерализованной воде: Как показано в Таблице 5, увеличение температур желатинизации T (70-80,1°C) и T (75-82,3°C) наблюдалось для прокаленных крахмалов саго в деминерализованной воде. Прокаленные крахмалы показали значительно более высокие температуры T и T, имея аналогичные или немного уменьшенные значения энтальпии по сравнению с исходным крахмалом.
end
peak
Как видно на Фиг. 6 и Фиг. 7, различия в температуре желатинизации между исходным и различными прокаленными крахмалами саго могут быть приписаны молекулярной (ре)организации, а также зернистой архитектуре в терминах отношения кристаллических форм к аморфным. Более широкий пик желатинизации (T - T) исходного крахмала позволяет предположить гетерогенность кристаллитов внутри зерна крахмала, иногда называемую метастабильными кристаллами. Узость пиков прокаленных крахмалов саго может быть приписана созреванию кристаллов крахмала в более термостабильное состояние, которое плавится при более высокой температуре. Было показано, что значения дельта H представляют количество двойных спиралей, которые распутываются и плавятся во время желатинизации. Понижение значений дельта H в сахарно-солевом растворе позволяет предположить, что некоторые из двойных спиралей, существующих в кристаллических и аморфных областях гранулы, могут легко разрываться в этой среде; известно, что тип и количество соли при конкретных условиях влияют на энергию, требуемую для плавления кристаллов крахмала. Не существует никакого дестабилизирующего средства для того, чтобы влиять на поведение желатинизации в деминерализованной воде.
Пример 7
- Отсроченная желатинизация крахмалов саго, подвергнутых влажно-тепловой обработке.
Крахмалы саго, подвергнутые влажно-тепловой обработке, были приготовлены в соответствии с описанием Примера 3.
<b>Таблица 6</b>
<b>Термический анализ DSC исходного и подвергнутого влажно-тепловой обработке крахмала саго в деминерализованной воде.</b>
Образец
T<sub>onset</sub> (°C)
T<sub>peak</sub> (°C)
T<sub>end</sub> (°C)
дельта H (Дж/г)
Исходный крахмал саго
69,5
74,5
81,7
19,9
Крахмал саго HMT 1
71,5
76,5
84,2
17,7
Крахмал саго HMT 2
74,8
81,4
88,7
13,0
Крахмал саго HMT 3
72,3
79,1
87,1
15,3
onset
peak
Как показано в Таблице 6, подвергнутые влажно-тепловой обработке крахмалы также показали значительное увеличение температур желатинизации T и Tаналогично прокаленным крахмалам саго. Значения дельта H были более низкими для крахмалов саго HMT по сравнению с исходным крахмалом. Подвергнутые влажно-тепловой обработке крахмалы саго также показали управляемое поведение разбухания/вязкости и допуск на параметры процесса при нагревании, сдвиге и в кислой среде. Подвергнутые влажно-тепловой обработке крахмалы также показали гладкую текстуру с низким сцеплением и хорошую мощность загустевания.
Пример 8
- Рентгеновское измерение степени кристалличности исходного и физически модифицированного крахмала саго.
Фиг. 8 показывает рисунок рентгеновской дифракции исходного и физически модифицированного крахмала саго, подвергнутого влажно-тепловой обработке. Исходный крахмал саго показывает кристалличность типа А. После влажно-тепловой обработки физически модифицированный крахмал саго показал небольшое изменение в типе кристалличности с небольшой молекулярной реорганизацией около 16-18 тета. Однако значительные изменения в температурах отсроченной желатинизации (DSC) показывают отсроченное развитие вязкости (то есть отсроченное/управляемое разбухание) со значительно улучшенными текстурными признаками. Обычно в других крахмальных основах эти признаки проявляют крахмалы кристаллического типа B, но при молекулярном преобразовании имеют место существенные изменения, которые преобразуют кристаллический тип B в тип A.
Пример 9
- Корреляция начала желатинизации по DSC и отсроченного развития вязкости исходного и физически модифицированного крахмала саго.
onset
onset
Таблица 7 изображает корреляцию между температурой начала желатинизации по DSC с конечной вязкостью RVA и скоростью 1 развития вязкости MVAG-U. Физически модифицированные крахмалы по настоящему изобретению демонстрируют хорошую стабильность процесса за счет контролируемого развития вязкости и разбухания. Комбинация факторов, таких как температура начала желатинизации, скорость развития вязкости и конечная вязкость, является важной для хороших функциональных характеристик. Как видно из Таблицы 7, прокаленный крахмал саго показывает очень хорошую комбинацию высокой температуры начала желатинизации (> 75°C) и конечной вязкости, а также значительного уменьшения скорости разбухания во время нагревания. Эта комбинация свойств позволяет прокаленному крахмалу саго иметь желаемую функциональную характеристику управляемого разбухания и развития вязкости. Хотя прокаленный крахмал маниоки показывает более высокую температуру начала желатинизации, скорость развития вязкости во время нагревания была быстрой по сравнению с исходным маниоковым крахмалом (см. Фиг. 4). Этот тип поведения быстрого разбухания не является желательным, когда развитие вязкости должно контролироваться. Прокаленный картофельный крахмал показал более высокое значение температуры T, но при этом значительное уменьшение конечной вязкости. Общая скорость развития вязкости была уменьшенной. Однако максимальное значение температуры T для прокаленного картофельного крахмала составляет приблизительно 70°C в сахарно-солевом растворе, что значительно ограничивает его применение, требующее более высокого допуска на параметры процесса (диапазоны тепла, сдвига и значений pH).
<b>Таблица 7</b>
<b>Данные по началу желатинизации (DSC) и конечной вязкости (RVA) исходного и прокаленного крахмалов.</b>
Образец
DSC T<sub>onset </sub>[сахар-соль] (°C)
Конечная вязкость по RVA [сахар-соль] (сПз)
Скорость 1 развития вязкости MVAG-U (600-100 MVU)/с [деминерализованная вода](MVU/с)
Исходный крахмал саго
74,5
380
31,25
Крахмал саго ANN 1
87,8
200
2,34
Крахмал саго ANN 2
90,8
90
0,54
Крахмал саго ANN 3
80,0
360
8,33
Крахмал саго ANN 4
80,0
280
4,03
Исходный крахмал из маниоки
68
370
14,7
Крахмал маниоки ANN
82,6
390
25,0
Исходный крахмал из картофеля
56,6
580
33,3
Крахмал картофеля ANN
68,2
100
0,86