Енциклопедія кондитера: Згущуючі агенти. Крохмалі.

Будова крохмалю і його різновиди.

Як і камеді, крохмалі – це полісахариди. Це означає, що вони є великими. Їх утворює безліч цукрів, пов'язаних зв'язками. У разі крохмалю цукром є глюкоза.
Не всі молекули крохмалю схожі між собою. Глюкозні одиниці можуть з'єднуватися двома способами:
- у вигляді довгої прямої ланцюжка
- або короткою, але дуже розгалуженою.

Довгі ланцюжки глюкози називаються амилозой, а розгалужені – амилопектином. Хоча амілоза є лінійною, але вона закручується в спіраль, тоді як амілопектин з його численними гілками виглядає як кораловий риф. Крохмальні гранули можуть містити тільки амилозу або амілопектин, а також їх суміш. Крохмальні гранули маленькі, схожі на пісок, частинки, які знаходяться в ендоспермі злакових, таких як пшениця і зерна кукурудзи. Крохмальні гранули також знайдені в бульбах і коренях певних рослин, включаючи картоплю, юку (касава або маніок) і амаранту. Крохмальні гранули розрізняються за розміром і формою, в залежності від крохмалю. Наприклад, картопляні крохмальні гранули відносно великі і овальні за формою, тоді як гранули крохмалю кукурудзи набагато менше і більше гранчасті.
Крохмальні гранули також об'єднуються в кільця крохмальних молекул.

Крохмальні гранули мають добре організовану форму і структуру. У центральній частині гранул (зерен) є ядро (зародок, зростання струму), навколо якого знаходяться ряди концентричних шарів «кілець зростання» товщиною близько 0.1 мкм.
Молекули полісахаридів в зерні розташовані складчасто-радіально, тобто самі ланцюга полісахаридів знаходяться в складчастої формі. При цьому амілоза концентрується ближче до центральної частини зерна.
У зовнішньому шарі крохмального зерна полісахариди утворюють подобу міцної оболонки, не володіє властивостями полупроницаемости, але здатної розширюватися і розтягуватися.
Всі крахмальное зерно пронизане мікропорами. На цьому грунтується використання крохмалю в якості адсорбенту.

Таким чином, крохмалі розрізняються:
за співвідношенням змісту лінійних і розгалужених полісахаридів – амілози та амілопектину;
-за розміром гранул крохмалю;
-по формі гранул крохмалю;
-за однорідністю розподілу гранул за розмірами.

Різні види крохмалю – кукурудзяний, картопляний, амарантовый або тапіока – мають свої унікальні властивості, які і відрізняють їх один від одного.

Порівняння крохмалів, що містять велику кількість амілози і амілопектину.
Великий вміст амілози:
-при охолодженні мутний;
-утворює міцний, густий гель при охолодженні;
-гель стає густішим і виділяє вологу з часом;
-не стабільний при розморожуванні, стає щільнішим і покривається конденсатом;
-більш щільний у холодному вигляді, ніж в гарячому стані;
-надає смак.
Великий вміст амілопектину:
-досить прозорий розчин;
-застигає, але не утворює гель;
-менше виділяє вологу з часом;
- менше виділяє вологу при розморожуванні;
-однаковий по густоті в холодному і гарячому вигляді;
-не утворює смаку.

Кукурудзяний крохмаль є прикладом крохмалю з високим вмістом амілози, а крохмаль кукурудзи воскової - крохмалю з високим вмістом амілопектину (восковидний крохмаль).
Крохмалі з коренів, які вважаються крохмалями, що містять середню кількість амілопектину, володіють властивостями між двома цими крохмалями.
Полісахаридів у крохмальних зернах супроводжують фосфорна, кремнієва і жирні кислоти. Фосфорна кислота пов'язана з обома полісахаридами, при цьому в картопляному крохмалі її більше в амілопектині, в пшеничному – в амилозе.
Співвідношення між самими полісахаридами в різних продуктах в таблиці.

Восковидний крохмаль майже повністю складається з амілопектину.

Існує 4 групи крохмалів. Насправді, все крохмалі одержують спочатку із зерна, або з бульб, а потім вже шляхом зміни (модифікації) отримують інші види.

-Зернові крохмалі
Зернові крохмалі одержують з ендосперму зерна.
До них відносяться: кукурудзяний, рисовий, пшеничний і восковидний крохмаль.
Для отримання кукурудзяного крохмалю сировину замочують в злегка теплій воді з додаванням сірчистого ангідриду, який руйнує білки, а також діє в якості відбілювача. Після цього подрібнюють у вологому стані, промивають і відокремлюють на центрифузі, потім сушать. Сучасні технології дозволяють мінімізувати вміст залишкового білка, що є обов'язковим, якщо крохмаль призначений для виробництва глюкозного сиропу і сприяє варінні складу, що використовується для виробництва кондитерських виробів.
Пшеничний крохмаль виділяють шляхом перемішування сировини в проточній воді – крохмаль вимивається у вигляді кашки, а потім осідає. Існує спосіб руйнування клейковини шляхом ферментації борошняної суспензії.

-Бульбові крохмалі
Одержують з коренів або бульбових рослин. Бульбові крохмалі відрізняються від зернових, головним чином, тим, що містять більше амілопектину. Вони утворюють більш м'який гель і не мають зерновим смаком.
Прикладами є картопляний крохмаль і тапіока. Тапіока виділяється з коренів юкі, яка також називається маніока або кассава. Тапіока продається у вигляді порошку, а також у вигляді гранул.
При виділення крохмалю з бульб їх необхідно добре очистити і перетворити в рідке пюре, яке потім проціджують для видалення клітковини. Знаходиться у зваженому стані крохмаль, пройшовши через сито, багаторазово промивають і відокремлюють на центрифузі.

- Миттєві крохмалі (попередньо жельовані)
При виробництві такого крохмалю крахмальное молочко обробляється на нагрітих вальцях, виконують як теплову обробку, так і сушку.
Миттєві крохмалі не потребують нагріванні для желювання, більшість не ушкоджуються, якщо їх нагрівати. Вони ідеально підходять для продуктів, які не можна нагрівати. Наприклад яскравий зелений колір і делікатний смак кулі і ківі не ушкоджуються, коли використовують для загущення миттєвий крохмаль.
Ці крохмалі легко використовувати. Тому вони ідеальні для загущення соусу в останню хвилину, наприклад, для ресторанних десертів.
Цей крохмаль дорожчий, ніж звичайний і їм не можна замінити звичайний крохмаль, так як він володіє своїми специфічними властивостями.
Ці крохмалі швидко вбирають вологу і стають пастоподібними. Вони широко застосовуються в виробництві різних видів харчових продуктів швидкого приготування.

-Модифіковані крохмалі - це крохмалі, які перетерплюють хімічні зміни для отримання певних властивостей.
Речовина під назвою «модифікований крохмаль» не має ніякого відношення до генетично модифікованих продуктів. Це звичайний крохмаль з добавками, необхідними для певних цілей. Наприклад, крохмаль з желатином утворює желе. А від генетично модифікованого крохмалю не може бути в принципі. І ось чому. Припустимо, що крохмаль, який входить до складу купленого нами десерту, отримали з кукурудзи. Уявімо також, що ця кукурудза генетично модифікована. Тоді отримані від неї зерно, борошно, крупа і силос теж будуть генетично модифікованими, оскільки містять ДНК даної кукурудзи. Крохмаль ж не містить ДНК, в ньому немає клітин або частин все тієї ж кукурудзи, немає генів. Глюкозу синтезують всі рослини, її смак і склад не змінюються. Як у хімії, формула речовини не змінюється від способу отримання. І отруйний золотарник, і солодкий виноград виробляють одну і ту ж глюкозу. Щоб зручніше було зберігати, організм і створює полімер – крохмаль. Рослини зазвичай його запасають у бульбах, коренях, постачають їм насіння. Людина може синтезувати крохмаль з глюкози, але набагато вигідніше отримувати його з культур, багатих крохмалем: картоплі, кукурудзи, пшениці, рису.

Види модифікованого крохмалю:
1. Киплячий крохмаль – кукурудзяний крохмаль, розм'якшений шляхом обробки розведеним розчином кислоти. У 0.5% розчині сірчаної або соляної кислоти при 52С розводять суспензія рідкої крохмальної кашки і витримують протягом 12год. Такі киплячі крохмалі класифікують за плинності – чим нижче рн і чим більше час обробки, тим крохмаль виходить більш рідкі.
Оброблені кислотою крохмалі нейтралізують, відокремлюють фільтруванням і висушують.
На початку, при змішуванні з водою і нагріванні, киплячі крохмалі не набухають і не загустевают; вони особливо підходять для виробництва рахат-лукуму і жувальних цукерок.
2. Окислені крохмалі Технологія виробництва цього виду крохмалів схожа з процесом приготування киплячого крохмалю, але при цьому замість кислоти використовують гіпохлорит натрію, що надає певний вплив на молекулярну структуру крохмалю, забезпечуючи більшу опірність клейстеризації. З такого крохмалю отримують прозорі м'які пасти.
3.Зшиті крохмалі Реакція зшивання необхідна для забезпечення стійкості крохмалю при кип'ятінні в складі з низьким pH або у випадках, коли продукт належить нагрівати під тиском.
Реакція зшивання викликається за допомогою обробки крохмальної суспензії такими реагентами, як хлорокис фосфору або оцтовий ангідрид, в результаті чого між окремими молекулами крохмалю утворюються зв'язки. Таким чином посилюються водневі зв'язки і гранули стають більш стійкими до розщеплення.
Завдяки зшивання крохмальний гель менше пошкоджується механічними впливами. Натуральний крохмаль, набряклий при нагріванні, під час перемішування легко розбивається на дрібні частинки, в результаті чого втрачається в'язкість, що викликає певні складнощі, коли крохмаль використовується як загусник для начинок і паст. Заданим чином проведена реакція зшивання дозволяє складу зберігати в'язкість, що особливо корисно при приготуванні салатних заправок. В кондитерській справі такий крохмаль може використовуватися для виробництва шоколадних паст, лікерних корпусів шоколадного асорті, а також для деяких лікерів, коли потрібно в'язкість і незмінна плинність.
Зшивання крохмалю не чинить на амилозу в його складі впливу, що запобігає подальше желювання. В цих випадках реакція зшивання проводиться з крохмалями, що не містять амілози.
При використанні у складі замороживаемых продуктів колоїдні розчини із зшитого крохмалю найчастіше втрачають прозорість і в деякій мірі зневоднюються. Щоб уникнути цього проводять реакцію, в результаті якої частина гідроксильних груп молекули крохмалю перетворюється на ацетил - або фосфатні групи, які запобігають лінійне будова ланцюжків і надають складу більшу стабільність при заморожуванні і розморожуванні.

Процес клейстеризації крохмалю.

Так як молекули крохмалю щільно упаковані певним чином крохмальних гранулах, то, коли гранули поміщаються в холодну моду, молекули крохмалю всередині гранули притягують воду і набухають. Якщо воду нагріти, то крохмальні гранули піддаються незворотного процесу клейстеризації.
Клейстеризація – руйнування кристалічної структури крохмальних гранул і набухання цих гранул, викликане припливом води всередину гранули. Великі гранули зазвичай клейстеризуются першими, маленькі гранули для повної абсорбції води і набухання вимагають часу.

Розрізняють 4 стадії клейстеризації:
1. Набухання Перша стадія відбувається при температурі 35-40С. Набухання характеризується утворенням дрібних поглиблень і тріщин. Вода, що надходить всередину зерен, розчиняє деяку кількість полісахаридів. Частина з них (амілоза) переходять із зерен. Температура, при якій це спостерігається називають температурою клейстеризації.
2. Розбухання крохмальних зерен Відбувається при температурі 45-65С і характеризується перетворенням крохмальних зерен в драглисті бульбашки. Суспензія перетворюється у клейстер – дисперсію, що складається з набряклих крохмальних зерен і розчинених у воді полісахаридів (амілоза). Значно зростає в'язкість системи.
3. Розбухання крохмальних бульбашок Відбувається при температурі 60-80 С і характеризується розпадом великих бульбашок на дрібні. Шарувату будову зникає. Обсяг різко збільшується до 1000%, що є наслідком розриву зв'язків між макромолекулами полісахаридів та їх гідратації. Частина полісахаридів розчиняється і залишається в підмережі крохмального зерна, а частина (гол. чином, амілоза) – дифундує в навколишнє середовище. В'язкість клейстеру значно зростає.
4. Розпад крохмальних бульбашок Починається при температурі 80-100С, характеризується диспергуванням (руйнуванням) крохмального речовини до колоїдного стану. Процес йде тим інтенсивніше, чим вище температура і триваліша нагрівання. Вважається, що в'язкість клейстерів при нагріванні пояснюється не набуханням зерен крохмалю, а властивостями витягується з них водорозчинної фракції, що утворює у розчині тривимірну сітку і утримуючу більше вологи, ніж набряклі крохмальні зерна.

Консистенція готового кулінарного виробу з крохмаль-містить сировини залежить від співвідношення крохмаль:вода. Крохмаль у вигляді клейстеру знаходиться в таких кулінарних виробах як рідкі киселі, соуси, супи-пюре, концентрація крохмалю в яких становить 2-5%.
У всіх інших кулінарних виробах крохмаль і вода знаходяться в співвідношенні від 1:2 до 1:5, тому крохмаль утворює гелеподібні або студнеобразные системи значною в'язкості. Це спостерігається при варінні картоплі, круп, бобових і макаронних виробів. Пояснюється це тим, що крохмальні зерна набухають всередині клітини, поглинаючи порівняно невелика кількість води по відношенню до своєї маси. Так в картоплі 3-4х кратну кількість води, тому набухати необмежено крохмальні зерна не можуть. Всередині клітини крохмальні зерна тісно стикаються один з одним, накладаються один на одного, а полісахариди, витягнуті з зерна водою, скріплюють систему і вона набуває певну міцність. При охолодженні міцність системи зростає.
У виробах з тіста крохмаль ще менш вільний, співвідношення крохмаль:вода становить 1:0.7 або 1:0.8. Недостатня кількість вологи дозволяє крохмальним зернам при підвищенні температури зберігати свою форму і структуру, тобто мова йде про обмеженому набуханні крохмальних полісахаридів.
Багато факторів впливають на клейстеризацию крохмалю. Чим вище температура, тим довше потрібно крохмалю клейстерізоваться і більше вірогідність не доварити крохмаль. Чим нижче температура клейстеризації, тим менше потрібно крохмалю часу клейстерізоваться і більше вірогідність переварити крохмаль.
На температуру клейстеризації впливають наступні фактори:
- тип крохмалю
Кожен тип крохмалю має свій оптимум нагрівання, при якому відбувається потрібна клейстеризація. Потрібно враховувати модифікований це крохмаль або звичайний. Коли приготування займає багато часу, бульбові крохмалі стають дуже сильними по текстурі. Соус в цьому випадку потрібно переробити, або ж треба використовувати модифікований крохмаль.
- кількість пом'якшувачів, цукру та жирів
Цукор і жири уповільнюють швидкість абсорбування води крохмальними гранулами. Чим повільніше вони вбирають воду, тим більше часу буде потрібно для клейстеризації. Фактично, якщо цукру міститься достатня кількість, що він запобігає клейстеризацию (желювання) крохмалю, і таким чином надає м'якість випічці.
-кількість кислоти
Кислота гідролізує великі молекули крохмалю в маленькі, зменшуючи їх здатність загущати. Кислота також руйнує крохмальні гранули, тому вони клейтеризуются швидко і легко. Тобто, якщо є достатня кількість кислоти, то клестеризацию буде відбуватися так швидко, що крохмальна суміш взагалі не загусне.

Ретроградация  

Це типова форма переходу розчинених крохмальних полісахаридів в нерозчинну форму в результаті їх агрегації при охолодженні і зберіганні продукції.
У кулінарних виробах ретроградация викликає погіршення їх якості. Крохмальний гель втрачає еластичність, стає більш щільним, твердим; відбувається відділення вологи. У хлібобулочних виробах це призводить до черствлению, в каші і киселі – до розшарування системи з виділенням вологи.
Пояснити ретроградацию можна нестійкістю крохмальних полісахаридів в розчині, особливо амілози. Якщо ретроградация йде без видимого утворення осаду, то вважається, що амілоза допомогою водневих зв'язків з'єднується з амилопектином. Такий процес звернемо. Якщо ж процес йде як самоагрегация амілози, то утворюються нерозчинні комплекси.
Ретроградация амілози протікає в декілька стадій: спочатку довільно скручені спіралі амилозных ланцюгів витягуються, після цього вони втрачають гідратну оболонку і розташовуються один біля іншого. Між гідроксильними групами, розташованими на близькій відстані, виникають водневі зв'язки. Зв'язування таким чином великого числа молекул призводить до утворення видимих пластівців.
В крохмальному клейстері ретроградації піддається, в основному, амілоза. Глибина процесу залежить від температури, концентрації, наявності добавок, природи крохмалю, часу.
Амілопектин ретроградирует повільніше і в меншій мірі, ніж амілоза.
Підвищення температури стримують процес ретроградації.
Концентрація сприяє ретроградації.
Чим вища в'язкість, тим сильніше ретроградация.
Ретроградация крохмалю пшениці йде швидше, ніж крохмалю інших круп'яних культур.
Час сприяє ретроградації.
В процесі ретроградації знижується кількість розчинних речовин і знижується водоутримуюча здатність системи, як мабуть, за рахунок зв'язаної та вільної води, тобто структура грубіше.
Амілопектин використовують для одержання довго не черствеющих або підлягають заморожуванню виробів і страв.
Ретроградация в крохмаловмісних виробах залежить від вологості останніх. Наприклад, у рідких кашах крохмаль ретроградирует швидше, ніж у розсипчастих.
Ретроградация йде практично слідом за клейстеризацией і починається при температурі 70-80С. Ретроградация посилюється, якщо зберігати вироби при кімнатній температурі. Найбільш інтенсивно ретроградация йде в перші 2 години після моменту виготовлення, особливо в пшоняної і гречаної каші. Надалі процес сповільнюється. Дуже інтенсивно ретроградация відбувається тоді, коли вироби зберігають при негативній температурі. Заморожування приводить до утворення комплексів, які навіть при кип'ятінні не розчиняються.
Тому для отримання довго не черствеющих або підлягають заморожуванню виробів і страв використовують амілопектин або модифіковані амилопектиновые крохмалі.

Вибір згущується агента

Для того, щоб вибрати желюючий агент вибрати, потрібно відповісти на наступні питання:
- Наскільки важлива прозорість? Якщо так, важлива, то використовуємо бульбовий крохмаль або модифікований, але не звичайний кукурудзяний. Використовуємо желатин, агар або пектин.
- Чутливий продукт до температури? Якщо так, то використовуємо миттєвий крохмаль або желатин.
- Важливий чистий смак? Якщо так, що бульбовий крохмаль. Краще використовувати желатин або пектин.
- Ви згущуєте продукт з великим вмістом кислоти (лимони, журавлину)? Якщо так, то використовуйте бульбовий крохмаль, краще – модифікований.
- Чи плануєте ви заморожувати продукт? Якщо так, то використовуйте бульбовий крохмаль, а краще – модифікований.
- Яку консистенцію ви хочете отримати? Наприклад віддаєте перевагу ви м'яку консистенцію твердої? Якщо так, то використовуйте бульбовий або кукурудзяний крохмаль і заважайте суміш, коли вона буде остигати.
- Залежить від ціни? Якщо так, то використовуйте кукурудзяний крохмаль, але інші види крохмалю є менш дорогими, ніж інші желюючі агенти.

Властивості і використання крохмалів і камедей:

Кукурудзяний крохмаль.
Властивості: Мутний, коли остигає - блищить;
Щільний, стає гелем при високій концентрації.
Нестабільний при високих температурах, в присутності кислот, при заморожуванні, змішуванні.З часом гель ущільнюється і виділяє вологу. Маскує багато запахи. Висока температура желювання. Використовується: Пудинги, креми для пирогів

Аррорут.
властивості: Помірно мутний, добре блищить. М'який гель, може тягнутися. Відносно стабільний в присутності кислот при нагріванні, перемішуванні і заморожування. Відносно низькі температури желювання. Щодо чистий смак.
Використовується: Фруктові пироги і соуси.

Тапіока.
Властивості: Помірно мутний, добре блищить. М'який гель, може тягнутися. Відносно стабільний в присутності кислот при нагріванні, перемішуванні і заморожування. Відносно низькі температури желювання. Щодо чистий смак. Може бути в гранулах, перлинах, порошку.
Використовується: Фруктові пироги і соуси, пудинг з тапіоки.

Восковидний крохмаль.
Властивості: Помірно мутний. Щільний, але не гель. Відносно стабільний в присутності кислот при нагріванні, перемішуванні і заморожування. Щодо чистий смак. Основа для багатьох модифікованих крохмалів. Зазвичай в немодифікованих вигляді не продається. Модифікований крохмаль високо стабільним в присутності кислот при нагріванні, перемішуванні і заморожування.
Різна температура желювання. Інші властивості в залежності від фірми-виробника.
Використання: Заморожені продукти. Продукти, що містять кислоти.

Миттєвий крохмаль
Властивості: Не потребує нагрівання. Властивості залежать від фірми-виробника.
Використання: Страви, які треба згустити в останню хвилину.
Продукти, які не можна нагрівати.

Борошно.
Властивості: Каламутність. Жовтуватий колір. Щільна. Надає смак.
Використання: Заварний крем (pastry). Домашні начинки для пирогів.

Желатин.
Властивості: Висока прозорість. Блищить. Формує твердий гель.
Тане в роті і при кімнатній температурі.Чистий смак. Продається в порошку і в листах.
Використання: Десерти з желатином. Стабілізує збиті вершки.
Тягнуться цукерки.

Агар.
Властивості: Щодо мутний. Формує дуже щільний гель. Стабільний при кімнатній температурі і в роті. Використовується в аркушах, порошку.
Використовується як замінник желатину.

Пектин.
Властивості:Каламутність. Жовтуватий колір. Загущувач або желе утворювач?. Чистий смак. Зазвичай вимагає наявність кислоти і цукор.
Використовується: Ягідні, джеми, желе, начинки. Глазурі. Желейні цукерки.

Стаття доповнюється. Правки і доповнення вітаються.