Крахмальные зерна нерастворимы в холодной воде, а в горячей сильно разбухают, причем слоистость исчезает; при дальнейшем нагревании зерна превращаются в так называемый клейстер. Еще быстрее разбухают зерна в слабых растворах едких щелочей (например, едкого кали или натра); при этом слоистость сначала выступает явственнее, нежели была прежде, но потом скоро совершенно исчезает. От действия раствора йода (обыкновенно применяют раствор йода в йодистом кали - так называемый йод-йод-кали, условно обозначаемый JJK.) крахмальные зерна синеют. По реакции с йодом можно судить (до известной степени) также и о количестве крахмала, напр. в листьях (йодная проба Сакса). Для этого сначала из листьев извлекают хлорофилл, а затем действуют йодом. Если в листьях нет крахмала, то они принимают светлую буровато-желтую окраску, листья же богатые крахмалом (например, листья многих наших двудольных растений летом под вечер) становятся от йода черными, как уголь. При среднем содержании крахмала и окраска получается средняя. Чтобы обнаружить в растительных органах присутствие небольшого количества крахмала, извлекают хлорофилл спиртом, а потом действуют концентрированным водным раствором хлоралгидрата, содержащим немного йода. От хлоралгидрата крахмальные зерна сильно разбухают, а белковые тела, которые могли бы своей желто-бурой окраской (от йода) маскировать голубую окраску крахмала, разрушаются. По химическому составу (С6Н10О5)n крахмальные зерна представляют углевод, весьма близкий к клетчатке (целлюлозе). Прежде, следуя Карлу Негели, принимали, что крахмальное зерно состоит собственно из целлюлозы, образующей так называемый скелет крахмального зерна, и гранулезы которая одна только способна синеть от йода. Впоследствии Вальтер Негели (сын К. Негели) показал, что “скелет” встречается лишь у химически изменившихся от слабых кислот зерен и состоит из амилодекстрина, гранулеза же вещество, сохранившее реакции крахмала). При дальнейшем действии кислоты вся масса зерна превращается в смесь декстрина и сахара. Для суждения о строении К. зерна особенное значение имеют первые фазы растворения зерна под влиянием диастаза; они протекают не вполне одинаково у различных сортов крахмальных зерен, о чем крахмальные зерна образуются только в живых клетках. Мертвые элементы, например, в древесине сосуды или трахеиды, потерявшие живое содержимое (протоплазму и клеточное ядро), теряют вместе с тем и способность образовать крахмал. Кроме того, крахмальные зерна возникают не прямо в массе протоплазмы, а в особых плазматических тельцах, так называемых пластидах или лейцитах. В зеленых хлорофиллоносных клетках крахмальные зерна образуются в хлоропластах: в хлорофилльных зернах или в образованиях, им по функции соответствующих, у водорослей центрами, очагами образования крахмальных зерен в хлоропласте являются маленькие белковые тельца - пиреноиды, имеющие иногда явственно кристаллическую форму. В бесцветных тканях, в глубине клубней, луковиц, корневищ и т. п. крахмальные зерна возникают также в специальных плазматических шариках, которые сначала были названы Шимпером “крахмалообразователями”, а потом получили название лейкопластов. Маленькие зерна совершенно заключены внутри лейкопластов; у крупных уже эксцентрически-слоистых зерен лейкопласт является только маленьким придатком, сидящим на более удаленном от ядра конце зерна.
Рис.3 Лейкопласты с зернами крахмала из надземного клубня Phajus grandifolius. A, C, D и Е -- сбоку; В -- сверху. Увелич. 540.
Вообще, если зерно залагается в центре лейкопласта, то оно со всех сторон питается равномерно и выходит концентрически-слоистым, если же оно залагается близ его края, то питается с одной стороны гораздо сильнее, нежели с другой и вырастает эксцентрически-слоистым (ср. рис. лейкопластов Phajus grandifolius). Когда зерно вполне вырастет, то остаток лейкопласта совсем исчезает и зерно оказывается лежащим в массе протоплазмы. Возможно, что в некоторых случаях крахмалье зерна образуются и прямо (Бельцунг), в вакуолях протоплазмы (“зародышевый крахмал”). Допустив возникновение крахмальные зерна так или иначе, требуется еще уяснить особенно происхождение их характерной слоистости. Первоначально (годов с 30-х, начиная) полагали, что на ядро зерна постепенно отлагается с поверхности крахмальное вещество слоями. В конце пятидесятых годов эту теорию наслоения или аппозиции (appositio) сменила теория внедрения или интуссусцепции (intussusceptio), подробно разработанная К. Негели; в крахмальных зернах из воспринимаемого ими из окружающей среды крахмалообразовательного вещества образуются очень маленькие частички - “мицеллы” крахмального вещества, из коих каждая, однако, представляет целый комплекс химических молекул. Путем внедрения таких частичек между прежними и разрастаются крахмальные зерна. Слоистость же происходит лишь впоследствии через внутреннюю дифференцировку первоначального гомогенного вещества зерна: по мере возрастания, последнее постепенно дифференцируется на плотные и мягкие слои. В пользу теории Негели говорит особенно то, что ядро зерна всегда мягкое, а самый наружный слой всегда плотный, в то время как маленькие молодые зернышки всегда состоят из плотного вещества. Кроме того, часто наблюдаемое появление при разрастании зерен радиальных трещин лучше согласуется с теорией внедрения. Тем не менее, в последнее время (с конца 70-х годов) снова стали раздаваться голоса в пользу старой теории наслоения, так что некоторые стороны воззрения Негели несомненно должны быть изменены. Так образование сложных и полусложных зерен происходит обыкновенно через срастание отдельных зернышек (Шимпер), а не через внутреннюю дифференцировку простых зерен. (14, 16)
1.6 Продукты детского лечебного питания на основе крахмала и крахмалсодержащего сырья
Во ВНИИ крахмалопродуктов ведутся исследования по созданию малобелковых лечебных продуктов питания для детей с наследственным нарушением аминокислотного обмена, больных фенилкетонурией и страдающих почечными заболеваниями, которым необходима диета с резким ограничением белка. Из всех содержащихся в белке аминокислот опасность для здоровья больного фенилкетонурией ребенка представляет накапливающийся в крови фенилаланин, содержание именно его в ежедневном рационе должно составлять не более 2 %.
При заболеваниях фенилкетонурией в случае отсутствия специальных малобелковых продуктов питания у ребенка от рождения до 10-12 лет происходит существенное нарушение психики, задерживаются его рост, умственное развитие.
Разработка технологий малобелковых продуктов проводится в сотрудничестве с Научным центром здоровья детей РАМН и Генетическим центром неонатального скрининга Минздравсоцразвития РФ.
Цель исследований - создание продуктов не только с заданным химическим составом, но и с требуемыми органолептическими свойствами, близкими к свойствам традиционных пищевых продуктов.
Технологии малобелковых продуктов на основе кукурузного крахмала с применением термовлагомеханической обработки обеспечивают разрушение крахмальных зерен и образование новой структуры полисахаридов и, соответственно, новых продуктов, которые обладают способностью интенсивно набухать и растворяться в горячей воде.
Обогащение малобелковых продуктов витаминами (13-каротин, витамины С и Е) и минеральными добавками значительно повышает эффективность их применения в детском лечебном питании. Установлено оптимальное их содержание в продуктах (мг/100 г): кальций - 200, фосфор - 100, в-каротин - 7, витамин С - 3, витамин Е - 13.
Для детей, больных целиакией, которая характеризуется повреждением слизистой оболочки глютеном пшеницы, ржи, ячменя, разработаны рецептуры малобелковых продуктов на основе картофельного и кукурузного крахмала с добавлением сывороточных белков. Влаготермомеханическая обработка крахмаломолочной суспензии на вальцовой сушилке контактного типа обеспечивает однородность продукта, создавая связь крахмала с сывороткой и заданный углеводно-белковый состав продукта.
В условиях опытного производства института выработана опытная партия малобелковой смеси на крахмаломолочной основе для выпечки.
Опытная партия смеси прошла клиническую апробацию во Всероссийском генетическом центре неонатального скрининга, где крахмальные продукты на молочной основе получили высокую дегустационную оценку. Новый вид продукта значительно расширяет ассортимент малобелковых блюд, особенно для детей дошкольного и младшего школьного возраста.
К малобелковым продуктам детского питания относится также разработанный во ВНИИ крахмалопродуктов продукт - глюкозная помадка на основе глюкозы и водных растворов лекарственного растительного сырья и плодово-ягодных соков. Наличие высокой гигроскопичности у компонентов, вводимых в состав рецептуры глюкозной помадки, играет важную роль для поддержания влагоудерживающей способности продукта при хранении. Включение фруктозы в рецептуру глюкозной помадки позволило повысить ее сладость.
Глюкозная помадка применяется в качестве высокопитательного продукта с витаминной и иммуностимулирующей активностью. Разработаны рецептуры, утверждена нормативная документация на глюкозную помадку с клюквой, облепихой, черникой, черной смородиной, боярышником, шиповником и эхинацеей.
На производственной базе ВНИИ крахмалопродуктов организован выпуск глюкозной помадки и малобелковых продуктов питания в виде крахмальной крупы «Саго», набухающего крахмала для приготовления пудингов, киселей, муссов, галушек; крахмальной вермишели, лапши; крахмального полуфабриката (набора) для выпечки хлеба, кексов, оладьев, крахмальных закусочных гранул «Снежок».
На детей, больных фенилкетонурией, ведется адресная картотека, насчитывающая около 3000 детей России и стран СНГ, осуществляется отправка посылок с указанными продуктами.
Таблица 1 « состав малобелковых продуктов на крахмаломолочной основе »
|
Показатели |
Компонент смеси |
Смеси для выпечки |
||
|
Крахмал кукурузный |
Подсырная Сыворотка сухая |
|||
|
Протеин, % |
0,6 |
12,8 |
1,9 |
|
|
Жир, % |
0,7 |
1,6 |
1,0 |
|
|
Углеводы, % |
98,3 |
70,0 |
90,5 |
|
|
Минеральные вещества, % |
0,2 |
0,74 |
0,45 |
|
|
Влажность, % |
13,0 |
3,0 |
10,5 |
|
|
Энергетическая ценность, ккал |
384,0 |
332,4 |
381,0 |
Адаптированные продукты питания детей грудного возраста должны характеризоваться кислотностью и осмолярностью, свойственными грудному молоку, и приближаться к нему по соотношению питательных веществ, аминокислотному, углеводному составу, а также по качественному и количественному набору витаминов и минеральных веществ.
Одни из важнейших пищевых веществ в питании ребенка - углеводы, потребность в которых в 3-4 раза превышает потребность в белках и жирах.
В связи с широким использованием заменителей женского молока в питании детей раннего возраста проблема создания высококачественного углеводного компонента в этих смесях весьма актуальна.
Во ВНИИ крахмалопродуктов разработана технология мальтодекстринов. которые получают путем частичного гидролиза крахмала с применением биологических катализаторов - ферментных препаратов.
Технология мальтодекстринов предусматривает частичный гидролиз кукурузного крахмала, содержащего не более 0,5 % белка в качестве примеси, и включает следующие технологические операции.
Крахмальная суспензия концентрацией 25-30 % СВ обрабатывается ферментными препаратами бактериальной альфа-амилазы при 85 °С с двукратным дозированием и промежуточной термообработкой при 125 - 130 °С. Затем гидролизат подвергают очистке фильтрованием для удаления жиробелковых примесей последующим обесцвечиванием с помощью активного древесного порошкообразного угля и далее распылительной сушке.
Применение высокоочищенных амилолитических ферментных препаратов грибной альфа-амилазы позволило усовершенствовать технологию производства мальтодекстринов, при которой процесс декстринизации разжиженного крахмала проводится в более мягких температурных условиях (55-60 °С), что обеспечивает получение более прозрачных растворов мальтодекстринов с пониженной цветностью.
Мальтодекстрины с содержанием редуцирующих веществ (РВ) 15-20 % широко используются для приготовления лечебных смесей для детей, страдающих лактазной недостаточностью, а также для искусственного и смешанного литания здоровых детей.
Мальтодекстрины представляют собой белый порошкообразный продукт, с содержанием влаги 3-5 %, хорошо растворимый в воде, слегка сладкого вкуса, без запаха. Применение мальтодекстринов с РВ 15-20 % в приготовлении сухих смесей для детского питания с физиологической точки зрения не приводит к нарушениям углеводного и липидного обмена, всасывание моносахаридов происходит постепенно, дифференцированно по времени, уровень сахара в крови не превышает 30 % от исходного уровня.
Разработана также технология низкосахаренной патоки с содержанием РВ 27-34 %, предназначенной для корректировки углеводного состава при выработке широкого ассортимента сухих и жидких молочных продуктов для детского и диетического питания. Разработано аппаратурное оформление этого производства. Низкоосахаренная патока производится в сиропообразном виде с массовой долей сухих веществ 78-80 % и порошкообразном виде с массовой долей влаги 3-5 %. В табл. 2 показан углеводный состав этих продуктов.
При разработке адаптированных продуктов детского и профилактического питания, а также продуктов с повышенным содержанием белка часто
Возникают трудности поиска растворимых белковых компонентов при использовании их в указанных продуктах.
Во ВНИИ крахмалопродуктов разработана технология углеводнобелкового концентрата из муки злаковых культуронизкой степени расщепления с сохранением в них целого комплекса полезных веществ.