Амилопектин что это такое

Амилопектин что это такое

В мировом земледелии кукуруза занимает третье место и возделывается в основном как зерновая культура на нужды животноводства и продовольствия. Зерно кукурузы характеризуется высоким содержанием крахмала в зерне и может использоваться в том числе и как сырье для крахмальной промышленности. Так, с 2007 г. более 50 % всех продаж крахмала в мире приходилось на кукурузный крахмал, опережая продажи маниокового (тапиокового) крахмала, который занимает на мировом рынке чуть более 30 % и картофельного крахмала, чья доля превышает 7 % общемирового. В России производство крахмала в основном происходит за счет кукурузного зерна и составляет 80 % [1–3]. При этом используются высокоурожайные гибриды кукурузы зубовидных или полузубовидных подвидов. Крахмал обычной кукурузы состоит примерно на 72 % из амилопектина и на 28 % из амилозы. Содержание амилозы контролируется рецессивными генами ae, а амилопектинового крахмала, который имеет разветвленную структуру полимерной цепи крахмала, генами wx. В генотипах кукурузы с гомозиготным состоянием генов waxy (wxwx) при созревании зерновки формируется 100 % амилопектина. Эта особенность восковидной кукурузы и характеризует ценность физико-химических качеств зерна и крахмала, а также то, что товаропроизводителям нет необходимости в проведении дополнительных технологических операций и финансовых затрат на разделение амилопектинового и амилозного крахмалов. Кроме того, гидролизованный оксиэтилированный амилопектиновый крахмал, служит сырьем для получения противошокового кровезаменителя, предназначенного в качестве плазмозамещающего средства при травмах, ожогах, острой потере крови при операциях и в других случаях. Этот препарат может быть использован как плазмозаменитель в искусственной крови [4]. Мука из восковидной кукурузы используется в смесях для быстрого приготовления пудингов, производства клея и других промышленных продуктов, для которых требуется крахмал с разветвленной цепью. Амилопектиновый крахмал превосходит по своим качествам обычные крахмалы. Особенностью амилопектинового крахмала являются чистота и прозрачность клейстера, высокая вязкость и устойчивость при хранении. Он входит в состав пищевых продуктов, детского и лечебного питания, в качестве отличного загустителя и стабилизатора.

Отметим, что в настоящее время зерно восковидной кукурузы завозится из-за рубежа, поскольку отечественная селекция не создает гибридов восковидной кукурузы. В Государственном Реестре селекционных достижений, допущенных к использованию в 2017 г., нет отечественных гибридов, которые могли бы обеспечить крахмальные заводы России высококачественным сырьем для производства амилопектина. Более того, генофонд восковидной кукурузы РФ, хранящийся в коллекции ВИР, насчитывает незначительное количество (около 100 образцов) восковидной кукурузы, которые представлены лишь местными сортами, полученными из стран Юго-Восточной Азии еще в середине прошлого столетия [5]. Зерно восковидной кукурузы чаще всего уступает по размеру зерну обычной кукурузы и гибриды и сорта менее урожайны, но по качеству и стоимости крахмала – значительно опережает их. В связи с вышеизложенным создание отечественных высокоурожайных гибридов восковидной кукурузы с повышенным содержанием амилопектинового крахмала в зерне актуально и является практически не разработанным, новым направлением отечественной селекции.

Цель исследований: оценка селекционной ценности линий восковидной кукурузы из коллекции ВИР в гибридных комбинациях для определения их ресурсного потенциала в производстве амилопектина.

Материалы и методы исследования

В качестве исходного материала для исследований служили 11 линий восковидной кукурузы коллекции ВИР, гомозиготных по гену wx. Агротехника заключалась в проведении осенней обработки почвы в виде лущения стерни озимой пшеницы в двух направлениях, внесения удобрений (N170P170K120 кг д.в. на 1 га), вспашки на глубину 25–27 см с последующим ее дискованием. Весной до всходов кукурузы внесен почвенный гербицид Мерлин в дозе 0,13 кг/га. Посев проводили вручную с шириной междурядий 0,7 м. Густоту стояния формировали в фазе 4–5 листьев из расчета 60 тыс. раст/га. Гибридизацию проводили по диаллельной схеме. Полученные гибриды испытывали по типу контрольного питомника в трехкратной повторности на двухрядковых делянках площадью 7,84 м2. Гибриды были разделены на блоки по 17–19 номеров. Внутри блоков номера размещали рендомизированно. В качестве стандарта был использован среднеспелый гибрид РИК 340 МВ (ФАО 350), который был наиболее близок по группе спелости к испытанным экспериментальным гибридам восковидной кукурузы.

Фенологические наблюдения, измерения и учеты проводили по Методическим указаниям ВИР «Изучение и поддержание образцов коллекции кукурузы» [6]. Химические анализы проводились общепринятыми методами с использованием «Методических рекомендаций по оценке качества зерна» [7]. Изучение поражаемости растений вредителями и болезнями проводили на естественном фоне, без применения искусственного заражения. Дисперсионный анализ проведен по методике Б.А. Доспехова [8].

Результаты исследования и их обсуждение

Коллекция линий восковидной кукурузы ВИР насчитывает не более 100 образцов из которых были выделены 11 образцов гомозиготных по гену wx и характеризующихся высоким содержанием каротиноидов белка и масла в зерне (рис. 1), эректоидным расположением листьев на стебле и склонностью к многопочатковости (рис. 2), высокой комбинационной способностью (рис. 3). В первую очередь для селекционера важно проводить тщательный подбор гибридов, гомозиготных по генам wx, возделывание этих гибридов и их родительских форм в условиях пространственной изоляции от источников доминантных генов Wx, а также включение в геном восковидной кукурузы источников высокого содержания белка и масла с учетом повышенного содержания в них незаменимых аминокислот и жирных кислот соответственно. В комплексе все эти компоненты влияют как на выход амилопектина, так и на качество побочной продукции в виде кормовых добавок [9].

Рис. 1. Поперечные срезы початков восковидной кукурузы с высоким содержанием белка, масла и каротиноидов в зерне

Рис. 2. Линии восковидной кукурузы с эректоидным расположением листьев на стебле и склонностью к многопочатковости

Рис. 3. Початки родительских линий восковидной кукурузы и их гибридов

Значения урожая зерна и сбор крахмала в гибридах восковидной кукурузы, выделившихся по годам исследований, 2007–2009 гг.

Источник

ГК «Униконс»

Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.

«Антисептики Септоцил»

Септоцил. Бытовая химия, антисептики.

«Петритест»

Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.

«АльтерСтарт»

Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.

ВНИМАНИЕ: Уважаемые клиенты и дистрибьюторы!

1.2. Углеводные компоненты

Углеводами (сахарами, сахаридами) называется обширная группа гидроксикарбонильных соединений, входящих в состав всех живых организмов [130]. Углеводы составляют три четверти биологических веществ и примерно 60-80% калорийно­сти пищевого рациона [85]. Функции углеводов в живых организмах чрезвычайно многообразны. В растениях моносахариды являются первичными продуктами фо­тосинтеза и служат исходными соединениями для биосинтеза гликозидов и поли­сахаридов, а также других классов веществ (аминокислот, жирных кислот, фенолов и др.). Углеводы запасаются в тканях растениий в виде крахмала, животных, бак­терий и грибов в виде гликогена, создавая энергетический резерв. В виде глико­зидов в растениях и животных осуществляется транспорт различных метаболитов. Полисахариды и более сложные углеводсодержащие полимеры выполняют в живых организмах опорные функции. Они способствуют поддержанию водного баланса и избирательной ионной проницаемости клеток. Особенно важна роль сложных углеводов в образовании клеточных поверхностей и мембран и придании им спе­цифических свойств [130].Термин «углеводы» возник потому, что первые идентифицированные углеводы по составу отвечали формуле С_т(Н₂0)_Л (углерод + вода). Впоследствии были обна­ружены природные углеводы с другим элементным составом, но название сохрани­лось.

Углеводы принято делить на моно-, олиго- и полисахариды. Моносахариды яв­ляются простейшими сахаридами, из которых состоят молекулы олигосахаридов (от двух до 10 моносахаридных остатков) и полисахаридов (более 10 моносахаридных остатков).

Молекулы моносахаридов (моносахаров) содержат гидроксильные группы и альдегидную группу (альдозы) или кетогруппу (кетозы). Большинство моносаха­ридов содержит 5 или 6 атомов углерода. В природе свободные моносахариды, за исключением D-глюкозы (виноградного сахара) и D-фруктозы (фруктового сахара), встречаются редко. Моносахариды представляют собой сладкие белые порошки, хорошо растворимые в воде.

В присутствии кислот или ферментов полисахариды подвергаются частичному гидролизу с образованием смесей полисахаридов с меньшей молекулярной массой, олигосахаридов и моносахаридов (декстрины, глюкозные сиропы (крахмальная па­тока), мальтодекстрины и т. п.). В результате полного гидролиза полисахариды рас­щепляются до моносахаров. Полисахариды подразделяются на гомополисахариды, состоящие из одинаковых мономеров (например, крахмал), и гетерополисахариды, содержащие в своем составе разные мономеры (например, галактоманнаны).

Углеводы являются главным источником энергии для организма человека. При биологическом окислении 1 г углевода выделяется 4 ккал энергии. Углеводы играют и пластическую роль, составляя 1% от общей массы тела человека. В виде полиса­харида гликогена они содержатся в мышцах, нервной ткани, печени. Накопленным в печени гликогеном в значительной мере определяется выполнение ею барьерной (детоксицирующей) функции. Углеводные запасы человека очень ограничены. При интенсивной работе они быстро истощаются, поэтому углеводы должны поступать в организм с пищей ежедневно. Суточная потребность человека в углеводах состав­ляет 400-500 г [85].

Функциональные свойства углеводов определяются их молекулярной массой. Чем она выше, тем хуже растворим углевод в воде, тем более вязкие растворы (клейстеры) он образует и тем меньше его сладость.

Технологические функции моно- и олигосахаридов в пищевых продуктах за­ключаются в придании им сладкого вкуса, образовании продуктов неферментатив­ного потемнения и пищевого аромата, связывании воды и ароматических веществ. По степени гигроскопичности основные моно- и дисахариды можно расположить в следующем порядке [85]:

Технологические функции полисахаридов в пищевых продуктах заключаются, главным образом, в создании определенной текстуры и структуры продукта. Эти вещества обеспечивают твердость, хрупкость, плотность, вязкость, липкость, гелеобразование, ощущения во рту. От вида и содержания полисахаридов зависит, бу­дет ли продукт мягким или хрупким, набухшим или желеобразным [85]. Все рас­творимые полисахариды образуют в воде растворы различной вязкости. Растворы линейных полисахаридов, как правило, характеризуются большей вязкостью, чем растворы разветвленных полисахаридов той же молекулярной массы. При этом рас­творы (клейстеры) линейных полисахаридов более склонны к ретроградации, чем растворы разветвленных.

Самыми широко и давно используемыми в пищевой промышленности углево­дами являются крахмал и сахар. В кондитерском производстве традиционно при­меняются крахмальная патока (глюкозные сиропы) и инвертный сироп. В гораздо меньших дозировках, но в довольно большом спектре продуктов используются пи­щевые добавки полисахаридной природы (альгинаты Е400-405, агар Е406, пектины Е440, гуарЕ412идр.) [82,105,109]. В последние годы список пищевых ингредиентов углеводной природы пополнили сахаристые крахмалопродукты (мальтодекстрины и декстрины, сухие глюкозные сиропы), все шире применяются фруктоза и лакто­за, растворимые и нерастворимые пищевые волокна (инулин, олигофруктоза, изомальтоолигосахариды, клетчатка и т. п.).

1.2.1. Глюкоза

Рис. 8. Таутомерные формы глюкозы [130]

Биосинтез D-глюкозы осуществляется в живых клетках под действием фермен­тов. В промышленности глюкозу получают кислотным или ферментативным гидро­лизом картофельного или кукурузного крахмала.

1.2.2. Фруктоза

Фруктоза (фруктовый сахар, левулоза) содержится во фруктах и ягодах, пчели­ном меде. Ее остаток входит в состав многих олигосахаридов (сахарозы, раффинозы и др.) и полисахаридов (инулин и др.) [130].

Фруктоза представляет собой белый порошок без запаха со сладким вкусом (в 1,7-1,8 раза слаще сахарозы), очень хорошо растворимый в воде. Фруктоза явля­ется шестиатомным кетоспиртом С₆0₆Н₁₂ (рис. 9). Молекулярная масса равна 180,2.

Рис. 9. Структурная формула фруктозы (ᵝ-D-фруктопиранозы)

1.2.3. Лактоза

Рис. 10. Структурная формула лактозы

В организме человека лактоза нормализует жизнедеятельность полезной мик­рофлоры кишечника, тормозит в нем процессы брожения. Однако в мире большое количество людей (особенно взрослых) страдает непереносимостью лактозы. Это наследственная особенность организма, вызванная недостаточным количеством фермента лактазы (ᵝ-галактозидазы) в тонком кишечнике. Следствием является неспособность организма расщеплять лактозу, что приводит к расстройствам ки­шечника (вздутию живота, метеоризму, желудочным болям). Для таких людей сов­ременная промышленность производит низколактозные и безлактозные молочные продукты [181].

В промышленности лактоза обычно вырабатывается из сладкой сыворотки кис­лотностью не более 20 °Т и с содержанием лактозы не менее 4,5%, хотя лактозу удов­летворительного качества можно получать и из творожной сыворотки. Применяют один из двух методов: 1) кристаллизацию лактозы из пересыщенных сывороточных сиропов; 2) сушку глубоко очищенной (с использованием мембранных методов) молочной сыворотки.

Фальсификация молочного сахара возможна путем его разбавления сахарозой, декстринами, мальтодекстринами, сухими глюкозными сиропами.

В результате щелочной изомеризации лактоза превращается в лактулозу, моле­кула которой состоит из галактозы и фруктозы. Лактулоза в два раза слаще лактозы и лучше растворима в воде. Она является пребиотиком, не переваривается в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта и способствует развитию бифидобактерий [7].

1.2.4. Сахаристые крахмалопродукты

При нагревании под действием кислот или ферментов крахмальный клейстер гидролизуется [1] с образованием сахаристых крахмалопродуктов, обладающих раз­личной степенью сладости [3]. В процессе гидролиза полисахаридные молекулы амилозы и амилопектина расщепляются до полисахаридов с меньшей молекуляр­ной массой, олиго- и моносахаридов. Подобный процесс встречается в природе. Например, он протекает при выпечке хлеба, производстве кваса и пива [15]. Смеси продуктов гидролиза крахмала, имеющие разный состав, называются сахаристыми крахмалопродуктами. При кислотном гидролизе крахмала состав крахмалопродук­тов зависит от глубины прохождения процесса (рис. 11). При ферментативном гид­ролизе разные комбинации ферментных препаратов (а-амилазы, (ᵝ-амилазы, глюкозоизомеразы и др.) приводят к получению сахаристых крахмалопродуктов с раз­ным составом и свойствами (рис. 12):

Рис. 11. Изменение состава сахаристых крахмалопродуктов при кислотном гидроли­зе крахмала
в зависимости от глубины гидролиза [85]

Помимо традиционных сахаристых крахмалопродуктов, в настоящее время из крахмала, комбинируя различные ферменты, производят широчайший спектр слад­ких веществ: глюкозно-фруктозные и высокофруктозные сиропы, глюкозно-мальтозные и мальтозные сиропы, олигосахариды с заданным составом и характеристи­ками: мальтоолигосахариды, изомальтоолигосахариды, мальтотетраозу, мальтопентаозу, фруктозо-концевые олигосахариды, трегалозу, эритрит [80].

Соответствие российской и европейской классификаций сахаристых крахмалопродуктов [3,4,123]

Мальтодекстрины

Мальтодекстрины представляют собой белые порошки с нейтральным или чуть сладковатым вкусом (10-20% от сладости сахарозы), хорошо растворимые в воде с образованием мутноватых клейких растворов.

Глюкозные эквиваленты мальтодекстринов обычно находятся в пределах от 5 до 20. Наиболее популярны мальтодекстрины с ГЭ 15-20. Мальтодекстрины с низкими и высокими ГЭ имеют различные свойства (табл. 22) [136].

Мальтодекстрины не следует путать с декстринами (пищевая добавка Е1400), также являющимися продуктами частичного расщепления крахмала. Разница меж­ду мальтодекстринами и декстринами заключается в способах их производства, свойствах и применении. Если при получении мальтодекстринов кислотному или ферментативному гидролизу подвергают крахмальную суспензию, то декстрины, получают в результате нагревания сухого или увлажненного крахмала, иногда в при­ сутствии кислоты [105]. Мальтодекстрины дают отрицательный результат в йодном тесте, а декстрины окрашивают йодную бумажку. Те и другие хорошо растворимы в воде. Основной областью применения декстринов является производство клеев и клеящих веществ, в том числе пищевых. В пищевой промышленности декстри­ны применяют в качестве носителей сухих смесей, вкусоароматических добавок, их растворы обычно используют как глянцеватели (покрытия) карамели, драже, жева­тельной резинки и т. д.

Свойства мальтодекстринов с различным ГЭ

Мальтодекстрины используются в пищевой промышленности в целях обеспе­чения энергетической ценности продуктов, формирования их однородной струк­туры, улучшения растворимости и снижения гигроскопичности сухих смесей, для упрощения добавления минорных ингредиентов (красителей, витаминов и т. д.). Особенности свойств мальтодекстринов с различными значениями ГЭ определяют специфические области их использования. Мальтодекстрины с ГЭ 5-10 использу­ются в качестве нейтральных носителей для смесей специй, порошкообразных кра­сителей, вкусоароматических добавок, подсластителей, комплексных добавок для мясо- и рыбопереработки. В прессованных изделиях (бульонные кубики) мальто­декстрины с ГЭ 5-10 используются в качестве связующего. Они способствуют сцеп­лению компонентов при прессовании и хранении. В мороженом мальтодекстрины могут выполнять роль заменителей жира. С помощью мальтодекстринов с ГЭ 15-20 повышают содержание сухих веществ в замороженных полуфабрикатах, соусах и вареных мясных фаршевых изделиях. В результате ускоряется процесс разморажи­вания полуфабрикатов и снижаются потери мясных изделий при термообработке [15,136,149].

Глюкозные сиропы (крахмальная патока)

Глюкозным сиропом (крахмальной патокой, сиропом глюкозы) называется очи­щенный и концентрированный сироп различного углеводного состава, полученный при частичном гидролизе крахмала [3]. Содержание сухих веществ в глюкозных си­ропах обычно составляет 70-78%. Они представляют собой высоковязкие прозрач­ные жидкости от бесцветного до бледно-желтого цвета разных оттенков [4].

Сушкой глюкозных сиропов (крахмальной патоки) получают сухие глюкозные сиропы (сухую крахмальную патоку), которые представляют собой сыпучие белые порошки, хорошо растворимые в воде. Сладость глюкозных сиропов составляет от 60 до 90% от сладости сахарозы. Она напрямую зависит от значения ГЭ: чем он выше, тем слаще сироп.

Крахмальную патоку в РФ давно используют в производстве подавляющего большинства сахарных кондитерских изделий для частичной замены сахара. Это приводит к улучшению их вкуса и увеличению срока годности благодаря замедле­нию кристаллизации сахарозы при хранении. Патока используется в производстве конфетных масс (помадных, желейных, молочных, кремово-сбивных, марципа­новых, ликерных), халвы, ириса, мармеладо-пастильных изделий. В производстве драже патока используется в составе поливочного сиропа.

Глюкозные сиропы применяются в производстве мороженого и замороженных продуктов, в безалкогольных напитках (для модификации вкуса), в хлебопечении (для придания вкуса и аромата, получения золотистой корочки), в молочной про­мышленности (для подслащивания йогуртов и других сладких молочных продуктов). Сухие глюкозные сиропы могут заменять глюкозу в рецептурах колбасных изделий, а также выполнять роль носителя-наполнителя в производстве БАД, продуктов ди­етического (но не диабетического) и лечебного питания, спортивного питания.

Глюкозно-фруктозные сиропы

При воздействии на глюкозные сиропы с высоким содержанием глюкозы фер­ментом глюкозоизомеразой получают глюкозно-фруктозные сиропы [3, 85]. Глюкозно-фруктозным называется сироп, полученный изомеризацией части D-глюкозы в D-фруктозу с содержанием фруктозы не менее 20% и не более 50% от мас­совой доли сухого вещества. Глюкозно-фруктозный сироп, содержащий не менее 50% фруктозы в массовой доле сухого вещества, называется высокофруктозным [3]. Современная технология изготовления глюкозно-фруктозных сиропов при помощи биокатализа может быть реализована также на базе инверсии сахарозы и гидролиза инулинсодержащего сырья. Последний способ позволяет получать глюкозно-фрук­тозные сиропы с содержанием фруктозы до 97% [80].

Традиционный инвертный сироп с успехом можно заменять товарными глюкозно-фруктозными сиропами, стандартизованными по составу, цвету и органолептическим показателям. Ближе всего к инвертному сиропу глюкозно-фруктозные си­ропы с близким процентным содержанием фруктозы и глюкозы (табл. 23). Благода­ря высокому содержанию фруктозы глюкозно-фруктозные сиропы намного слаще сахарозы, они меньше склонны к кристаллизации, хорошо растворимы в воде. Глю­козно-фруктозные сиропы с содержанием фруктозы 55-60% наиболее устойчивы к самопроизвольной кристаллизации даже при 10-15 °С, и их можно хранить без подогрева [80].

Зависимость сладости популярных глюкозно-фруктозных сиропов от их состава [85]

Мальтозные сиропы

Молекула мальтозы (солодового сахара) состоит из двух остатков глюкозы, со­единенных 1 → 4а-гликозидной связью (рис. 13).

Рис. 13. Структурная формула мальтозы

Мальтоза представляет собой белый порошок без запаха со сладким вкусом (примерно 30% от сладости сахарозы), хорошо растворимый в воде, поэтому мальтозные сиропы являются очень популярными ее товарными формами, поскольку даже содержащий 80% сухих веществ такой сироп не кристаллизуется при обычных условиях хранения.

Мальтоза и мальтозные сиропы лучше других Сахаров предотвращают ретроградацию крахмала, позволяя замедлять черствение хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, улучшают структуру и внешний вид выпечки, стабилизи­руют натуральный цвет фруктов и могут препятствовать кристаллизации сахарозы [80]. Кроме того, мальтоза и мальтозные сиропы рекомендуются для производства продуктов детского питания, так как они менее аллергенны, чем глюкоза и саха­роза [80].

1.2.5. Пищевые волокна

Термин «пищевые волокна» имеет достаточно много определений, но наибо­лее кратким и достаточно популярным является их определение как суммы рас­тительных полисахаридов и лигнина, не перевариваемых эндогенными секретами желудочно-кишечного тракта человека [8, 29]. Большинство пищевых волокон не расщепляется в верхнем отделе пищеварительного тракта и поступает в толстый кишечник практически в неизменном виде, улучшая его моторную функцию. Пребиотические пищевые волокна, кроме того, селективно расщепляются бифидобактериями, обеспечивая их активный рост и одновременно подавляя нежелательную и патогенную микрофлору [83].

Пищевые волокна в промышленных масштабах выделяют из растительных источников, богатых волокнами: семян злаков, бобовых, овощей, корнеплодов, фруктов, ягод, цитрусовых, орехов, иногда из древесины, стеблей злаков, трав. При этом используют либо экстракцию из нейтральной, кислой или щелочной среды, либо удаление низкомолекулярных веществ обработкой ферментами, перекисями и т. д. [48].

Пищевые волокна принято делить на растворимые и нерастворимые. Если не­растворимые волокна (клетчатка) оказывают благотворное действие, в основном, на моторику кишечника и функционирование желудочно-кишечного тракта в це­лом, то действие растворимых волокон более широко и включает важнейшие меха­низмы, связанные с профилактикой алиментарно-зависимых заболеваний [29].

Помимо положительного влияния на организм человека пищевые волокна вы­полняют в продуктах важные технологические функции: связывают воду, влияют на реологические и органолептические свойства продуктов, корректируют их тексту­ру и придают необходимую структуру [29]. Среди растворимых пищевых волокон наиболее популярны пищевые добавки полисахаридной природы (гидроколлои­ды): гуаровая Е412, ксантановая Е415 и другие камеди, пектины Е440, альгинаты Е401-405 и т. д. Но эти добавки вводят в состав продуктов в очень низких дози­ровках, которые не позволяют им проявить свойства пищевых волокон. Добавка их в продукт в дозировке, необходимой для реального обогащения его пищевыми волокнами, приведет к недопустимому изменению реологических свойств такого продукта. Поэтому гидроколлоиды больше известны как загустители, стабилизато­ры и гелеобразователи и не являются предметом рассмотрения в данной книге.

Растворимые волокна

Кроме пищевых добавок полисахаридной природы к растворимым волокнам относятся некоторые олигосахариды, получаемые из различных природных источ­ников [80, 112, 118, 134]. В России эти ингредиенты в настоящее время популярны значительно меньше, чем в Европе и США, но стремление к здоровому питанию и потреблению функциональных пищевых продуктов, в том числе содержащих оли­госахариды, постепенно распространяется и в нашей стране.

Олигосахариды не расщепляются в верхнем отделе пищеварительного тракта и поступают в толстый кишечник практически в неизменном виде, улучшая его мо­торику [83, 118, 134, 135]. Они являются пребиотиками, обеспечивая бифидобактериям активный рост и подавляя нежелательную и патогенную микрофлору ки­шечника, в результате чего укрепляется иммунитет. Олигосахариды улучшают пе­ристальтику кишечника, способствуют улучшению липидного обмена, снижению содержания триглицеридов и липопротеинов низкой плотности (способствующих повышению уровня холестерина) в крови, замедляют образование в печени жи­ровых отложений, улучшают действие ферментов печени, снижают риск заболе­вания раком кишечника, улучшают усвоение кальция [83, 134, 135]. Растворимые пищевые волокна характеризуются слабым сладковатым вкусом и усваиваются с выделением 1-2 ккал/г [83, 135]. Благодаря биологически активным свойствам все олигосахариды могут использоваться для обогащения разнообразных продуктов питания растворимыми пищевыми волокнами и придания им полезных свойств. Кроме того, ряд олигосахаридов может влиять на физико-химические и органолептические свойства продукта.

Фруктоолигосахариды

Рис. 14. Молекулы фруктоолигосахаридов [83-85, 118]

Олигофруктоза представляет собой сыпучий порошок белого цвета без запаха со слабым сладким вкусом (30% от сладости сахарозы) [83]. Профиль ее сладости очень близок к профилю сладости сахарозы. Она не оставляет во рту ощущения сухости или песчанистости. Олигофруктоза способна маскировать неприятное по­слевкусие интенсивных подсластителей и резкую сладость фруктозы, смягчать вкус продуктов, изготовленных с подсластителями, максимально приближая его к вкусу продуктов с сахарозой [83, 84]. Олигофруктоза хорошо растворима в воде, при этом она не кристаллизуется и не выпадает в осадок [83].

Галактоолигосахариды

По данным Международной молочной федерации, второе место в мире по объемам производства неперевариваемых олигосахаридов с пребиотическими свойствами занимают галактоолигосахариды (ГОС) [134]. Молекулы галактоолигосахаридов состоят из цепочки звеньев галактозы и одного конечного звена глюкозы. В молекулах короткоцепочечных ГОС количество галактозных звеньев составляет от 1 до 6 [117,135].

Галактоолигосахариды получают гидролизом растворов молочного сахара раз­личного качества и лактозосодержащего молочного сырья [134]. Гидролиз проводят под действием минеральных кислот (соляной или серной) или фермента ᵝ-D-галактозидазы [112, 134]. В последнем случае используют как препараты ᵝ-D-галактозидазы, так и культуры микроорганизмов, продуцирующих фермент [134]. Фермента­тивным гидролизом лактозосодержащего сырья получают также глюкозно-галактозные сиропы, лактосахарозу и тагатозу [80,112].

Экспериментально доказано, что галактоолигосахариды значительно более устойчивы к воздействию высоких температур и кислотности среды, чем фруктоолигосахариды [117, 134, 135]. Следовательно, их можно применять в производстве продуктов с низкими значениями рН (фруктовых соков, кисломолочных продуктов и т. п.) и подвергаемых высокотемпературной обработке (кондитерские изделия) [134].

Мальтоолигосахариды и изомальтоолигосахариды

Товарные формы ИМО бывают с низким содержанием глюкозы (до 5%) и с вы­соким содержанием (до 30%). Оба варианта предлагаются на рынке в двух товарных формах: порошок (влажность ˂ 5%) и сироп (> 75% сухих веществ). Содержание олигосахаридов с числом атомов углерода от 4 до 10 составляет 30-45%. Сред­няя молекулярная масса ИМО примерно равна 700-1000.

Изомальтоолигосахариды могут использоваться в производстве безалкоголь­ных напитков, пива, вин, мягкой и твердой карамели, шоколада, конфет, печенья, кексов, хлебобулочных изделий, замороженных продуктов. В качестве многофунк­циональной биологически активной добавки мальтоолигосахариды рекомендуется применять в производстве продуктов детского питания, сахарных кондитерских из­делий, напитков и мороженого, улучшая их органолептические свойства и пищевую ценность. Если содержание глюкозы в ИМО низкое, они могут использоваться в производстве низкокалорийных и диабетических продуктов питания и напитков.

Полидекстроза

Полидекстроза (полиглюкоза, Е1200) относится к пищевым добавкам [31, 105]. Она является полисахаридом, но не оказывает такого сильного влияния на струк­туру и текстуру пищевых продуктов, как другие пищевые добавки полисахаридной природы (камеди, агары и т. д.). В связи с этим полидекстроза может применяться для замены жира и/или сахара или же для обогащения продуктов питания пищевы­ми волокнами.

Рис. 16. Молекула полидекстрозы [140, 141]

Полидекстроза не расщепляется ферментами пищеварительной системы и не подвержена даже кислотному гидролизу. Она утилизируется в толстом кишечнике с образованием короткоцепочечных жирных кислот, при усвоении которых выде­ляется 1-2 ккал/г. Полидекстроза проявляет бифидогенные свойства и способству­ет вытеснению условно-патогенных микроорганизмов, снижает уровень холестерина в крови и постпищевую гликемию. Порог ее переносимости довольно высок (90 г/сут), а свойства пребиотика проявляются уже при дозировке 4 г/сут. Сочетание этих характеристик обеспечивает безопасное и эффективное использование данно­го пребиотика в пищевых продуктах [140, 141].

Полидекстроза относится к так называемым пребиотикам нового поколения. Она усваивается медленно и во всех отделах толстого кишечника, за счет чего в нем подавляются процессы гниения и создаются условия, неблагоприятные для разви­тия токсикогенной микрофлоры. Медленный тип утилизации полидекстрозы обус­ловливает также доминирование в сумме образующихся короткоцепочечных жир­ных кислот не молочной, а масляной кислоты, обладающей наиболее благоприят­ными физиологическими свойствами, в том числе антиканцерогенными [140,141].

В пищевой промышленности полидекстроза используется не только для обога­щения продуктов питания, но и может заменять жир или сахар в производстве мо­лочных продуктов, мороженого, мучных кондитерских изделий, улучшать структуру мороженого и замороженных продуктов. Кроме того, полидекстроза может входить в состав смесевых интенсивных подсластителей [140].

Нерастворимые волокна (клетчатка)

Нерастворимые пищевые волокна (клетчатку) получают термомеханическим способом из разных источников: колосистой части пшеницы, яблочного или со­евого шрота, жома цитрусовых, клеточных стенок сахарной свеклы и т. д. [29,92,93, 165,171,172]. Препараты нерастворимых пищевых волокон состоят, в основном, из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина [48]. В зависимости от источника, способа выделения и очистки содержание и соотношение этих веществ в разных товарных формах волокон могут быть различными. Кроме того, препараты нерастворимых пищевых волокон часто содержат пектиновые вещества [48, 76, 92].

Клетчатка представляет собой порошок от белого до коричневого цвета с ней­тральным вкусом и запахом или с привкусом сырья (яблок, цитрусовых и т. д.). Основные технологические функции нерастворимых пищевых волокон являются следствием их высокой влаго- и жиросвязывающей способности (табл. 24). Бла­годаря этим свойствам нерастворимые пищевые волокна в производстве мясных, рыбных, хлебобулочных, мучных кондитерских изделий увеличивают выход про­дукции, стабилизируют реологические свойства фарша и теста, улучшая качество изделий, препятствуют потерям при термообработке и размораживании, сохране­нию структуры в циклах замораживания-оттаивания.

Показатели функционально-технологических свойств препаратов нерастворимых пищевых волокон [76]

*Каталитическое влияние серной кислоты на осахаривание крахмального клейстера впервые было обнаружено в 1811 г. русским ученым К.С. Кирхгофом [130].

Источник