Ультразвуковая модификация крахмала
В пищевой индустрии структурно измененный крахмал (модифицированный крахмал) широко используется в качестве загустителя в производстве киселей, йогуртов, мармелада, колбасных изделий и соусов.
Крахмал состоит из двух фракций - амилозы и амилопектина, а их соотношение определяет свойства этого полисахарида. Обычно в крахмале содержится около 20% амилозы, а остальное пространство занимает амилопектин.
Чем больше амилопектина в составе крахмала, тем более вязкие становятся крахмальные гели. При увеличении доли амилозы температура коагуляции крахмала снижается, а гели приобретают жидкую и текучую консистенцию.
Научные сотрудники ЮУрГУ разработали способ управлять соотношением фракций крахмала с помощью ультразвука. Этот метод позволяет увеличить долю амилозы в четыре раза и придать крахмалу пищевую ценность.
Исследователи установили, что кавитационные эффекты ультразвука значительно улучшают эмульгирующие, жиро- и водопоглощающие свойства модифицированного картофельного крахмала, а также повышают его растворимость.
Такой высокоамилозный крахмал, присутствующий в пищевых продуктах, способен хорошо удерживать жиры и воду, что обеспечивает стабильность пищевых эмульсий. Новые свойства крахмала имеют большое практическое значение для пищевой промышленности.
"Мы используем ультразвук для изменения структуры естественного картофельного крахмала, - сказала Алена Руськина, старший преподаватель кафедры пищевых и биотехнологий ЮУрГУ. - Обычно крахмал модифицируется с использованием химических веществ, что небезопасно для здоровья. Наш безопасный метод ультразвуковой модификации не только структурирует крахмал, но и делает его полезным. Мы уже разработали технологию модификации крахмала с помощью ультразвука, и наш партнер из пищевой промышленности готов внедрить ее в производство".
Польза высокоамилозного картофельного крахмала заключается в том, что амилоза работает в качестве пребиотика и не переваривается в верхней части желудочно-кишечного тракта, что придает ему противовоспалительные и иммуномодулирующие свойства. Это было подтверждено исследованиями, проведенными с использованием методов in silico.
Важно отметить, что если обычный крахмал полностью расщепляется до глюкозы, что повышает уровень сахара в крови, то высокоамилозный крахмал, модифицированный ультразвуком, может быть включен в состав пищевых продуктов для диабетического питания без негативных последствий для здоровья.
Ученые из Челябинска первыми в России применили ультразвуковую обработку для модификации картофельного крахмала, что позволило создать технологически эффективный и полезный продукт. Этот ультразвуковой метод обработки пищевого сырья, разработанный в рамках научной школы "Пищевая сонохимия" ЮУрГУ под руководством профессора Ирины Потороко, имеет важное значение для пищевой и биотехнологической областей исследований и признается перспективной экологически безопасной технологией, позволяющей сократить время обработки, улучшить качество и обеспечить безопасность готовых пищевых продуктов.