Свойства фракций полисахаридов

Свойство или признак	Амилоза	Амилопектин
1. Окрашивание йодного комплекса	Синее	Фиолетовое
2. Стабильность растворов при хранении	Легко ретроградирует	Стабильный
3. Способность связывать йод, %	18...20	0,0... 1,3
4. Растворимость при обра­ботке крахмальных зерен водой с температурой более 100°С	Растворима	Не растворим
5. Отношение растворов к высшим спиртам	Выпадает в осадок в виде комплекс­ного соединения	Остается в рас­творе
6. Отношение к целлюлозе	Адсорбируется	Не адсорбируется
7. Воздействие амилазы	Расщепляется полностью	Расщепляется примерно на 50%
8. Пленкообразующая спо­собность	Образует эластич­ные пленки	Образует хрупкие пленки

Свойства фракций этих полисахаридов приведены в табл. 4. Крахмал используют как в натуральном виде (нативный крахмал), так и в виде продуктов его различной обработки или переработки.

1.2. Физические свойства крахмала

Влажность нативных крахмалов является одной из характеристик, определяющих их сыпучесть и свойства формовочной смеси. При сушке крахмала пользуются понятием «равновесная влажность». При которой парциальное давление водяного пара над поверхностью зерен крахмала приближается к парциальному давлению пара в воздухе, пропорциональному относительной влажности воздуха. Поскольку крах­мал является капиллярно-пористым телом, то масса общей влаги в нем складывается из поверхностной, капиллярной и химически связанной.

Равновесная влажность крахмала зависит не только от условий внешней среды, но и от типа кристаллической структуры зерен (рис.11). Так, при температуре 17...20°С и повышенной относительной влажности воздуха влажность кукурузного крахмала составляет 14% (тип кристаллической структуры А), а картофельного—соответственно 21% (тип кристаллической структуры Б). Это обусловлено тем, что элементарная ячейка кристалли­ческой структуры А содержит 8, а структуры В - 36...40 молекул воды, половина которых соединена с биополимером водородными связями, а оставшиеся молекулы связаны одна с другой[6].

Рисунок 11.Трехмерная структура кристаллитов крахмала типа А и Б

Крахмал, высушенный при 100 - 110°С, обладает высокими гигроско­пичными свойствами. При относительной влажности окружающего воздуха 75% и температуре 17-20°С зерна картофельного крахмала поглощают из воздуха 10,33% воды, а при относительной влажности воздуха 100% - 20,92% воды[6].

Крахмал, высушенный при 100...110°С, обладает высокими гигроско­пичными свойствами. При относительной влажности окружающего воздуха 75% и температуре 17...20°С зерна картофельного крахмала поглощают из воздуха 10,33% воды, а при относительной влажности воздуха 100 % - 20,92% воды. Товарный сухой картофельный крахмал выпускают влажностью 20%, а кукурузный и пшеничный - 13%

Плотность воздушно-сухого картофельного крахмала колеблется в пределах 1500-1503, кукурузного 1520-1530 кг/м³, а для абсолютно сухого картофельного крахмала ее принимают в диапазоне 1630-1650 и кукурузного; 1590-1610 кг/ м³ [9].

Крахмальные зерна нерастворимы в холодной воде, спирте, эфире, сероуглероде, хлороформе, бензоле, но растворяются в щелочах и растворах солей Zn, Mg и некоторых других. Наиболее важным свойством крахмала является способность его зерен при повышении температуры набухать в воде с образованием вязкого коллоидного раствора клейстера, что характеризует его как гидрофильный высокополимер. Крупные зерна всех видов крахмала набухают быстрее и клейстеризуются легче, чем мелкие.

В табл. 5 приведены данные начальных температур набухания и клейстеризации кукурузного, пшеничного и ржаного крахмалов.

Таблица 5

Данные о набухании и клейстеризации различных видов крахмала

Вид крахмала	Начальная температу­ра набухания зерен, °С	Интервал температур клейстеризации зерен, °С
Кукурузный	63...72	63...92
Пшеничный	52...55	52...83
Ржаной	50...55	50...88

Картофельный крахмал клейстеризуется в интервале температур 55- 65°С. Ржаной крахмал имеет наименьшее значение начальной температуры набухания зерен крахмала 50°С, поэтому предельная температура среды технологической операции не должна превышать 48°С. При температуре 120°С и выше происходит растворение амилопектина и некоторая деструкция молекул крахмала.

Набухание крахмальных зерен можно вызвать не только нагреванием суспензии, но и действием на нее растворов щелочей и солей некоторых металлов при комнатной температуре. Крахмальные зерна, подвергавшиеся обработке кислотами, не способны к набуханию. При последующей обработке горячей водой такие зерна распадаются и крахмал переходит в раствор. В процессе растворения макромолекулы крахмала распадаются на фрагменты меньшего размера, уже не способные образовывать структурные решетки, характерные для набухших крахмальных зерен [9].

При длительном стоянии крахмальные растворы подвергаются ретроградации - постепенному разрушению с выделением нерастворимого осадка, например амилозы. В процессе ретроградации постепенно происходит агрегатирование части крахмала, сопровождающееся образованием нерастворимого микрокристаллического осадка. Агрегация крахмала делает его недоступным для воздействия ферментов, даже если агрегаты остаются растворенными (неосажденными).

Замораживание водных растворов крахмала способствует ускорению процесса ретроградации. Подобным методом можно вызвать ретроградацию даже стабильных крахмальных зерен. Вместе с тем процесс ретроградации может быть задержан удалением части влаги или с помощью реагентов, вызывающих набухание крахмальных зерен. Удельное вращение клейстеризованного картофельного крахмала равно +204,3°, кукурузного +201,5°.