VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Крахмал в продуктах питания

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Духнина А.С. 1

---

1МОБУ СОШ №16 г. Белорецк

Кулова З.Х. 1

---

1МОБУ СОШ №16 г. Белорецк

Работа в формате PDF

2.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Здоровье – самая большая ценность человеческой жизни. Здоровье –естественное состояние организма, характеризующееся его уравновешенностью с окружающей средой и отсутствием каких-либо болезненных изменений.¹ Здоровье человека и его питание неразрывно связаны. Экология питания – это разумный и здоровый подход к выбору и потреблению продуктов. Ведь от экологии питания напрямую зависит наше здоровье и продолжительность жизни.

Организм человека - сложная биологическая система, которая ни на секунду не прекращает свою работу. Для того, чтобы поддерживать эту систему организму человека требуется большое количество "расходных материалов" - биологически активных. Большинство из этих, необходимых ему для полноценной жизнедеятельности веществ, наш организм не синтезирует, а получает их с пищей.

В современных условиях многие продукты питания сложно назвать пищей, т.к. никакой пищевой и биологической ценности для организма человека такая "еда" не представляет, но одновременно создаёт немало проблем для его полноценной работы.

Известно, что изделия, содержащие промышленные крахмалы, никак не могут быть отнесены к здоровому питанию. Поэтому установление присутствия крахмала в пищевых продуктах очень актуально.

Основной целью данной работы стало изучение одного из важнейших компонентов питания человека – крахмала.

Для достижения поставленной цели были определены следующие

задачи:

- изучить литературу и интернет-ресурсы по теме работы;

- рассмотреть применение крахмала в пищевой промышленности;

- изучить свойства крахмала;

- обнаружить крахмал в продуктах питания – йогуртах.

Теоретическая часть

1. Свойства и значение крахмала

Крахмал является составной частью пищи, энергетическим компонентом. На долю крахмала приходится около 80% всех потребляемых углеводов. Основными промышленными источниками крахмала являются зерновые культуры, бобовые, картофель, в которых он накапливается в виде зерен.

Крахмал – сложный углевод, содержащийся в семенах, клубнях, корневищах и других частях растений. Он хорошо переваривается и усваивается организмом человека, является одним из основных источников энергии.

Химическая формула (C₆H₁₀O₅)_n. Крахмал получают из запасающих органов растений, в которых он образуется из глюкозы и откладывается как резервный углевод.

n C₆H₁₂O₆ → ( C₆H₁₀O₅)_n + n H₂O

глюкоза крахмал

Слово "крахмал" произошло от немецкого «kraftmehl», что значит "крепкая мука". И действительно, этот белый безвкусный пылеобразный порошок больше всего напоминает муку, только, если его сжать пальцами, он характерно поскрипывает.²

К основным физико-химическим свойствам крахмала, имеющим большое значение для потребительских свойств, относятся способность крахмала к клейстеризации, вязкость клейстеризованных растворов и их способность давать студни.

Крахмал имеет широкое применение в различных промышленностях:

в пищеконцентратной промышленности при производстве пудингов, концентратов супов, киселей, подливках;

в молочной промышленности для изготовления продуктов детского питания, десертов;

в производстве колбасных изделий, фаршей в качестве наполнителя и для связывания свободной влаги;

в кондитерском производстве при изготовлении желе, мармелада, конфет, печенья; вафель;

в хлебопекарном производстве;

в производстве пива, кваса, спирта;

в фармацевтической промышленности применяются крахмалы высокого качества с низким содержанием микроорганизмов и используются как связующее вещество и разрыхлитель при таблетировании, при изготовлении порошков, присыпок;

в технических целях:- для получения различных крахмалопродуктов (декстрина, глюкозы, патоки, сахарных сиропов);

в текстильной и бумажной промышленностях.

2. Крахмал и его виды в пищевой промышленности

Крахмалу свойственно набухание – это способность медленно и в определенной мере впитывать холодную воду, не растворяясь в ней. В холодной воде крахмал набухает ограниченно, его зерна сохраняют первоначальный внешний вид. С повышением температуры крахмал поглощает больше воды, многократно увеличиваются объем зерен и вязкость суспензии. При этом структура зерен разрушается. Более растворимая часть крахмала переходит в раствор. Этот процесс получил название клейстеризации, и это свойство крахмала позволяет применять его в пищевой промышленностив качестве загустителя. Загустители — это вещества, которые при использовании даже в небольших количествах увеличивают вязкость пищевых продуктов. Загустители улучшают и сохраняют структуру пищевого продукта, позволяют получать продукты с нужной консистенцией, который положительно влияет на вкусовое восприятие

Крахмал легок в использовании, доступен и используется практически во всех кухнях мира. Самые известные его виды - кукурузный крахмал, мука, тапиока, картофельный крахмал. Несмотря на то, что есть разница в размере гранул, длине молекулярной структуры и разница в кристаллической структуре, принцип действия у всех крахмалов одинаковый. Крахмал смешивается с водой, смесь нагревают, затем остужают, при этом смесь (например, соус) сгущается (клейстеризуется). Температура клейстеризации – это температура, при которой кристаллическая структура тает, впитывает воду и набухает. Именно поведение крахмала в горячей воде делает его таким полезным в кулинарии. Если смешать кукурузный крахмал с холодной водой, то ничего особенного не произойдет. С увеличением температуры гранулы крахмала могут впитывать больше воды и набухают. Уже при 50-60°C они теряют свою организованную текстуру, впитывая все больше воды. Внешне это определяется тем, что смесь жидкости и крахмала становится более прозрачной. После того как смесь достигнет своей самой густой консистенции, она начнет разжижаться. Есть три причины, по которым это может произойти:

- нагревание в течение слишком длительного периода после загущения,

- нагревание до температуры кипения,

- слишком энергичное перемешивание.

1) Зерновой крахмал – мука, кукурузный крахмал

Для их клейстеризации требуется более высокая температура и они при охлаждении застывают. Соусы с ними менее прозрачные.

2) Корневой и клубневый крахмал– картофельный крахмал, тапиока

Эти крахмалы готовятся быстрее и начинают работать при более низких температурах, у них менее выраженный вкус. Соусы, приготовленные с этим крахмалом, имеют прозрачную блестящую текстуру. Крахмал этого типа подходит для корректировки соуса в последний момент³.

Меньшее количество требуется, чтобы получить нужную консистенцию, они быстро загущаются, и не нуждаются в предварительной подготовке, чтобы улучшить их вкус. Соусы с картофельным крахмалом имеют меньшую тенденцию к застыванию.

Таблица 1. Свойства крахмала, приготовляемого в воде

3) Модифицированный крахмал

Производители пищевой продукции придумали модифицированный крахмал, так как натуральный не имеет необходимой стабильности для целей производства, хранения, распространения и использования потребителем. Модифицированный крахмал помогает получить соус, который не застынет и не расслоиться. Кроме того многие из них не нуждаются в нагреве для того чтобы равномерно соединиться с жидкостью. Они менее склоны к расслаиванию и при тепловом воздействии, более эффективно загущают соусы и имеют другие качества отличающие их от натуральных собратьев. Если крахмал модифицированный, обычно об этом написано на упаковке.

Модифицированный крахмал не относится к генномодифицированным продуктам. Это вещество модифицируют (название произошло от немецкого «modifizieren», что означает «видоизменять», «преобразовывать»), не прибегая к помощи генетики. На сегодняшний день есть несколько способов модификации крахмала — как физических, так и химических. Выбирая тот или иной метод, производителю удается получить разные варианты вещества с требуемыми свойствами.

По определению ВОЗ, модифицированным крахмалом называются «пищевые крахмалы, у которых одна или более начальных характеристик изменены путём обработки в соответствии с практикой производства пищевых продуктов в одном из физических, химических, биохимических или комбинированных процессов».⁴ Естественно, что для производства модифицированного и обычного крахмала могут быть использовано генно-модифицированное сырье (картофель, кукуруза), однако непосредственно крахмал и его модификации могут содержать только следы, отдельные фрагменты измененной ДНК. При этом в крахмале, выработанном из генномодифицированного сырья, не остается значимых включений ГМО.

Нужно отметить, что некоторые из разновидностей модифицированных крахмалов по своему составу и физико-химическим свойствам от натуральных аналогов практически не отличаются. Они также лишены запаха, имеют рассыпчатую структуру, но изменен цвет и некоторые другие характеристики. Одни добавляются к пищевым продуктам в порошкообразной форме, чтобы избежать комкования. К примеру, в этих целях модифицированный крахмал добавляют в пекарные порошки, а также используют для производства химических разрыхлителей.

В РФ разрешено применение около 20 видов модифицированных крахмалов:

E1400 – термически обработанный крахмал

E1401 - крахмал, обработанный кислотой

E1402 - крахмал, обработанный щелочью

E1403 - отбеленный крахмал

Е 1404 – окисленный крахмал

E1405 - крахмал, обработанный ферментными препаратами

E1410 – монокрахмалфосфат

E1411 - дикрахмалглицерин

Е 1412 – дикрахмалфосфат

E1413 - фосфатированный дикрахмалфосфат

Е 1414 – ацетилированный дикрахмалфосфат

Е 1420 – ацетатный крахмал

Е 1422 – ацетилированный дикрахмаладипат

E1423 - дикрахмалглицерин ацетилированный

E1440 - крахмал оксипропилированный

E1442 - дикрахмалфосфат оксипропилированный

E1443 - дикрахмалглицерин оксипропилированный

E1450 - крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты эфир

E1451 - крахмал ацетилированный окисленный

Наиболее широко модифицированный крахмал применяется:⁵

Для изготовления мясных продуктов и колбас бюджетного ценового сегмента, которые производятся из второсортного сырья. В данном случае крахмал необходим для связывания и удержания свободной влаги, выделение которой производится при нагреве.

Для изготовления кетчупов, соусов и майонезов в роли загустителя.

Для изготовления йогуртов и различных молочных напитков в роли загустителя.

Для улучшения внешнего вида и качества тортов, десертов и хлебобулочных изделий.

3. Крахмал: вред или польза?

Как уже было сказано выше, модифицированный крахмал обозначается буквой «Е» с различными цифрами. Этот символ означает «Европа» и в рамках Европейского сообщества им принято обозначать наличие в продукте питания любых пищевых добавок, идентифицированных согласно Международной системе классификации (INS). Модифицированный крахмал не фигурирует в списке запрещенных ни у нас, ни в России, ни в Европейском союзе. И если бы такой крахмал нес явную угрозу для здоровья человека, то его бы давно запретили в нашей стране. На сегодняшний день без него не обходится практически ни один йогурт, стоящий на прилавке магазина.

На самом деле, никто не знает и не может сказать точно, как влияет модифицированный крахмал на организм человека. В различных источниках время от времени появляется информация о результатах различных исследований. Так, например, в Москве врач одной из частных клиник отметил рост числа пациенток с заболеваниями поджелудочной железы. Связано это, по мнению медика, с тем, что они ежедневно употребляли йогуртовый напиток, имеющим в составе модифицированный крахмал, одной из разрекламированных фирм. С другой стороны, было доказано, что у этих женщин за время приема йогурта уровень холестерина снизился на 10%.

Избыточное потребление углеводов — распространенная причина нарушения обмена веществ, способствующая развитию ряда заболеваний. При рациональном питании до 30% углеводов пищи способно переходить в жиры. При избытке углеводов, особенно за счет легкоусвояемых, этот процент значительно выше. На фоне повышенной энергетической ценности рациона такое питание ведет к ожирению. Поэтому в диетотерапии ожирения важно ограничение легкоусвояемых углеводов. Систематическое чрезмерное потребление легкоусвояемых углеводов при недостатке пищевых волокон способствует возникновению сахарного диабета при наследственной или вызванной иными причинами предрасположенности к нему. Это обусловлено перегрузкой, а затем истощением клеток поджелудочной железы, вырабатывающей необходимый для усвоения глюкозы инсулин. Нарушения жирового обмена, характерные для атеросклероза, также возможны при избыточном потреблении легкоусвояемых углеводов, особенно сахарозы. При потреблении углеводов за счет зерновых и бобовых продуктов, овощей, фруктов нарушения обмена холестерина возникают реже даже при достаточно высоком количестве углеводов в рационе. Частые приемы больших количеств содержащих сахар продуктов повышают уровень глюкозы в крови (гипергликемия). Это отрицательно влияет на клетки кровеносных сосудов, способствует склеиванию тромбоцитов в крови, что создает опасность тромбозов, особенно при атеросклерозе и ишемической болезни сердца. При температурной обработке продуктов, содержащих модифицированный крахмал, образуется ядовитое вещество, которое способно вызвать онкологические заболевания.

Печально, но факт, что достаточно большое количество добавок, в том числе крахмала, действительно вызывает развитие раковых опухолей и серьезных нарушений системы пищеварения. Поэтому каждый из нас должен правильно подходить к выбору продуктов питания, обращая внимание на состав продукта. Очевидно одно, что, чем больше в продукте ненатуральных веществ, тем осторожнее с ним нужно обходиться. И лишний раз задуматься, действительно ли он нужен на нашем столе или лучше оставить его красоваться на магазинной полке.

Практическая часть

1. Изучение свойств крахмала

Опыт № 1. Изучение физических свойств картофельного крахмала.

Для изучения физических свойств мы рассмотрели и описали его цвет, запах, вкус, растворимость в воде. И сделали следующие выводы: крахмал имеет белый цвет, не обладает запахом, не имеет сильно выраженный вкус, плохо растворим в холодной воде.

Опыт № 2. Приготовление клейстера.

В четыре химические стакана налили воды разной температуры: 15 ℃, 35℃, 60 ℃ и 85 ℃ (Приложение 1). Добавили в каждый стакан крахмал. В холодной воде крахмал практически нерастворим, однако при повышении температуры гидратация крахмала растет. Из данного опыта мы сделали вывод о том, что крахмал в горячей воде набухает. Такой раствор называют клейстером, его консистенция зависит от содержания крахмала в растворе.

2. Качественная реакция на крахмал

Качественной реакций на крахмал является его взаимодействие с йодом. Если к разбавленному раствору крахмала добавить 2-3 капли 1-5% раствора йода, то появляется характерное сине-фиолетовое окрашивание. (Приложение 2)

Крахмал + J₂  сине–фиолетовое окрашивание

С помощью йода можно открыть самые незначительные количества крахмала в пищевых продуктах.

Опыт № 3. Обнаружение крахмала в пищевых продуктах

Известно, что йогурты относятся к кисло-молочным продуктам и, казалось бы, в них не должно быть крахмала. Мы решили проверить, так ли это? Наш выбор объясняется тем, что йогурты пользуются широкой популярностью у подростков и рекомендуются для детского питания.

Для опыта были взяты йогурты разных торговых марок: Нежный , Альпингурт , Гек, Данон, Активиа ( Приложение 3).Мы изучили их состав, указанный на упаковке. В трех образцах имеются загустители, производители указывают на присутствие модифицированного крахмала указав в составе Е1422 или дикрахмаладипат ацетилированный (см.табл.2).

Таблица 2. Состав йогуртов

На предметные стекла поместили по 1 г каждого взятого образца йогурта и добавили по 1-2 капли 1% - ного раствора йода. Три йогурта дали положительный результат на наличие крахмала, т.к. появилось сине-фиолетовое окрашивание. (Приложение 3) В йогуртах «Данон» и «Активиа» нет в составе крахмала и мы убедились в этом на практике. Следовательно, все товаропроизводители честны с потребителем и указали отсутствие и наличие модифицированного крахмала. Таким образом, применяя доступный реагент - аптечный раствор йода, каждый из нас может легко убедиться в отсутствии или наличии крахмала в продуктах, которые мы употребляем каждый день.

Заключение

При выполнении данной работы, нами были решены все поставленные задачи:

- изучена литература и интернет-ресурсы по теме работы;

- изучены свойства крахмала;

- рассмотрено применение крахмала в пищевой промышленности;

- обнаружен крахмал в продуктах питания – йогуртах.

По результатам проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1) Крахмал – необходимый элемент питания человека, отвечающий за поставку энергии для функционирования организма.

2) Благодаря своим свойствам – отсутствие запаха, цвета, вкуса и способности удерживать влагу и набухать – широко применяется в пищевой промышленности в качестве загустителя.

3) Используя качественную реакцию с йодом можно обнаруживать крахмал в пищевых продуктах.

4) Все производители дают достоверную информацию о наличии крахмала в составе продукта.

5) Повышенное содержание крахмала в пище человека вредно для здоровья.

Поэтому, нужно как можно реже использовать в питании суррогаты промышленного производства. Тем самым мы не только обеспечим себе и своим близким полноценное питание с достаточным количеством жизненно необходимых для здоровья биологически активных компонентов пищи, но и защитим свой организмот угнетающего воздействия на него пищевой химии. Наше здоровье в наших руках!

Список используемых источников и литературы

Габриелян О.С. Химия,10 -М.:Дрофа,2010.

Большая советская энциклопедия

Википедия. Крахмал. ru.wikipedia.org/Крахмал

Загустители и стабилизаторы. http://add.futuris.by/index.php?option=com_content&view=article&id=8&Itemid=119

Крахмал https://hlebopechka.ru/index.php?option=com_smf&topic=100304.

Крахмал - виды крахмала и особенности https://pracooking.livejournal.com/45402.html

Крахмал и крахмалопродукты https://znaytovar.ru/new942.html

Модифицированный крахмал https://ekimenko-lawyer.ru/drugoe/ochen-nuzhno-znat-vreden-li-modificirovannyj-krahmal-pozhalujsta.html

Приложение

Растворимость крахмала

2. Качественная реакция на крахмал

3.Образцы йогуртов для исследования

4.Результат эксперимента