Модифицированные крахмалы. Что это такое?

В последнее время все чаще можно услышать вопрос: «А этот крахмал не модифицированный?». Потребитель, пришедший в магазин, может отказаться от покупки продукта из-за надписи на упаковке, свидетельствующей о том, что в состав продукта входит модифицированный крахмал! Как ни печально это сознавать, но многие производители, не говоря уже о покупателях, отождествляют понятия «модифицированный крахмал» и «крахмал, полученный из генетически модифицированного сырья», а ведь это абсолютно разные термины.

Разберемся сначала с тем, что такое модифицированный крахмал, зачем его модифицируют и как используют в в пищевой промышленности, в т.ч. в производстве мясопродуктов.

Согласно ГОСТ Р 51953-2002 «Крахмал и крахмалопродукты», модифицированными крахмалами называют крахмалы, свойства которых направленно изменены в результате физической, химической, биохимической или комбинированной обработки.

49-й Экспертной комиссией по пищевым добавкам Всемирной организации здравоохранения дано следующее определение модифицированным крахмалам: «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».

Модифицированных крахмалов, разрешенных в Российской Федерации к применению при производстве пищевых продуктов, согласно СанПиН 2.3.2.560-96, насчитывается около 20 видов.

Использование крахмалов в мясной промышленности обусловлено тем, что очень часто предприятиям отрасли приходится перерабатывать мясо, имеющее неудовлетворительные функциональные характеристики – подвергавшееся длительному хранению в замороженном состоянии и имеющее низкую водосвязывающую способность (ВСС), а также мясо, содержащее большое количество соединительной ткани. Кроме того, на рынке мясопродуктов очень велика доля продукции эконом-класса, для производства которой крахмал оказывается одним из самых незаменимых ингредиентов, так как стоимость крахмала в 3-3,5 раза ниже, чем говядины 2 сорта и в 2 раза ниже, чем соевого изолята. Использование крахмала наиболее эффективно в технологии низкосортных колбас, для связывания свободной влаги, выделяющейся после нагрева, но оно ограничено 10% к массе сырья. Более высокое содержание приводит:

• к появлению резиноподобной консистенции;
• к изменению вкусовых свойств;
• к нарушению кислотно-щелочного баланса в пищеварительном тракте из-за усиления бактериального брожения и снижения рН.

Крахмалы по своим технологическим функциям играют роль стабилизатора, загустителя и наполнителя. Они не обладают эмульгирующей способностью, но имеют выраженную ВСС, которая проявляется в результате термообработки при развитии процесса клейстеризации.

Молекула крахмала построена из большого числа остатков простых сахаров и представляет собой смесь двух типов полимеров – амилозы и амилопектина. Их соотношение определяет способность крахмала растворяться при нагревании с образованием вязких коллоидных систем, называемых клейстерами.

При обычной температуре крахмальные зерна не растворяются в воде. Нагрев крахмала в присутствии воды вызывает его клейстеризацию: разрушается внутренняя структура крахмальных зерен, растворяется и частично выходит во внешнюю среду полисахарид амилоза и сильно набухает другой полисахарид – амилопектин. Первая стадия клейстеризации наступает при 50-65°С: вода проникает внутрь крахмальных зерен, растворяет часть амилозы и вызывает набухание амилопектина. Зерна сильно увеличиваются в размерах, но сохраняют свою форму. При более высоких температурах разрушается структура крахмальных зерен, исчезает их слоистое строение. Размеры зерен увеличиваются в десятки раз. Часть полисахаридов переходит в воду. Образуется клейстер, обладающий высокой водосвязывающей способностью и склеивающий частицы фарша (1).

Образующийся вязкий коллоидный раствор после охлаждения превращается в гель, обладающий термотропными свойствами. Кроме того, для него характерен процесс самопроизвольного необратимого упрочнения, сопровождающийся сжатием сетки геля с выделением влаги – так называемый процесс синерезиса.

Крахмалы образуют гелеобразные структурированные слои, сольватированные дисперсионной средой и диффузно переходящие в золь по мере удаления от поверхности частиц дисперсной фазы. Подобные тонкие прослойки в составе фаршевой эмульсии, обладая механической прочностью, мешают коагуляционному взаимодействию между частицами дисперсной фазы и являются стабилизаторами (2).

Таким образом, нативные крахмалы способны к образованию клейстеров, которые имеют ряд недостатков: они чувствительны к действию температур, склонны к синерезису, недостаточно стабильны при хранении.

Кроме того, ингредиенты, присутствующие в мясных системах, оказывают определенное действие на функционально-технологические свойства крахмалов и степень их выраженности во время термообработки: наличие белка и жира сопровождается обволакиванием молекул крахмала, что замедляет гидратацию гранулы и снижает как скорость гелеобразования, так и уровень вязкости, адгезии, ВСС. Низкие значения рН ускоряют набухание гранул крахмала. Добавление сахара повышает адгезию и водосвязывающую способность (3).

Поэтому для создания крахмалов, обладающих наилучшими функционально-технологическими свойствами, их подвергают направленным изменениям.

Как упоминалось выше, основных способов модификации крахмала четыре – физический, химический, биохимический или комбинированный способ. Меж тем в мире производятся десятки видов модифицированных крахмалов, которые используются при производстве пищевых продуктов, как в чистом виде, так и в составе многокомпонентных функциональных добавок.

Некоторые модифицированные крахмалы сравнительно мало отличаются по своему составу и свойствам от природного крахмала. Их основные виды – это крахмал, лишенный запаха, с измененным цветом, рассыпчатый и др.

Наряду с ними известны многие другие модифицированные крахмалы, получаемые путем сильного изменения их природных свойств: набухающие, термически расщепленные, жидкокипящие и др.

Чаще всего для производства мясопродуктов применяют следующие модификации:

E-1404 – окисленные крахмалы;
E-1412 – дикрахмалфосфат, этерифицированный тринатрийфосфатом или хлорокисью фосфора;
E-1414 – ацетилированный дикрахмалфосфат;
E-1420 – ацетатный крахмал, этерифицированный уксусным ангидридом;
E-1422 – ацетилированный дикрахмаладипат.

Для производства этих продуктов используют:

а) окислители (например, перманганат калия), которые местами расщепляют крахмальные цепочки, и после реакции удаляются из раствора;
б) натриевую соль триметафосфорной кислоты и фосфороксихлорид;
в) ангидрид адипиновой кислоты;
г) ангидрид уксусной кислоты.

Вещества из пп. б) и в) используются для перекрестного связывания полимерных цепей крахмала, а уксусный ангидрид (г) – для этерификации (стабилизации) полисахаридов крахмала с образованием простых и сложных эфиров. Данные вещества в крахмалах химически связаны и находятся в микроскопических количествах, так что они не могут нанести вреда здоровью человека (4).

Модифицированные крахмалы применяются не только в пищевой промышленности (5).

Окисленные крахмалы получают в результате обработки крахмалов окисляющими агентами (пероксид водорода, перманганат калия и др.), в результате чего образуются более короткие молекулярные цепи. Такие крахмалы обладают повышенной прозрачностью раствора, но пониженной вязкостью, а также высокой стабильностью.

Крахмалы, модифицированные кислотами (жидкокипящие), получают при нагревании водных растворов крахмалов с соляной, ортофосфорной, серной кислотами при температуре, не превышающей точку клейстеризации. Отличительной особенностью таких крахмалов является то, что их клейстеризованные растворы в нагретом состоянии имеют значительно меньшую вязкость, чем у обычных крахмалов. Вместе с тем после охлаждения их растворы образуют прочные студни.

Фосфатирование крахмала позволяет получать клейстеры с повышенной устойчивостью к перемешиванию, низким значениям рН, хранению, замораживанию-оттаиванию.

Ацетилирование крахмала снижает вязкость его клейстеров, но повышает их стабильность и пленкообразующую способность. Такие крахмалы применяют как структурообразователи, загустители.

Стабилизированные крахмалы – это продукты химической модификации функциональными реагентами с образованием производных с простой или сложной эфирной связью по гидроксильным группам глюкозных остатков. Эти крахмалы имеют пониженную температуру клейстеризации, высокую растворимость, повышенную прозрачность и стабильность геля.

Сшитые крахмалы получают при сшивании поперечных молекул крахмала между собой, в результате взаимодействия их гидроксильных групп с помощью различных органических реагентов. При этом упрочняется трехмерная сетка геля, но снижается растворимость.

Как видно из написанного выше, модифицированные крахмалы не имеют никакого отношения к генной инженерии. Правда, и модифицированный, и обычный крахмал зарубежных производителей (в России генетически модифицированных растений пока не выращивают) может быть получен из картофеля или кукурузы, в которые введен ген инсектицидного белка (Bt-токсина), убивающего насекомых-вредителей и абсолютно безопасного для животных и человека. Но даже в странах с самым строгими по отношению к ГМО законами, к которым относится и Россия (6), маркировка такого крахмала до недавнего времени не требовалась.

Несмотря на это, особенно из-за разгоревшейся в последнее время в России кампании борьбы против ГМО, и у потребителей, и у пищевиков наличие в составе продуктов генетически модифицированных компонентов вызывает опасения.

Перечень основных нормативных документов, принятых в настоящее время в России для регламентации применения ГМО, приведен в письме Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 3 апреля 2006 г. N 0100/3572-06-32 (7). Согласно этому документу, содержание в пищевых продуктах 0,9% и менее компонентов, полученных с применением ГМО, является случайной или технически неустранимой примесью и пищевые продукты, содержащие указанное количество компонентов ГМО, не относятся к категории пищевых продуктов, содержащих компоненты, полученные с применением ГМО, и не подлежат этикетированию. Под «компонентами ГМО» в приведенных в данном письме методических и нормативных документах подразумевается в первую очередь ДНК, по количеству которой определяется содержание ГМО в продуктах, а также чужеродные (не характерные для исходного сорта растения) белки.

Крахмал, состоящий практически только из углеводов, нигде и никогда не рассматривался как продукт, несущий какие-либо следы генной модификации. В соответствии с п. 3.5.5 ГОСТ Р 51074-2003 (Продукты пищевые. Информация для потребителя. Общие требования) «...Информацию об использовании генетически модифицированных источников не наносят на пищевые продукты, не содержащие белка (ДНК), полученного из генетически модифицированных источников».

Правда, российские законы часто противоречат и друг другу, и здравому смыслу. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 25.06.2007 № 42 (8) в СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» внесены очередные дополнения и изменения. В частности, из них исключено Приложение 4, в котором среди прочего перечислялись пищевые продукты, полученные из генетически модифицированного сырья, но не требующие этикетирования, в т.ч. различные виды растительных масел, патоки, сахара, сиропов, а также кукурузный и картофельный крахмал.

По новым правилам с 1 сентября 2007 г. будет необходимо маркировать любую продукцию, содержащую более 0,9% компонентов, полученных с применением ГМО, в том числе не содержащих ДНК и белок. С другой стороны, приведенные выше и все остальные нормы, правила, методические указания и т.д. (6, 7), в соответствии с которыми содержание генно-модифицированных компонентов в продуктах определяется по содержанию ДНК, оставлены в силе.

Требование маркировки крахмала и других рафинированных продуктов, не содержащих ДНК, обречено остаться на бумаге. Крахмал может содержать различные примеси – клетки растения или их фрагменты, но в настолько ничтожных количествах, что практически их невозможно выявить даже с помощью самых чувствительных методов анализа. Более того, ряд обработок может приводить к разрушению остаточных количеств ДНК и белков на отдельные фрагменты, окончательно потерявшие всякие признаки генной модификации.

Специально для тех читателей, которые не верят в общеизвестные, подтвержденные авторитетными международными организациями данные о безопасности разрешенных к применению ГМО следует пояснить, что даже самые активные противники генетически модифицированных растений не в силах найти каких-либо аргументов против очевидного факта: крахмал (а также сахар и рафинированные растительные масла), полученные из ГМО, не могут представлять даже теоретической опасности для потребителей, поскольку если они и содержат белки и ДНК, то лишь в следовых количествах.

Ни в самом крахмале, даже полученном из генно-модифицированного сырья, ни в продуктах, содержащих крахмал, не остается ничего «генетически модифицированного». Таким образом, крахмал, модифицированный он или нет, и независимо от источника его получения, гарантированно не нанесет вреда вашему здоровью.

А раз уж мы коснулись вопроса безопасности генетически модифицированных растений в целом, необходимо отметить, что они проходят настолько тщательную проверку на всех этапах разработки и полевых испытаний, что и сами эти растения, и любые полученные из них продукты, даже содержащие трансгенные ДНК и белки (в том числе соевый белок в составе колбасных изделий), ничуть не опаснее продуктов из сортов, выведенных методами обычной селекции (9). Более того: «обычные» и «экологические» продукты часто оказываются более опасными для потребителей, чем генетически модифицированные (10).

Гидроксипропилдикрахмалфосфат E-1442 применяется в молочных продуктах.