Dodatki: Skrobie w mleczarstwie

Skrobia jest roślinnym polisacharydem, czyli polimerem złożonym z cząsteczek α-D-glukozy połączonych ze sobą wiązaniami α-glikozydowymi. Ta prostota budowy skrobi jest pozorna. Analizując chemicznie cząsteczkę skrobię można zauważyć, że składa się ona z dwóch frakcji: amylozy i amylopektyny. Amyloza jest złożona z reszt glukozowych połączonych ze sobą przez atom tlenu za pomocą wiązań α-1,4-glikozydowych i generalnie ma budowę liniową, nierozgałęzioną. Amylopektyna, natomiast, jest strukturą rozgałęzioną, w której występują wiązania αα-1,4-glikozydowe oraz α-1,6-glikozydowe. Udział poszczególnych frakcji w skrobi zależy od jej pochodzenia, podobnie jak stopień polimeryzacji skrobi. Poznanie składu i struktury chemicznej jest kluczowe do uświadomienia sobie, że możemy modyfikować cząsteczki skrobi i wykorzystać na przykład w produkcji żywności. W przeciętnej diecie człowieka skrobia jest najpowszechniejszym trawionym węglowodanem i źródłem glukozy, a jej źródłem są warzywa i owoce, w których pełni rolę materiału zapasowego (magazynowania energii). Magazynowana jest w komórkach roślinnych w formie ziarenek o budowie warstwowej i średnicy od 3 do 100 milimikronów. Wielkość i kształt tych ziarenek skrobi, a także proporcja między amylozą i amylopektyną w skrobi, zależą od gatunku rośliny. Wytrawni eksperci są w stanie zidentyfikować pochodzenie skrobi po wyglądzie jej ziarenek. Skrobia gromadzona jest w istotnych dla roślin częściach anatomicznych: ziarnach, owocach, kłączach, bulwach korzeniowych, bulwach pędowych. Występuje również w rdzeniu łodyg i pniu roślin drzewiastych. Już od pokoleń skrobia jest wykorzystywana w przygotowaniu żywności, początkowo do sporządzania kleików, zagęszczania zup i sosów. A obecnie, gdy znamy metody jej udoskonalania, do kreowania lub utrwalania struktury produktów spożywczych.

Podstawą kulinarnego wykorzystania skrobi jest jej zdolność do tzw. kleikowania. Kleikowanie skrobi jest efektem pęcznienia ziarenek skrobi pod wpływem wody, szczególnie na gorąco. Im wyższa temperatura, tym proces zachodzi szybciej i efektywniej. Opisując najprościej, wysoka temperatura wody powoduje nie tylko spęcznienie ziarenek skrobi, ale również intensywne pękanie między- i wewnątrzcząsteczkowych wiązań wodorowych w jej cząsteczkach oraz wypłukanie amylozy z ziarenek skrobi, dzięki czemu tworzy się roztwór koloidalny o podwyższonej lepkości (kleik). Amyloza agreguje w roztworze w układy uporządkowane stabilizowane powstającymi wiązaniami wodorowymi. Powstałe agregaty amylozy są nierozpuszczalne w wodzie, a usuwając jej cząsteczki z układu obkurczają się. Jest to tak zwany proces retrogradacji. Retrogradacji nie ulega amylopektyna. Temperatura kleikowania skrobi zależy m.in. od jej pochodzenia botanicznego i ewentualnych modyfikacji. Dla przykładu dla natywnej skrobi ziemniaczanej jest to ok. 65°C. Nie wszystkie skrobie tak samo kleikują. Jak już wspomniano, zależy to od udziału amylozy w skrobi, a więc rodzaju materiału roślinnego, z którego skrobia została pozyskana. W produkcji żywności wykorzystuje się cztery źródła skrobi: kukurydzę, ziemniaki, tapiokę oraz pszenicę, przy czym ta ostatnia może być produkowana jako skrobia pszenna bezglutenowa (czyli o zawartości glutenu poniżej 20 ppm, tj. 20 mg/kg).

Bardzo słaba rozpuszczalność w zimnej wodzie, brak właściwości emulgujących, tworzenie nieprzezroczystych żeli, wyklucza lub znacznie ogranicza wykorzystanie skrobi natywnej jako efektywnego dodatku. Uwzględnić należy również podatność skrobi natywnej na retrogradację, objawiającą się niekorzystnym zjawiskiem synerezy. Aby wzmocnić lub zmienić właściwości skrobi można ją poddać modyfikacji. Należy zwrócić uwagę, że nadmierny dodatek skrobi, natywnej lub modyfikowanej, powoduje zubożenie smakowitości produktu, pogorszenie jego tekstury i pojawienie się posmaku mączystego w produktach obrobionych termicznie. Skrobie modyfikowane są otrzymane w wyniku albo zabiegów fizycznych lub ewentualnie chemicznych, albo działania enzymów. Największe korzyści pod kątem otrzymania wysokofunkcjonalnych skrobi obserwuje się w przypadku modyfikacji chemicznych. Podczas tych zabiegów skrobie mogą być: odbarwione lub depolimeryzowane kwasami, alkaliami lub solami, poddawane działaniu substancji utleniających, czynników estryfikujących lub eteryfikujących, sieciowane międzycząsteczkowo i ewentualnie rozcieńczone. Modyfikacje skrobi ulepszają jej właściwości technologiczne, dzięki czemu otrzymuje się preparaty znajdujące zastosowanie jako środki zagęszczające, stabilizujące, emulgujące, środki wiążące wodę i żelujące. Modyfikacji poddawana jest skrobia natywna, czyli naturalna lub wcześniej już poddana jakiejś modyfikacji. W efekcie tych przemian otrzymuje się różne rodzaje produktów: skrobie podstawione (będące estrami lub eterami skrobi), skrobie prekleikowane (preżelowane) oraz skrobie degradowane (utlenione, hydrolizaty, dekstryny). Ciekawym przykładem modyfikacji skrobi są skrobie typu „CS”, które tak naprawdę są kleikiem skrobiowym wysuszonym na walcach suszarniczych, dzięki czemu wykazują się dobrą rozpuszczalnością w zimnej wodzie.