Исследование факторов, влияющих на процесс клейстеризации крахмала муки, с применением Amylograph-E Brabender

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Казанский национальный исследовательский 
технологический университет 
А. В. Маслов, Т. А. Ямашев, З. Ш. Мингалеева 
ИССЛЕДОВАНИЕ  
ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ 
НА ПРОЦЕСС КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ 
КРАХМАЛА МУК И, С ПРИМЕНЕНИЕМ
AMYLOGRAPH-E BRABENDER  
Учебно-методическое пособие 
Казань 
Издательство КНИТУ 
2023 

УДК 664.2(075) 
ББК  36.85я7 
М31 
Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Казанского национального исследовательского технологического университета 
Рецензенты: 
д-р биол. наук, проф. Т. В. Багаева 
д-р биол. наук, проф. Е. Л. Матвеева 
М31 
Маслов А. В. 
Исследование факторов, влияющих на процесс клейстеризации крахмала муки, с применением Amylograph-E Brabender : учебно-методическое пособие / А. В. Маслов, Т. А. Ямашев, З. Ш. Мингалеева; 
Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : 
Изд-во КНИТУ, 2023. – 108 с. 
ISBN 978-5-7882-3417-5 
Содержит информацию о структуре, свойствах и классификации крахмала, 
об основных видах сырья и способах его производства, а также лабораторные работы по исследованию процесса клейстеризации крахмала в чистом виде и в составе крахмалсодержащего сырья с использованием прибора Amylograph-E 
Brabender. 
Предназначено для магистров направления 19.04.02 «Продукты питания из 
растительного сырья» (программа «Продукты функционального питания на основе злаковых, бобовых и плодово-ягодных культур и пряно-ароматического 
сырья».) 
Подготовлено на кафедре технологии пищевых производств. 
УДК 664.2(075) 
ББК 36.85я7 
ISBN 978-5-7882-3417-5 
© Маслов А. В., Ямашев Т. А., 
Мингалеева З. Ш., 2023 
© Казанский национальный исследовательский 
технологический университет, 2023 
2

С О Д Е Р Ж А Н И Е
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................................................... 5 
1. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА КРАХМАЛОВ ............................................................................... 7 
1.1. Химический состав крахмальных зерен ................................................................................. 
7 
1.2. Клейстеризация и ретроградация крахмалов ....................................................................... 
13 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
19 
2. ХАРАКТЕРИСТИКА КРАХМАЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ 
..................................................................................................................... 21 
2.1. Основные виды сырья для производства крахмалов ........................................................... 
21 
2.2. Технологические свойства крахмалсодержащего сырья 
..................................................... 
23 
2.3. Классификация крахмалсодержащего сырья ....................................................................... 
24 
2.4. Способы производства крахмала 
........................................................................................... 
25 
2.5. Нативные крахмалы ................................................................................................................ 
28 
2.5.1. Крахмал картофельный 
.................................................................................................... 
28 
2.5.2. Крахмал кукурузный ........................................................................................................ 
29 
2.5.3. Крахмал пшеничный ........................................................................................................ 
30 
2.6. Модифицированные крахмалы .............................................................................................. 
31 
2.6.1. Окисленный желирующий крахмал 
................................................................................ 
34 
2.6.2. Крахмал фосфатный ......................................................................................................... 
36 
2.6.3. Крахмал экструзионный .................................................................................................. 
37 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
39 
3. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ КРАХМАЛА ......................................................................................... 41 
3.1. Факторы, влияющие на процесс клейстеризации крахмала ............................................... 
41 
3.2. Методы и оборудование для изучения свойств крахмала в процессе клейстеризации ........ 
42 
3.2.1. Вискозиметр Rapid Visco Analyser 
.................................................................................. 
46 
3.2.2. Прибор Viscograph-E Brabender ...................................................................................... 
48 
3.2.3. Прибор ViscoQuick Brabender ......................................................................................... 
49 
3.2.4. Прибор Micro Visco-Amylo-Graph Brabender 
................................................................. 
50 
3.2.5. Прибор Amylograph-E Brabender..................................................................................... 
51 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
53 
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМИЛОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МУКИ И ПРОДУКТОВ
ГРУБОГО ПОМОЛА ЗЕРНА С ПОМОЩЬЮ ПРИБОРА AMYLOGRAPH-E 
BRABENDER ..................................................................................................................................... 56 
4.1. Влияние овсяного солода  на углеводно-амилазный комплекс муки ................................ 
56 
4.2. Влияние пищевой комплексной добавки на углеводно-амилазный комплекс муки 
........ 
61 
4.3. Правила техники безопасности при работе с прибором Amylograph-E Brabender 
........... 
66 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
67 
3 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ............................................................................................................ 70 
Лабораторная работа 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ 
КРАХМАЛА ПШЕНИЧНОЙ МУКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРИБОРА  
AMYLOGRAPH-E BRABENDER 
................................................................................................. 
70 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
75 
Лабораторная работа 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ  
КРАХМАЛА РЖАНОЙ МУКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРИБОРА AMYLOGRAPH-E 
BRABENDER 
.................................................................................................................................. 
76 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
77 
Лабораторная работа 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ 
КРАХМАЛА ПШЕНИЧНОЙ КРУПКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРИБОРА  
AMYLOGRAPH-E BRABENDER 
................................................................................................. 
78 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
79 
Лабораторная работа 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ  
КРАХМАЛА РЖАНОЙ КРУПКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРИБОРА AMYLOGRAPH-E 
BRABENDER 
.................................................................................................................................. 
80 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
82 
Лабораторная работа 5. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИДА КРАХМАЛА НА ЕГО 
СВОЙСТВА ПРИ КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ ..................................................................................... 
82 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
84 
Лабораторная работа 6. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КРАХМАЛА 
НА ЕГО СВОЙСТВА ПРИ КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ 
...................................................................... 
85 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
88 
Лабораторная работа 7. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОБАВОК НА СВОЙСТВА 
КРАХМАЛА ПРИ КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ .................................................................................... 
88 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
90 
Лабораторная работа 8. ОПТИМИЗАЦИЯ КОМПОЗИЦИИ КОМПЛЕКСНОЙ  
ДОБАВКИ ПО РЕОЛОГИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ КЛЕЙСТЕРИЗОВАННОЙ 
ВОДНО-МУЧНОЙ СУСПЕНЗИИ НА ПРИБОРЕ AMYLOGRAPH-E BRABENDER 
............ 
91 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
94 
Лабораторная работа 9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КРАХМАЛА 
В ВОДНО-МУЧНОЙ СУСПЕНЗИИ И СКОРОСТИ НАГРЕВА НА ПРОЦЕСС 
КЛЕЙСТЕРИЗАЦИИ 
..................................................................................................................... 
94 
Контрольные вопросы ................................................................................................................... 
98 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
.................................................................................................................................. 99 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................................................ 100 
4 

В В Е Д Е Н И Е
Крахмал – это полисахарид, наиболее часто встречающийся 
в продуктах питания из растительного сырья. Качество пищевых продуктов в значительно степени зависит от его свойств, поэтому важным 
этапом производства продуктов питания является термическая обработка, в процессе которой крахмал претерпевает различные изменения. 
С точки зрения пищевой технологии наиболее значимое изменение 
крахмала – это его клейстеризиция. 
Изучение факторов, влияющих на процесс клейстеризации крахмала, представляется особенно актуальным в настоящее время, поскольку этот процесс играет важную роль в пищевой промышленности. 
Клейстеризация – это процесс образования геля в результате набухания крахмала в воде при нагревании. В ходе этого процесса меняются 
технологические свойства крахмала: увеличивается вязкость геля, повышается устойчивость к высоким температурам, изменяется текучесть 
и структура продукта. Благодаря этим свойствам клейстеризованный 
крахмал используется при производстве многих продуктов питания –
соусов, супов, молочных продуктов, кондитерских изделий, заменителей мяса и др. 
Изучение факторов, влияющих на клейстеризацию крахмала, позволяет оптимизировать производственные процессы и улучшить качество продукта. К таким факторам относятся температура, кислотность 
среды, продолжительность процесса, скорость перемешивания. Например, увеличение температуры и продолжительности процесса клейстеризации может и улучшить, и ухудшить технологические свойства 
крахмала. 
Результаты изучения влияния различных факторов на процесс клейстеризации крахмала могут быть использованы для улучшения качества 
выпускаемых продуктов питания, а также для разработки инновационной 
продукции, отвечающей меняющимся потребностям и предпочтениям 
потребителей. Кроме того, данные о клейстеризации крахмала могут 
быть полезны при оптимизации процессов производства пищевой продукции с целью повышения эффективности и снижения затрат. 
Информация о клейстеризации крахмала также может быть использована для более полного изучения лежащих в основе процесса хи5 

мии и механики клейстеризации, что может привести к разработке новых технологий производства пищевых продуктов, а понимание условий клейстеризации крахмала позволяет контролировать безопасность 
пищевых продуктов, предотвращать пищевые отравления и защищать 
потребителей от потенциально опасных продуктов. 
Изучение процесса клейстеризации также может найти применение в медицинской и фармацевтической промышленности, в частности 
материалы на основе крахмала используются в качестве наполнителей 
в системах доставки лекарств, а процесс клейстеризации может быть 
использован для изменения свойств этих материалов. 
Сведения, полученные при изучении клейстеризации крахмала, 
имеют большое значение и для таких областей науки, как биотехнология и промышленная биопереработка. Например, ферменты можно использовать для модификации структуры молекул крахмала, а процесс 
клейстеризации – для дальнейшей модификации этих молекул с целью 
конкретного применения. Более того, знание процессов клейстеризации 
крахмала также может иметь значение для модификации структуры материалов на основе крахмала с целью их дальнейшего применения при 
производстве биотоплива и других непищевых продуктов.  
Таким образом, изучение факторов, влияющих на процесс клейстеризации крахмала, актуально и перспективно, поскольку данный 
процесс применяется в пищевой, медицинской и фармацевтической 
промышленностях, производстве биотоплива и др. 
6 

.  С Т Р У К Т У Р А  И  С В О Й С Т В А  К Р А Х М А Л О В
1 . 1 .  Х и м и ч е с к и й  с о с т а в  к р а х м а л ь н ы х  з е р е н
Как уже отмечалось, крахмал – один из самых распространенных 
полисахаридов в природе. Синтез крахмала происходит в растениях 
в амило- и хлоропластах путем полимеризации молекул глюкозы, которые образуются в хлоропластах из углекислого газа и воды под действием солнечного света в результате фотосинтеза. 
Крахмал накапливается в семенах, клубнях и других частях растений в виде сферических гранул диаметром 2–100 мкм, имеющих высокую плотность (около 1,5 г/см3), из-за чего при комнатной температуре 
они не растворяются в воде, а набухают. Например, по имеющимся сведениям, картофельный крахмал может поглощать до 0,48–0,53 г воды 
на 1 г сухого крахмала. При этом сорбция воды обратима. 
Химически крахмалы представляют собой α-глюканы, состоящие 
в основном из двух различных гомополимеров d-глюкозы: амилозы 
и амилопектина.  
Амилозу традиционно считают линейным полимером, состоящим 
из звеньев глюкопиранозы, связанных через α-d-(1→4)-гликозидные 
связи. Хотя в настоящее время получены доказательства не полностью 
линейного строения амилозы, ее поведение приближается к поведению 
линейного полимера. 
Амилопектин представляет собой разветвленный полимер, который 
имеет одну из самых высоких молекулярных масс среди встречающихся 
в природе полимеров. Он состоит из единиц глюкопиранозы, связанных 
α-d-(1→4)-гликозидными связями. Примерно через каждые 20–30 остатков глюкопиранозы находится точка ветвления, где цепь α-d-(1→4)-глюкопиранозильных звеньев связана с гидроксиметильным положением 
C-6 остатка глюкозы через α-d-(1→6)-гликозидную связь. Так, около 4 % 
остатков глюкопиранозы в амилопектине связаны в точках ветвления. 
На рис. 1.1 показаны химическая структура и схематическое изображение амилозы и амилопектина, а на рис. 1.2 – схема организации 
зерна крахмала1. 
1 Jane J. L. Structural features of starch granules II // Starch. Academic Press, 2009. P. 193–236. 
7 

 
 
 
а 
б 
Рис. 1.1. Химическая структура и схематическое изображение 
амилозы (а) и амилопектина (б) 
 
 
 
Рис. 1.2. Схема организации крахмального зерна  
8 

В связи с тем что амилоза имеет линейную структуру, ее поведение похоже на поведение обычных синтетических полимеров. Однако 
молекулярная масса амилозы в 10 раз выше, чем у них.  
Молекулярная масса амилопектина намного больше, чем у амилозы. Высокая молекулярная масса и разветвленная структура амилопектина снижают подвижность полимерных цепей и препятствуют любой тенденции к их близкой ориентации для образования водородных 
связей. Кроме того, в составе некоторых крахмалов обнаружены соединения, по структуре промежуточные между линейной амилозой и короткоразветвленным амилопектином. 
В табл. 1.1 приведены физико-химические свойства амилозы 
и амилопектина2. 
 
Таблица 1.1  
Физико-химические свойства амилозы и амилопектина 
Показатель 
Амилоза 
Амилопектин 
1 
2 
3 
Молекулярная структура 
В основном  
Сильно разветвленная 
линейная 
Разветвления 
В первую очередь  
α-1–4; α-1–6 
α-1–4 
Молекулярная масса 
105–106 Da 
107–109 Da 
20 % 
Менее 1 % 
Количество образуемых связей с йодом 
Цвет комплекса с йодом 
Сине-черный 
Красно-фиолетовый 
100 % 
≈60 % 
Степень гидролиза под действием β-амилазы 
Нестабильная 
Стабильная 
Устойчивость в водных растворах 
Растворимость 
Низкая или мало- 
Высокая 
растворимая 
Температура клейстеризации 
Низкая 
Высокая 
Температура плавления 
Низкая 
Высокая 
Большое количество 
Не содержит 
Наличие амилозолипидных 
комплексов 
Образование геля 
Необратимое 
Обратимое 
Характеристика геля 
Твердый 
Мягкий 
                                                          
 
2 An overview of separation methods in starch analysis: the importance of size exclusion chromatography and field flow 
fractionation / Rübsam H., Krottenthaler M., Gastl M., Becker T. // Starch – Stärke. 2012. Vol. 64. № 9. P. 683–695; Sasaki, 
T. Effect of amylose content on gelatinization, retrogradation, and pasting properties of starches from waxy and nonwaxy 
wheat and their F1 seeds // Cereal chemistry. 2000. Vol. 77. № 1. P. 58–63; Schirmer M., Jekle M., Becker T. Starch 
gelatinization and its complexity for analysis // Starch – Stärke. 2015. Vol. 67. № 1–2. P. 30–41. 
9 

Окончание табл. 1.1 
1 
2 
3 
Пленки 
Связанные, хорошо  
Трудно  
формируются 
формируются 
Вязкость 
Низкая 
Высокая 
Загуститель 
Плохой 
Хороший 
Устойчивость к сдвигу 
Относительно  
Нестабильная 
стабильная 
Адгезионные силы 
Слабые 
Сильные 
Нестабильная 
Стабильная 
Стабильность при замораживании–оттаивании 
Степень ретроградации 
Высокая 
Низкая 
Крахмалы, выделенные из кукурузы, риса, пшеницы и картофеля, 
содержат 70–80 % амилопектина и 20–30 % амилозы. Существуют крахмалы (их называют восковыми), которые состоят почти исключительно 
из амилопектина. Так, восковой кукурузный крахмал содержит ≈1 % амилозы, восковой ячменный крахмал – до 8 % амилозы. Зерно, крахмал которого почти полностью состоит из амилопектина, называют амилоидным (пшеница, ячмень, кукуруза, рис, сорго). Первым злаком, у которого 
было выявлено, что его крахмал состоит только из амилопектина, – это 
восковая кукуруза (восковой маис). Восковыми крахмалы называют за 
восковой стеклоподобный вид разреза, который имеют зерна. 
На рис. 1.3 показаны микрофотографии крахмальных зерен в проходящем и поляризованном свете3. 
 
 
 
а 
б 
Рис. 1.3. Зерна картофельного крахмала под микроскопом 
в проходящем (а) и поляризованном (б) свете 
                                                          
 
3 Potato starch microphoto. URL: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Potato_starch_microphoto. jpg; Potato Starch 
Polarized light. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Potato_Starch_Polarized_ light_100x.jpg 
10