Quelles sont les propriétés fonctionnelles de la maltodextrine et ses applications ?

La maltodextrine est un dérivé de l'amidon sans amidon libre fabriqué à partir d'amidon ou d'amylopectine par faible hydrolyse enzymatique, raffinage et séchage par pulvérisation. La matière première de la maltodextrine peut être l'amidon, tel que l'amidon de maïs, l'amidon de tapioca, l'amidon de blé, etc., ou des céréales brutes contenant de l'amylopectine, telles que le riz et le maïs.
La maltodextrine est un produit d'hydrolyse de l'amidon, et le degré d'hydrolyse est généralement exprimé par la valeur DE. La valeur DE (équivalent glucose) fait référence au pourcentage de sucres réducteurs directs (exprimés en glucose) dans l'hydrolysat d'amidon par rapport aux solides totaux. La valeur DE de l'amidon naturel est proche de 0, tandis que la valeur DE du glucose entièrement hydrolysé est proche de 100. Les maltodextrines sont classées en 3 catégories en fonction de leur valeur DE : MD10, MD15 et MD20.
La maltodextrine étant un produit d'hydrolyse incomplète de l'amidon, il s'agit d'un mélange dont les propriétés fonctionnelles sont étroitement liées à la composition en sucres (distribution du poids moléculaire, longueur moyenne de la chaîne, degré de ramification, etc.), et la composition en sucres de la maltodextrine affecte directement son pouvoir sucrant, sa viscosité, son hygroscopicité et ses propriétés colorantes.
Lorsque la valeur DE de la maltodextrine est comprise entre 4 et 6, sa composition en sucre est constituée de molécules plus grandes que le tétrasaccharide ; lorsque la valeur DE est comprise entre 9 et 12, sa composition en sucre contient plus de sucres de haute molécule et moins de sucres de basse molécule, de sorte que ce type de maltodextrine n'a pas de pouvoir sucrant, n'est pas susceptible de brunir et n'est pas susceptible d'absorber de l'humidité ; lorsque la valeur DE est comprise entre 13 et 17, la maltodextrine a un pouvoir sucrant plus faible, une proportion relativement faible de sucre réducteur, une meilleure solubilité et peut produire une viscosité appropriée lorsqu'elle est appliquée aux aliments ; lorsque la valeur DE est comprise entre 13 et 17, la maltodextrine a un pouvoir sucrant plus faible, une proportion relativement faible de sucre réducteur et peut produire une viscosité appropriée ; la valeur DE est comprise entre 13 et 17, la maltodextrine a un pouvoir sucrant plus faible et peut produire une viscosité appropriée lorsqu'elle est appliquée aux aliments. Lorsque la valeur DE est de 18～20, la saveur est légèrement sucrée, l'absorption d'humidité augmente, il y a une partie de sucre réducteur et la réaction de brunissement se produit.
Plus le degré d'hydrolyse de la maltodextrine est élevé (plus la valeur DE est élevée), plus le poids moléculaire moyen est faible, plus le degré de linéarité est faible, plus la structure moléculaire est simple, plus le degré de vieillissement est faible, plus la solubilité, la douceur, l'hygroscopicité, la perméabilité, la fermentation, la réaction de brunissement et l'abaissement du point de congélation sont importants ; et plus l'organisation, la viscosité, la stabilité et l'anticristallisation sont mauvaises.
C'est également grâce aux différentes propriétés fonctionnelles des maltodextrines ayant des valeurs DE différentes que les maltodextrines sont largement utilisées dans une grande variété de produits alimentaires, y compris les confiseries, les glaces, les pâtisseries, les boissons et les plats préparés.
Les maltodextrines sont utilisées comme agents de séchage pour les produits alimentaires.

La maltodextrine a une bonne fluidité, n'a pas d'odeur, une bonne solubilité, une forte résistance à la chaleur, une faible hygroscopicité, ne s'agglomère pas, même si elle est utilisée à une concentration élevée, elle ne masquera pas la saveur et l'arôme des autres matières premières. Elle joue un très bon rôle de support et est couramment utilisée dans le processus de séchage des produits à base de jus pour jouer le rôle d'agent de séchage, afin d'empêcher l'agglomération du produit en poudre, d'augmenter la solubilité du produit et d'améliorer la structure organisationnelle du produit.
Dans la préparation des confitures, les produits à base de jus, en raison de températures de traitement plus élevées et d'une durée de traitement plus longue, affecteront la composition nutritionnelle du fruit, réduiront la teneur en substances antioxydantes dans le fruit.
Des études ont montré que les polyphénols des fruits (tels que les anthocyanes) sont plus sensibles à la température, et que lorsque la température de traitement est supérieure à 60 ℃, les anthocyanes se perdent de 20% à 50% par rapport aux fruits frais. Par conséquent, la recherche se concentre sur la manière de conserver les nutriments et les propriétés sensorielles des fruits au cours de la transformation et du stockage, et d'allonger la durée de conservation des fruits.
Le séchage par atomisation est couramment utilisé dans la transformation des fruits pour convertir le liquide en poudre, ce qui présente les avantages suivants : le séchage par atomisation raccourcit le temps de traitement et abaisse la température, ce qui convient aux fruits contenant des composants sensibles à la chaleur ; il permet de préserver les substances aromatiques, la couleur et les nutriments des fruits ; la fabrication de poudres de fruits permet de réduire le volume de l'emballage, facilite l'utilisation et le transport et prolonge la durée de conservation.
Malgré les avantages du séchage par atomisation, les produits à base de jus de fruits ne sont pas faciles à traiter par atomisation, principalement en raison de la teneur élevée en petits sucres moléculaires (fructose, glucose, saccharose) des produits à base de jus de fruits, ce qui fait que les particules de séchage par atomisation adhèrent facilement à la paroi de la tour de séchage par atomisation, réduisant ainsi l'efficacité thermique du séchage par atomisation.
En outre, la poudre de jus après le séchage par atomisation est facile à absorber l'humidité, et sa fluidité est médiocre. Le jus dans le sucre à petites molécules est sujet au phénomène de collage en raison de la faible température de transition vitreuse (Tg) du sucre à petites molécules ; plus la Tg est basse, plus le matériau est facile à coller. Par exemple, la Tg du lactose, du maltose, du saccharose, du glucose et du fructose est respectivement de 101, 87, 62, 37 et 16 ℃, et leur facilité relative de liaison augmente en conséquence.
La maltodextrine, en raison de son poids moléculaire plus élevé, de sa viscosité plus faible et de son Tg plus élevé, peut être utilisée comme support pour le séchage par atomisation afin d'augmenter le Tg du système global, réduisant ainsi le phénomène de mottage et de collage du système.
Araujo-Díaz et al. ont utilisé la maltodextrine et l'inuline comme auxiliaires de séchage pour sécher par atomisation le jus de myrtille et obtenir de la poudre de myrtille, respectivement, et ont évalué la capacité des deux auxiliaires de séchage en fonction des propriétés physicochimiques de la poudre de myrtille et de la rétention des substances antioxydantes. Ils ont constaté qu'il n'y avait pas de différence dans les propriétés physicochimiques des poudres de jus avec la maltodextrine et l'inuline comme supports, mais que la maltodextrine comme support retenait le resvératrol et la quercétine 3-D-galactopyranoside dans les myrtilles de manière plus efficace que l'inuline.
Ferrari et al. ont examiné les effets de la maltodextrine et de la gomme arabique en tant que supports sur les propriétés physicochimiques de la poudre de mûres séchée par atomisation. Comparée à la gomme arabique, la poudre de mûres avec la maltodextrine comme support était moins sujette à l'hygroscopicité, retenait une plus grande quantité d'anthocyanes, avait une plus grande capacité antioxydante, avait une teneur en eau plus faible et avait une meilleure capacité de réhydratation. La poudre de mûre obtenue par séchage par atomisation peut également être utilisée comme colorant naturel dans divers aliments (boissons, desserts, gelées, confitures, etc.).
La maltodextrine a également été utilisée dans le séchage de jus de fruits tels que les dattes, les pruneaux, les citrons, les carottes et les fruits secs tels que les mangues et les tomates, qui fournissent tous une bonne aide au séchage.
Les chercheurs ont également examiné l'effet de la concentration de maltodextrine sur les jus de fruits séchés par atomisation, Oberoi et al. ont sélectionné différentes concentrations de maltodextrine (3%, 5%, 7% et 10%) pour le séchage par atomisation du jus de pastèque, et la maltodextrine s'est avérée efficace pour atténuer le collage de la poudre de pastèque, et avec l'augmentation de la concentration de maltodextrine, la teneur en humidité de la poudre de pastèque séchée par atomisation a été réduite, mais le temps de re-solubilisation de la poudre de pastèque a été prolongé.
Negrao-Murakami et al. ont étudié l'effet de maltodextrines ayant différentes valeurs de DE (DE10, DE15 et DE18) sur des extraits de thé paraguayen séchés par atomisation. Les maltodextrines ayant une faible valeur de DE (DE10) ont assuré la meilleure protection des extraits de thé pendant la période de stockage, avec la meilleure stabilité des polyphénols et l'activité antioxydante la plus élevée.
Il a également été constaté que la teneur en humidité de la poudre séchée par atomisation augmentait avec la valeur DE et que le temps de re-solubilisation augmentait, ce qui pourrait être attribué au fait que les maltodextrines ayant des valeurs DE élevées ont un degré élevé de ramification et des groupes hydrophiles, qui sont plus susceptibles de lier l'eau à l'état de poudre. Ce résultat est cohérent avec l'étude de Fazaeli et al. Plus la valeur DE est faible, meilleur est l'effet de séchage sur la poudre de mûre.
La littérature précédente a principalement étudié l'effet de la maltodextrine sur le Tg des fruits séchés par atomisation ou lyophilisés, indiquant que le Tg des fruits séchés augmenterait avec l'augmentation de la teneur en maltodextrine, mais elle n'a pas pris en compte le fait que le Tg serait également affecté par la structure du matériau et la teneur en humidité du matériau (ou l'activité de l'eau) en même temps, et qu'un examen complet des courbes de Tg du matériau de séchage et des courbes de dilution isotherme permettrait d'obtenir des données plus systématiques et pourrait être utilisé pour prédire la règle de changement des caractéristiques de traitement, des caractéristiques de stockage et de la texture au cours du processus de séchage des fruits.
Pycia et al. ont utilisé de l'amidon modifié comme matière première pour préparer des maltodextrines avec différents degrés de dégradation enzymatique. Avec l'augmentation de la valeur DE, le Tg des maltodextrines préparées à partir d'amidon modifié diminue progressivement, et les maltodextrines préparées à partir de phosphate de diastarch et de phosphate de diastarch acétylé (DE6) ont le Tg le plus élevé lorsqu'elles sont préparées à partir de phosphate de diastarch et de phosphate de diastarch acétylé.
En modifiant la maltodextrine ou en préparant de la maltodextrine à partir d'amidon modifié, la capacité de la maltodextrine en tant qu'aide au séchage à réguler la Tg du système peut être encore optimisée, et la préparation personnalisée de la maltodextrine avec davantage de propriétés fonctionnelles sera la prochaine étape méritant des recherches approfondies.
Application de la maltodextrine dans l'enrobage

La maltodextrine est l'une des bonnes parois utilisées pour la microencapsulation des aliments. La technologie de la microencapsulation a été largement utilisée dans les domaines de la biologie, de la médecine, de l'alimentation, des pesticides, des cosmétiques, etc. Si l'on prend l'exemple de la microencapsulation de substances aromatiques couramment présentes dans les aliments, les substances aromatiques constituent le matériau de base, tandis que le matériau encapsulé est le matériau de paroi, également appelé support. En général, la longueur de la microcapsule ne dépasse pas 3 mm et, en fonction de la taille du produit incorporé, elle peut être divisée en deux catégories : l'échelle nanométrique (1-100 nm) et l'échelle micronique (100-1000 nm).
Un bon matériau de paroi doit répondre aux conditions suivantes : bonnes propriétés d'émulsification et de formation de film ; faible viscosité et hygroscopicité en cas de teneur élevée en solides ; meilleure protection du matériau de base ; stabilité pendant le traitement et le stockage ; absence de goût ; faible prix.
Les maltodextrines en tant que matériaux muraux microencapsulés ont commencé à être utilisées dans un certain nombre d'applications alimentaires différentes, telles que l'encapsulation de graisses et d'huiles fonctionnelles, de substances biologiquement actives, de substances aromatiques, de probiotiques, etc.

La plupart des publications sur la maltodextrine en tant que matériau de paroi pour l'encapsulation ont principalement étudié l'effet de la maltodextrine avec différentes valeurs de DE sur l'effet d'encapsulation, mais aucune conclusion cohérente n'a été obtenue.
Matsuura et al. ont étudié l'effet de différentes valeurs de DE des maltodextrines (DE2, DE10 et DE25) sur l'enrobage de l'huile de coco hydrogénée et ont constaté que la poudre d'huile de coco enrobée avec des maltodextrines de DE10 était moins stable après réhydratation, ce qui peut être dû à l'interaction plus forte entre les maltodextrines de DE10 et l'émulsifiant ester de saccharose, qui affecte la stabilité de la poudre d'huile après l'enrobage.
En revanche, lors de l'enrobage de substances aromatiques, les chercheurs ont constaté que des valeurs de DE élevées permettaient un meilleur enrobage, une durée de conservation plus longue et une transmission réduite de l'oxygène. ont utilisé un mélange de protéines de lactosérum et de maltodextrine (DE5, DE10 et DE15) pour enrober de l'octanoate d'éthyle par séchage par atomisation, et ils ont constaté que, comparées aux maltodextrines à faible valeur DE, les dextrines à valeur DE élevée étaient plus aptes à réduire la perte de poids, dextrines à valeur DE élevée étaient plus aptes à réduire les irrégularités de la surface des microcapsules après l'enrobage, préservant ainsi la fonctionnalité de l'enveloppe des microcapsules, et étaient moins susceptibles de se détériorer et de perdre leur saveur au cours de la période de stockage.
Bien que la maltodextrine ayant une valeur DE élevée ait un meilleur effet sur l'isolation de l'oxygène et la libération des arômes, avec l'augmentation de la valeur DE, le goût sucré de l'hydrolysat d'amidon sera plus élevé, il est plus facile d'absorber l'humidité et il est également plus facile d'avoir une réaction méladique. Par conséquent, les facteurs ci-dessus doivent être pris en compte pour sélectionner la maltodextrine appropriée.
En outre, bien que la valeur DE de la maltodextrine affecte sa fonctionnalité en tant que matériau de paroi, la valeur DE seule n'est pas suffisante pour prédire l'effet d'encapsulation de la maltodextrine.
Récemment, des chercheurs ont également constaté que la distribution du poids moléculaire des maltodextrines n'est pas la même pour une même valeur DE, et que la distribution du poids moléculaire des maltodextrines peut être plus précise pour déterminer les propriétés d'application des maltodextrines.
En raison de son faible pouvoir émulsifiant, la maltodextrine est également utilisée comme matériau de paroi en combinaison avec d'autres matériaux de paroi ayant un meilleur pouvoir émulsifiant, tels que la gomme arabique, les protéines de lait et d'autres émulsifiants.
Premi et al. ont étudié l'effet de différentes combinaisons de maltodextrine, de gomme arabique et de concentré de protéines de lactosérum sur l'enrobage de l'huile de moringa et ont évalué l'effet d'enrobage par le biais des propriétés d'émulsion, du taux d'enrobage, de la microstructure et de la stabilité à l'oxydation de la poudre d'huile, Il a été constaté que l'effet de l'enrobage à l'aide de la maltodextrine et de la gomme arabique était supérieur à l'effet de la maltodextrine et du concentré de protéines de lactosérum, et il a également été constaté, par l'observation de la microstructure, que la combinaison de la maltodextrine et de la gomme arabique était capable de former une surface continue et lisse sans fissures dans la microstructure de la paroi des huiles et des graisses en poudre.
Fernandes et al. ont utilisé une combinaison de gomme arabique, d'amidon modifié, de maltodextrine et d'inuline pour enrober de l'huile essentielle de romarin et ont constaté que l'utilisation de la maltodextrine combinée à la gomme arabique et à l'amidon modifié, qui avait de meilleures propriétés d'émulsification, était plus efficace pour retenir les substances volatiles. De même, la combinaison de maltodextrine, d'amidon modifié et de gomme arabique (1:1:4) s'est avérée plus efficace pour protéger les substances aromatiques que chaque matériau de paroi seul lors de l'enrobage de l'oléorésine de cannelle.
Application de la maltodextrine à l'amélioration des propriétés fonctionnelles des protéines

Avec le développement accéléré de l'industrie alimentaire, le marché des ingrédients a un besoin urgent de protéines dotées de propriétés fonctionnelles et nutritionnelles en tant qu'ingrédients alimentaires. Par conséquent, nous devons, d'une part, développer vigoureusement les ressources en protéines présentant d'excellentes caractéristiques et, d'autre part, modifier les protéines existantes pour répondre à leurs exigences particulières en matière d'alimentation, ce qui constitue la modification des protéines.
La maltodextrine améliore les propriétés fonctionnelles des protéines principalement par la réaction de Melad avec les protéines. Lorsque la liaison covalente des protéines avec les maltodextrines est réalisée en utilisant la réaction de Melad pour améliorer les propriétés fonctionnelles des protéines, le contrôle du processus de réaction afin que la réaction reste au premier stade est un point clé très important de cette technologie.
La nature hydrophile des groupes hydroxyles dans le greffon de protéine et de maltodextrine, due à l'introduction de maltodextrine avec des groupes polyhydroxyles, peut conduire à une augmentation significative de la solubilité et des propriétés d'émulsification de l'ensemble de la molécule.
Shepherd et al. ont constaté une plus grande amélioration de la capacité d'émulsification des produits de réaction greffés de caséine et de maltodextrine par rapport à la caséine seule.
O'Regan et al. ont utilisé de la maltodextrine dans une réaction méladique avec des hydrolysats de caséinate de sodium (degrés d'hydrolyse de 6%, 13% et 48%, respectivement), et les produits de la réaction ont pu améliorer la stabilité des émulsions dans des expériences de durée de conservation accélérée (7 jours, 45°C), et les produits de la réaction ont amélioré la solubilité des protéines à un pH de 4.0 à 5,5, par rapport aux hydrolysats de caséinate de sodium sans réaction de réticulation transgénérative (augmentation de 10% à 50%).
Xue et al. ont utilisé la chaleur sèche pour préparer le produit de la réaction de fonte de la protéine d'isolat de soja et de la maltodextrine, la solubilité de la protéine d'isolat de soja greffée au point isoélectrique a été considérablement améliorée, et la structure de la protéine d'isolat de soja greffée a montré une diminution du degré d'hélice α et de repliement β, ainsi qu'une augmentation des boucles irrégulières. Les chercheurs ont également constaté que les conditions de réaction contrôlant la réaction initiale de fusion de la protéine avec la maltodextrine étaient critiques.
Wang et al. ont effectué la réaction de melad avec de la maltodextrine et des protéines d'isolat de lactosérum à différents pH (pH 4-7), et le degré élevé de greffage, la faible hydrophobicité de surface, le point isoélectrique bas et la température de dénaturation thermique élevée des greffons protéiques à pH 6 ont entraîné la meilleure stabilisation thermique des produits de la réaction.
Différentes protéines avec des maltodextrines subissant la réaction méladique peuvent améliorer les propriétés fonctionnelles des protéines en contrôlant les conditions de réaction appropriées, ce qui permettra également d'élargir l'utilisation des protéines dans davantage d'applications alimentaires.
Semenova et al. ont également étudié l'effet de maltodextrines ayant des valeurs DE différentes sur les propriétés thermodynamiques de la globuline de soja, en utilisant différentes valeurs DE (valeurs DE de 2, 6 et 10) pour la réaction de fusion entre la maltodextrine de pomme de terre et la globuline de soja, et ont constaté que l'hydrophilie des greffons protéiques augmentait plus fortement et que l'activité de surface diminuait dans le cas de la réaction avec la maltodextrine dont la valeur DE est de 10. La valeur DE de la maltodextrine est inversement proportionnelle à son poids moléculaire, et plus la valeur DE est élevée, plus la longueur moyenne de la chaîne moléculaire est courte, ce qui indique que dans la réaction de greffage de la maltodextrine avec les protéines, la valeur DE aura un effet important sur la solubilité et l'activité de surface du produit final.
Mulcahy et al. ont étudié les propriétés de la maltodextrine (valeurs DE 6, 12 et 17), des extraits secs de sirop de maïs (valeurs DE 30 et 38) et des produits de la réaction de fusion des protéines de lactosérum à l'aide d'une méthode de chaleur humide. L'ampleur de la réaction de greffage augmente avec les valeurs DE pour un même temps de réaction. La maltodextrine (valeur DE 6) a mieux réagi avec les protéines de lactosérum pour augmenter la stabilité thermique des protéines de lactosérum dans une solution de NaCl 50 mM.