Каковы функциональные свойства мальтодекстрина и его применение?

Мальтодекстрин - это производное крахмала без свободного крахмала, получаемое из крахмала или амилопектина путем ферментативного низкого гидролиза, рафинирования и распылительной сушки. Сырьем для мальтодекстрина может служить крахмал, например, кукурузный крахмал, крахмал тапиоки, пшеничный крахмал и т.д., или сырые зерна, содержащие амилопектин, например, рис и кукуруза.
Мальтодекстрин - это продукт гидролиза крахмала, и степень гидролиза обычно выражается значением DE. Значение DE (эквивалент глюкозы) означает процентное содержание прямых восстанавливающих сахаров (выраженных в виде глюкозы) в гидролизате крахмала в процентах от общего количества твердых веществ. Значение DE натурального крахмала близко к 0, в то время как значение DE полностью гидролизованной глюкозы близко к 100. Мальтодекстрины делятся на 3 категории в соответствии с их значением DE: MD10, MD15 и MD20.
Поскольку мальтодекстрин является продуктом неполного гидролиза крахмала, он представляет собой смесь, функциональные свойства которой тесно связаны с составом сахаров (молекулярно-массовое распределение, средняя длина цепи, степень разветвления и т.д.), а состав сахаров в мальтодекстрине напрямую влияет на его сладость, вязкость, гигроскопичность и красящие свойства.
Когда значение DE мальтодекстрина составляет 4-6, его сахарный состав состоит из всех более крупных молекул выше тетрасахарида; когда значение DE составляет 9-12, его сахарный состав содержит больше высокомолекулярных сахаров и меньше низкомолекулярных сахаров, поэтому такой мальтодекстрин не имеет сладости, не склонен к подрумяниванию и не склонен к поглощению влаги; Когда значение DE составляет 13-17, он имеет меньшую сладость, относительно меньшую долю редуцирующего сахара, лучшую растворимость, и может производить подходящую вязкость при применении в пище; когда значение DE составляет 13-17, он имеет меньшую сладость, относительно низкую долю редуцирующего сахара, и может производить соответствующую вязкость; значение DE составляет 13-17, он имеет меньшую сладость, и может производить подходящую вязкость при применении в пище. Когда значение DE составляет 18～20, он будет иметь слегка сладкий вкус, поглощение влаги увеличивается, и есть часть редуцирующего сахара, и происходит реакция подрумянивания.
Чем выше степень гидролиза мальтодекстрина (чем выше значение DE), тем ниже средняя молекулярная масса, ниже степень линейности, проще молекулярная структура, ниже степень старения, выше растворимость, сладость, гигроскопичность, проницаемость, реакция брожения, коричневая реакция и больше снижение температуры замерзания; и хуже организация, вязкость, стабильность и антикристаллизация.
Именно благодаря различным функциональным свойствам мальтодекстринов с разными значениями DE мальтодекстрины широко используются в самых разных пищевых продуктах, включая кондитерские изделия, мороженое, выпечку, напитки и полуфабрикаты.
Мальтодекстрины используются в качестве сушильных агентов для пищевых продуктов.

Мальтодекстрин обладает хорошей текучестью, без запаха, хорошей растворимостью, сильной термостойкостью, низкой гигроскопичностью, не агломерируется, даже если используется в высокой концентрации, не маскирует вкус и аромат других сырьевых материалов, имеет очень хорошую роль носителя, обычно используется в процессе сушки соковой продукции, чтобы играть роль сушильного агента, чтобы предотвратить агломерацию порошкового продукта, увеличить растворимость продукта, улучшить организационную структуру продукта.
При приготовлении джема, соковой продукции из-за более высоких температур обработки и длительного времени обработки нарушается питательный состав плодов, снижается содержание антиоксидантных веществ в плодах.
Исследования показали, что полифенолы во фруктах (такие как антоцианы) более чувствительны к температуре, и при температуре обработки выше 60 ℃ антоцианы теряются на 20% - 50% по сравнению со свежими фруктами. Поэтому вопрос о том, как сохранить питательные вещества и сенсорные свойства фруктов во время обработки и хранения, а также продлить срок годности фруктов, находится в центре внимания исследователей.
Распылительная сушка обычно используется при переработке фруктов для превращения жидкости в порошок, что имеет следующие преимущества: распылительная сушка сокращает время обработки и понижает температуру, подходит для фруктов, содержащих чувствительные к теплу компоненты; способствует сохранению вкусовых веществ, цвета и питательных веществ во фруктах; изготовленные из фруктов порошки могут уменьшить объем упаковки, облегчить эксплуатацию и транспортировку, а также продлить срок хранения.
Несмотря на преимущества распылительной сушки больше, но фруктовые соки продукты не легко распылительной сушки лечения, в основном потому, что фруктовые соки продукты в небольших молекулярных сахаров (фруктоза, глюкоза, сахароза) содержание высоко, приведет к распылительной сушки частицы легко прилипают и легко прилипают распылительной сушки стены башни проблемы, снизить тепловую эффективность распылительной сушки.
Кроме того, порошок сока после распылительной сушки легко поглощает влагу, имеет плохую текучесть. Сок в малых молекулах сахара склонен к явлению склеивания из-за того, что температура стеклования малых молекул сахара (Tg) низкая, чем ниже Tg, тем легче материал будет склеиваться. Например, Tg лактозы, мальтозы, сахарозы, глюкозы и фруктозы составляет 101, 87, 62, 37 и 16 ℃ соответственно, и их относительная легкость сцепления увеличивается соответственно.
Мальтодекстрин, благодаря своей более высокой молекулярной массе, меньшей вязкости и более высокому Tg, может использоваться в качестве носителя при распылительной сушке для повышения Tg всей системы, тем самым уменьшая явление затвердевания и склеивания системы.
Араухо-Диас и др. использовали мальтодекстрин и инулин в качестве вспомогательных средств для распылительной сушки сока черники с целью получения порошка черники, соответственно, и оценили способность этих двух вспомогательных средств к сушке по физико-химическим свойствам порошка черники и сохранению антиоксидантных веществ. Было обнаружено, что физико-химические свойства порошков сока с мальтодекстрином и инулином в качестве носителей не отличаются, но мальтодекстрин в качестве носителя удерживает ресвератрол и кверцетин 3-D-галактопиранозид в чернике более эффективно, чем инулин.
Феррари и др. исследовали влияние мальтодекстрина и камеди арабика в качестве носителей на физико-химические свойства высушенного распылением порошка ежевики. По сравнению с камедью арабик, порошок ежевики с мальтодекстрином в качестве носителя был менее подвержен гигроскопичности, сохранял большее количество антоцианов, обладал более сильной антиоксидантной способностью, имел меньшее содержание воды и лучшую способность к регидратации. Порошок ежевики, полученный методом распылительной сушки, может также использоваться в качестве натурального красителя в различных продуктах питания (напитках, десертах, желе, джемах и т.д.).
Мальтодекстрин также используется для сушки фруктовых соков, таких как финики, чернослив, лимоны, морковь, и сушеных фруктов, таких как манго и помидоры - все они обеспечивают хорошую сушку.
Исследователи также изучили влияние концентрации мальтодекстрина на фруктовые соки, высушенные распылением: Oberoi et al. выбрали различные концентрации мальтодекстрина (3%, 5%, 7% и 10%) для распылительной сушки арбузного сока, и мальтодекстрин был эффективен для облегчения склеивания арбузного порошка, а с увеличением концентрации мальтодекстрина содержание влаги в распылительно-сухом арбузном порошке уменьшалось, но время повторной солюбилизации арбузного порошка увеличивалось.
Неграо-Мураками и др. исследовали влияние мальтодекстринов с различными значениями DE (DE10, DE15 и DE18) на экстракты парагвайского чая, высушенные распылением. Мальтодекстрины с низким значением DE (DE10) обеспечили наилучшую защиту чайных экстрактов в течение периода хранения, а также лучшую стабильность полифенолов и антиоксидантную активность.
Также было обнаружено, что содержание влаги в высушенном распылением порошке увеличивалось с увеличением значения DE и ростом времени ресолюбилизации, что можно объяснить тем, что мальтодекстрины с высоким значением DE имеют высокую степень разветвленности и гидрофильные группы, которые с большей вероятностью связывают воду в порошкообразном состоянии. Этот вывод согласуется с результатами исследования Fazaeli et al. Чем ниже значение DE, тем лучше эффект сушки для порошка ежевики.
В предыдущей литературе в основном исследовалось влияние мальтодекстрина на Tg высушенных распылением или сублимированных фруктов, указывалось, что Tg высушенных фруктов увеличивается с увеличением содержания мальтодекстрина, но не учитывалось, что на Tg также влияет структура материала и содержание влаги в материале (или активность воды) одновременно, и что комплексное рассмотрение кривых Tg материала для сушки и кривых изотермического разбавления приведет к получению более систематических данных и может быть использовано для прогнозирования правил изменения характеристик обработки, характеристик хранения и текстуры в процессе сушки фруктов.
Pycia et al. использовали модифицированный крахмал в качестве сырья для приготовления мальтодекстринов с различной степенью ферментативной деградации, с увеличением значения DE Tg мальтодекстринов, приготовленных из модифицированного крахмала, постепенно снижается, а мальтодекстрины, приготовленные из фосфата диастарха и ацетилированного фосфата диастарха (DE6), имеют наибольший Tg, когда они приготовлены из фосфата диастарха и ацетилированного фосфата диастарха.
Модифицируя мальтодекстрин или получая мальтодекстрин из модифицированного крахмала, можно еще больше оптимизировать способность мальтодекстрина как вспомогательного средства для сушки регулировать Tg системы, а индивидуальное приготовление мальтодекстрина с более функциональными свойствами станет следующим шагом, заслуживающим глубокого исследования.
Применение мальтодекстрина при встраивании

Мальтодекстрин - один из лучших материалов, используемых для микрокапсулирования пищевых продуктов. Технология микрокапсулирования широко используется в биологии, медицине, пищевой промышленности, производстве пестицидов, косметики и т.д. Если взять в качестве примера микрокапсулирование ароматических веществ, часто встречающихся в пищевых продуктах, то ароматические вещества являются основным материалом, а инкапсулированный материал - материалом стенок, или, как его еще называют, носителем. Обычно длина микрокапсулы не превышает 3 мм, а в зависимости от размера внедряемого продукта ее можно разделить на: наномасштабную (1-100 нм) и микронную (100-1000 нм).
Для встраивания материала очень важным этапом является отбор материала стенок микрокапсул, хороший материал стенок должен отвечать следующим условиям: хорошие эмульгирующие свойства и пленкообразующие свойства; низкая вязкость и гигроскопичность при высоком содержании твердых веществ; лучшая защита основного материала; стабильность при обработке и хранении; отсутствие вкуса; низкая цена.
Мальтодекстрины как микрокапсулированные материалы для стенок начали использоваться в различных пищевых областях, таких как инкапсуляция функциональных жиров и масел, биологически активных веществ, ароматических веществ, пробиотиков и так далее.

В большинстве литературных источников, посвященных мальтодекстрину как материалу для инкапсуляции, в основном изучалось влияние мальтодекстрина с различными значениями DE на эффект инкапсуляции, однако последовательных выводов получено не было.
Мацуура и др. исследовали влияние различных значений DE мальтодекстринов (DE2, DE10 и DE25) на введение гидрогенизированного кокосового масла и обнаружили, что порошок кокосового масла, введенный с мальтодекстринами DE10, менее стабилен после регидратации, что может быть связано с более сильным взаимодействием между мальтодекстринами DE10 и эмульгатором - эфиром сахарозы, который влияет на стабильность порошка масла после введения.
В то время как при встраивании ароматических веществ исследователи обнаружили, что высокие значения DE обеспечивают лучшее встраивание, более длительный срок хранения и уменьшение пропускания кислорода.Sheu et al. использовали смесь сывороточного белка и мальтодекстрина (DE5, DE10 и DE15) для встраивания этил октаноата методом распылительной сушки, и они обнаружили, что по сравнению с мальтодекстринами с низким значением DE, декстрины с высоким значением DE были Они обнаружили, что по сравнению с мальтодекстринами с низким значением DE, декстрины с высоким значением DE были более способны уменьшить неровности поверхности микрокапсул после встраивания, сохраняя функциональность оболочки микрокапсул, и были менее подвержены порче и потере вкуса в течение периода хранения.
Хотя мальтодекстрин с высоким значением DE лучше изолирует кислород и высвобождает аромат, с увеличением значения DE сладость гидролизата крахмала становится выше, он легче поглощает влагу, а также легче вступает в реакцию Меладича. Поэтому для выбора подходящего мальтодекстрина необходимо учитывать вышеперечисленные факторы.
Кроме того, хотя значение DE мальтодекстрина влияет на его функциональность в качестве материала стенки, одного значения DE недостаточно для прогнозирования эффекта инкапсуляции мальтодекстрина.
Недавно исследователи также обнаружили, что молекулярно-массовое распределение мальтодекстринов не одинаково для одного и того же значения DE, и что молекулярно-массовое распределение мальтодекстринов может быть более точным при определении потребительских свойств мальтодекстринов.
Из-за слабой эмульгирующей способности мальтодекстрин также используется в качестве материала стенки в сочетании с другими материалами стенки, обладающими лучшей эмульгирующей способностью, такими как камедь арабик, молочный белок и другие эмульгаторы.
Преми и др. исследовали влияние различных комбинаций мальтодекстрина, камеди арабика и концентрата сывороточного белка на встраивание масла моринги и оценивали эффект встраивания через свойства эмульсии, скорость встраивания, микроструктуру и окислительную стабильность масляного порошка, и было обнаружено, что эффект встраивания с использованием мальтодекстрина и камеди арабика превосходит эффект мальтодекстрина и концентрата сывороточного белка, и далее было обнаружено, что при наблюдении микроструктуры комбинация мальтодекстрина и камеди арабика способна сформировать непрерывную и гладкую поверхность без трещин в микроструктуре стенки порошкообразных масел и жиров.
Fernandes et al. использовали комбинацию камеди арабика, модифицированного крахмала, мальтодекстрина и инулина для введения эфирного масла розмарина и обнаружили, что использование мальтодекстрина в сочетании с камедью арабика и модифицированным крахмалом, обладающим лучшими эмульгирующими свойствами, было более эффективным для удержания летучих веществ. Аналогично, комбинация мальтодекстрина, модифицированного крахмала и арабика (1:1:4) оказалась более эффективной для защиты ароматических веществ, чем каждый из материалов стенки в отдельности при вложении живицы корицы.
Применение мальтодекстрина для улучшения функциональных свойств белков

В связи с ускоренным развитием пищевой промышленности рынок ингредиентов остро нуждается в белках с функциональными и питательными свойствами в качестве пищевых ингредиентов. Поэтому, с одной стороны, мы должны энергично развивать ресурсы белков с отличными характеристиками, а с другой - модифицировать существующие белки, чтобы удовлетворить их особые требования к пище, что и является модификацией белков.
Мальтодекстрин улучшает функциональные свойства белков в основном за счет реакции Мелада с белками. Когда ковалентное связывание белков с мальтодекстринами осуществляется с помощью реакции Мелада для улучшения функциональных свойств белков, управление процессом реакции таким образом, чтобы реакция оставалась на первой стадии, является очень важным ключевым моментом этой технологии.
Гидрофильная природа гидроксильных групп в трансплантате белка и мальтодекстрина, обусловленная введением мальтодекстрина с полигидроксильными группами, может привести к значительному увеличению растворимости и эмульгирующих свойств всей молекулы.
Шепард и др. обнаружили более значительное повышение эмульгирующей способности продуктов реакции прививки казеина и мальтодекстрина по сравнению с казеином.
O'Regan et al. использовали мальтодекстрин в меладической реакции с гидролизатами казеината натрия (степени гидролиза 6%, 13% и 48%, соответственно), и продукты реакции смогли повысить стабильность эмульсий в экспериментах с ускоренным сроком хранения (7 дней, 45°C), а продукты реакции улучшили растворимость белков при pH от 4.0 до 5,5, по сравнению с гидролизатами казеината натрия без реакции трансгенеративного сшивания (увеличение на 10% до 50%).
Сюэ и др. использовали сухое тепло для приготовления продукта реакции мелады белка соевого изолята и мальтодекстрина, растворимость привитого белка соевого изолята в изоэлектрической точке была значительно повышена, а структурно белковая структура привитого белка соевого изолята показала снижение степени α-спирали и β-складки, а также увеличение нерегулярных завитков. Исследователи также обнаружили, что условия реакции, контролирующие начальную меладореакцию белка с мальтодекстрином, являются критическими.
Ванг и др. провели реакцию мелада с мальтодекстрином и белками сывороточного изолята при различных рН (рН 4-7), и высокая степень прививки, низкая гидрофобность поверхности, низкая изоэлектрическая точка и высокая температура термической денатурации белковых трансплантатов при рН 6 привели к наилучшей термической стабилизации продуктов реакции.
Различные белки с мальтодекстринами, проходящие меладическую реакцию, могут улучшить функциональные свойства белков, контролируя соответствующие условия реакции, что также расширит применение белков в большем количестве пищевых продуктов.
Семенова и др. исследовали влияние мальтодекстринов с различными значениями DE на термодинамические свойства глобулина сои, используя различные значения DE (значения DE 2, 6 и 10) для реакции мелады между картофельным мальтодекстрином и глобулином сои, и обнаружили, что гидрофильность белковых трансплантатов увеличивается сильнее, а поверхностная активность снижается в случае реакции с мальтодекстрином со значением DE 10. Значение DE мальтодекстрина обратно пропорционально его молекулярному весу, и чем больше значение DE, тем короче средняя длина молекулярной цепи, что указывает на то, что в реакции прививки мальтодекстрина с белком значение DE будет иметь важное влияние на растворимость и поверхностную активность конечного продукта.
Малкахи и др. исследовали свойства мальтодекстрина (значения DE 6, 12 и 17), твердых веществ кукурузного сиропа (значения DE 30 и 38) и продуктов реакции мелады с сывороточным белком, используя метод влажного тепла. Степень реакции прививки увеличивалась с увеличением значений DE при одинаковом времени реакции. Мальтодекстрин (значение DE 6) лучше реагировал с сывороточным белком, повышая термостабильность сывороточного белка в 50 мМ растворе NaCl.