マルトデキストリンについて、かつて同僚がコメントしたことがあります。 「
しかし、この見かけによらず単純な化合物は、食品の設計においてますます重要な役割を果たすことで、基本を越えて進化しています。 増量剤や担体としての伝統的な役割に加え、マルトデキストリンは、脂肪代替物、栄養補助食品、ハイテク フィルム形成剤として、多くの用途で役割を担ってきました。米国食品医薬品局は、マルトデキストリンを「主に (α)-1,4結合でつながったD-グルコース単位からなり、20未満のデキストロース当量 (DE) を持つ、非甘味栄養サッカライドポリマー」と定義しています。 コーンスターチや馬鈴薯デンプンを安全で適切な酸や酵素で部分的に加水分解し、白色粉末または濃縮溶液として調製される。” (21 Code of Federal Regulations Sec. 184.1444)
食品業界では通常、マルトデキストリンについて言及する場合、トウモロコシをベースとした製品を指します。 しかし、法的に定義されたトウモロコシとジャガイモのバージョンに加え、一部の材料メーカーは、米やタピオカなど、他のデンプン源から「マルトデキストリン」を製造しています。 これらの製品の現在の表示状況は未解決であるため、「加水分解された…」という用語が必要になる可能性があります。 (でんぷん/ソース)」という用語が必要になるかもしれません。
これらの非コーンまたは非ポテト製品についても、メーカーは通常、DE を 20 未満に抑えています。 しかし、出発材料によっては、これらもグルコース ポリマー以外の化合物を含むことがあります。 たとえば、加水分解された米粉から製造されるあるライスマルトデキストリンは、5%～7%のタンパク質を含んでスタートします。
「タンパク質を含むライス マルトデキストリンは、コーン マルトデキストリンや、タンパク質を含まないライス製品とは異なる挙動を示します」と、カリフォルニア州ラスロップにあるカリフォルニア ナチュラル プロダクト社のリサーチ マネージャー、モハメド・オバンニ博士は述べています。 「
マルトデキストリンの化学構造は、でんぷんの複雑な多糖類鎖と、コーンシロップ固形物や砂糖の単純な分子の中間に位置するものです。 マルトデキストリンは、加水分解プロセスにより、さまざまなサッカライド ポリマーの混合物から構成されています。 デンプン分子は酵素または酸による加水分解、あるいはその2つの組合せを受けます。
同じ DE の製品であっても、たとえば、中距離の分子が多く、大きな分子が少ないなど、分子の分布が異なることがあります。 プロセス、条件、および出発材料として使用されるでんぷんの種類は、結果として生じる鎖の正確な組成と構造に影響を及ぼします。
ほとんどのでんぷんは、異なる構造を持つ 2 つの主要なポリマーで構成されています。 アミロースは主にグルコースが（1-4）結合でつながった直鎖構造を示し、アミロペクチンは高度に分枝している。 これらの枝は(1-6)結合で結合している。 スターチの組成は供給元によって異なる。 例えば、ワキシーメイズのデンプンはほぼアミロペクチンで構成されていますが、コモンイエローデントは72％、ジャガイモデンプンは約79％、小麦は約72％、タピオカは約17％となっています。
「さまざまなスターチ ソースの特性にはこのような違いがあるため、それらのソースからのマルトデキストリンはわずかに異なる特性を持つことが予想されます」と、イリノイ州サミットアルゴの Corn Products 社のテクニカル カスタマー サポート担当マネージャー、ヘンリー ノナカは述べています。 「ワキシーメイズからマルトデキストリンを製造する場合、溶解度と溶液の透明度は、特に10未満の低DEで、デントコーンから製造したものよりも高くなります。 これは、再合成できる直鎖状分子がないためです。
「ジャガイモのでんぷんからマルトデキストリンを得た場合、アミロペクチン含有量が高いことに加えて、他のでんぷん源よりも高いレベルのリン酸を持つことになります」
。 これらの特性により、デンプンが固いゲルにならないなど、いくつかのユニークな性質が与えられます。
トウモロコシ以外の原料のマルトデキストリンは、機能的な違いを示すだけでなく、風味などの他の違いも示すことがよくあります。
トウモロコシ以外の原料のマルトデキストリンは、機能的な違いを示すだけでなく、風味などの他の違いも示すことがあります。一般に、トウモロコシのマルトデキストリンよりも高価であるため、それらがもたらす利点はコストに見合わなければなりません。
「米は、アレルギーまたはマーケティング戦略の理由から、他のものを使用したい場合に使用されます」と、カリフォルニア ナチュラル プロダクト社のテクニカル セールス マネージャー、ジョセフ ホール氏は言います。 「製品によっては亜硫酸塩の問題があり、それはトウモロコシやジャガイモ製品の加工によく使われるものです。
さらに、プロセスは生成される分子の種類に影響を与えます。 酸加水分解では、pH、時間、温度を制御することが結果に影響します。
「私たちは非常に速い加水分解を行います。数日ではなく数分で終わります」と、カリフォルニア州ウッドランドにあるパシフィック グレイン プロダクト社の新製品開発ディレクター、ニール ハモンドは述べています。 「そのため、いくつかの利点があります。 カラメル化も副反応もほとんどありません。
オバンニ氏によれば、非化学的（機械的および酵素的）プロセスで製造したライスマルトデキストリンは、より高度に逆行分解に抵抗します。
酵素加水分解では、プロセス要因が作用しますが、使用する特定の酵素も最終結果に影響します。 たとえば、α-アミラーゼは、でんぷん (アミロペクチンまたはアミロースの主鎖) の (1-4) 結合部を攻撃します。 イソアミラーゼのような他の酵素は、（1-6）結合の加水分解を触媒し、「脱分岐」酵素として作用する。 一般に、酸による加水分解ではブドウ糖やマルトースなどの糖が多く生成される傾向があり、褐変を促進することになる。
酸/酵素 プロセスでは、通常、ブドウ糖の含有量が少なくなります。
さまざまな要因を制御することにより、メーカーは加水分解の程度を制御し、一貫した製品を得ることができます。 それでも、ほとんどの市販のマルトデキストリンは、異なる炭水化物ポリマーの混合物です。 作成される二糖プロファイルは、マルトデキストリンの特性に影響を与えます。 しかし、マルトデキストリンは通常、DEによって分類されます。
「当社が行う最も重要な測定は、おそらくブドウ糖当量です」と、アイオワ州マスカティーンにあるグレイン・プロセシング・コーポレーション（GPC）のアプリケーションサイエンティスト、トーニャ・アームストロング氏は述べています。 「これは湿式化学の手法で、でんぷん分子に対して行われた加水分解の量を示しています。
DEは、でんぷん分子の重合度（DP）、つまり分子内の単糖単位の数を示します。 DEは、DE＝100÷DPという式で導き出されます。 DEが高いほど、単糖や短鎖ポリマーのレベルが高いことを意味する。 グルコース（ブドウ糖）のDEは100であり、デンプンはおよそ0である。 マルトデキストリンやその他の加水分解でんぷんは、ポリマーの長さの混合物から構成されているため、DEは平均値です。
「DEがグルコースの量を指しているという誤解があります」とHammondは指摘します。 「しかし、DEが指すのは、分子の末端にあるグルコースである。 つまり、5DEは5%のグルコースを意味するわけではありません。
DEが低いマルトデキストリンは、長い直鎖および分岐鎖ユニットを多く含むため、粘度など、よりでんぷんに近い特性を示す傾向があります。 DEが高くなり、低分子量生成物のレベルが高くなると、マルトデキストリンはコーンシロップの固形物のように作用する傾向がある。
「製品ごとに、DE の範囲があります」とアームストロング氏は指摘します。 「たとえば、5 DE のマルトデキストリンは一般に 4～7 DE の範囲にあり、10 DE は 8～12 の範囲にあります。」
これらの範囲内では、原料は機能性に大きな違いを示すことはないでしょう。 アームストロングは、DE のわずかな変化で違いを見つけるのは難しいが、大きな違いはポリマーの長さが大きく異なることを示すと指摘します。 5DEと18DEでは、その特性は大きく異なる。
- 褐変 (還元糖のレベルの増加による);
- 吸湿性/湿潤性;
- 可塑性;
- 甘味;
- 溶解性;
- 浸透圧:DEの増加とともに、以下の特性は変化します。
DEが減少すると、以下の特性が増加します：
- 分子量;
- 粘度;
- 凝集性;
- フィルム形成特性;
- 大きな砂糖結晶の形成を防ぐことができる。
機能は形に従う
ほとんどの市販マルトデキストリンは噴霧乾燥され、粉末として販売されていますが、液体のマルトデキストリンもあります。
「ほぼすべてのマルトデキストリンは噴霧乾燥、または噴霧乾燥して凝集した状態で販売されています」と野中氏は指摘します。 「これはある意味、ほぼ必須と言えるでしょう。例えば、溶液中では微生物の増殖に対して不安定であることが挙げられます。 例えば、微生物の繁殖に対して溶液中が不安定であることなどです」。 このように、マルトデキストロース溶液に防腐剤および/または酸をあらかじめ添加して、安定性と保存性を高めることができます」
噴霧乾燥の手順と、凝集という追加のプロセスも、特定のマルトデキストリン製品の特性に影響を及ぼします。 噴霧乾燥の方法と条件は、粒子径と形状、および得られる表面積に影響を及ぼします。
「噴霧乾燥プロセスの結果として生じることの 1 つは、製品がかなり多孔質になる傾向があることです。 「フレーバーや他の成分のキャリアとして使う場合、表面積が大きくなるので有利です。
凝集させるには、個々の粒子の表面を湿らせて粘着性を与え、融合させるように処理します。
粒子を凝集させると、かさ密度が約 0.05 ～ 0.30 グラム/cc になり、粒子径が大きくなります。 より大きく、より多孔性の構造は、空隙体積を増加させ、より低い表面対体積比を作成します。 流動性、分散性、濡れ性を向上させ、発塵も減少させます。 GPCで行われたテストでは、cc/秒で測定される凝集マルトデキストリンの流動性は、ショ糖のそれと比較されることが示されています。
「連続式凝集装置やバッチ式凝集装置など、人によって凝集のプロセスはさまざまで、それによってかさ密度も異なります」と、アームストロング氏は言います。
「製薬業界で最初に使用された凝集方法である流動層技術を使用すると、乾燥機で行われる凝集プロセス中に、香料、着色料、およびその他の機能成分を増量剤マトリックスの開発に組み込むこともできます」と、Zumbro Inc.社長のユージン・H・サンダーは述べています。 社長のEugene H. Sander氏は言います。 「添加する食品に合うように、色や味のついた低密度凝集体を作ることができます。
マルトデキストリンで他の成分を共凝集させると、最終混合物中の少量の成分の均一な分布が保証されます。
「共凝集は、ハイドロコロイド ガムと可溶性キャリアとのドライ ブレンドの代わりにもなります」と、Sander は続けます。 「一般に、キャリアはガムよりも速く分散し、フィッシュアイを形成するためにキャリアを残します。 共凝集では、ガムと担体の両方が同時に分散します」
応用マルトデキストリン
マルトデキストリンは、分散補助剤、風味担体、増量剤、加湿剤、粘度剤、その他の機能成分として作用します。 ドライミックスからフィリング、ソース、飲料に至るまで、幅広い用途で活躍します。
DEに関連する機能特性は、マルトデキストリンが使用されるアプリケーションの決定に役立ちます。
「マルトデキストリンの使用については、2つの方法があります」と野中氏は言います。 「1つは液体系で、もう1つは乾燥系です。
たとえば、かさ密度はドライミックスで非常に重要です。 液体では、主な検討事項は溶解度や粘性かもしれません。 粉末飲料のミックスでは、これらすべてが重要になります。
マルトデキストリンは低い DE 範囲にあるため、甘味をほとんど、あるいはまったく提供しません。
マルトデキストリンは低 DE 領域に属するため、甘味はほとんどありません。
マルトデキストリンは水分コントロールを助けます。
マルトデキストリンは水分のコントロールを助けます。 低DEマルトデキストリンに代表される高分子鎖は、これらの影響を受けることなく、水を結合し、固形分を追加します。 また、長鎖ポリマーの中には溶解しないものもあり、実際にゲルを形成して物理的に水を結合することもある。 これらは溶液にならないので、濁って見える。 このように、これらの特性の程度は、製品のDEによって異なる。 しかし、マルトデキストリンはデンプンと同様に保存中に逆行し、水を放出するため、共沸が発生する。
これらの成分は、固形分を加えることで粘性に寄与し、場合によっては、特に低 DE 製品ではゲルを形成することで寄与します。
前述のように、これらの特性は、使用されるマルトデキストリンの種類によって異なります。
「多くの人が、ライスマルトデキストリンを見て、コーンマルトデキストリンのように作用すると考えますが、実際にはそうではありません」と、ハモンドは言います。 「ソースやプリンのような製品では、より滑らかでクリーミーなテクスチャを得ることができます。
キャリアと増量
マルトデキストリンの淡白な味と不活性な特性は、歴史的に、経済的なキャリアまたは増量剤として大きな存在感を示してきました。 マルトデキストリンは、より高価な成分の増量剤として、また微量成分の希釈剤として機能するため、より正確に取り扱われ、パッケージングされる可能性があります。
マルトデキストリンは、フレーバー業界で特に価値があり、油性フレーバーまたはエマルションをスプレードライまたはメッキするためのマトリックスを提供します。
めっきでは、微細なスプレーを使用して、マルトデキストリン粒子の表面に油性成分をコーティングします。
「フレーバーをメッキする場合、大きな粒子径が必要かもしれません」と、アームストロングは述べています。 「スプレードライのフレーバーほどブレンドは簡単ではないでしょうし、製品が自由に流れるように、めっきする表面をできるだけ多くしたいのです。 凝集した製品は、より不規則な表面を与え、めっきアプリケーションに役立ちます。」
マルトデキストリンは、溶解度が高いため、ドライヤーの供給溶液に大量に組み込むことができ、水の除去が少なくて済むので、スプレードライのアプリケーションに理想的です。
「噴霧乾燥や凝集に使用される一般的な DE は 10 または 15 です」と、アームストロングは言います。
「噴霧乾燥や凝集に使用される典型的なDEは10か15です。
多くの場合、マルトデキストリンは、特に高油分製品の噴霧乾燥/カプセル化に、アラビアゴムおよび変性デンプンと組み合わせて使用されます。 このような場合、アームストロングは、油と水の両方に親和性のある親油性スターチまたはアラビアガムを推奨します。 「
フレーバーのスプレードライは、液体を固体に変えるだけでなく、フレーバー自体をある程度保護することができます。 通常のスプレードライ操作では、フレーバーがマルトデキストリン・マトリックスに部分的に包まれているときに、その一部が発生します。 しかし、マルトデキストリンは、そのフィルム形成特性を利用して、フレーバーやその他の繊細な成分の保護膜を形成することにより、真のカプセル化システムとして使用されることがよくあります。 今月のカバーストーリー「Getting a Reaction: 今月のカバーストーリー「反応を得る：複雑なフレーバーの世界」では、フレーバーのカプセル化についてより深く掘り下げて解説しています。
「このアプリケーションでマルトデキストリンがうまく機能する理由は、そのフィルム形成特性です」と野中氏は言います。 「保護しようとする材料の周囲に凝集性のある膜を形成する必要があります。 また、マルトデキストリンが材料を効率的にカプセル化できるかどうかは、製品をどれだけうまく乳化させられるかで決まることもあります。
マルトデキストリンは、さまざまなドライミックスの増量剤としても使用できます。 フレーバーと同様に、フレーバー、着色料、ビタミンなどの微量成分の分散をより均一にすることができます。 この用途に使用される製品には、ある特性が要求される。 ほとんどの場合、最終製品は流動性のある粉末である必要があります。 低DEマルトデキストリンは、約70%の相対湿度で平衡化させても、この特性を維持します。
「DEが高いほど、マルトデキストリンは粘着性が高くなり、これはドライミックスの要因になることがあります。 この分野では嵩密度も非常に重要です」とアームストロング氏は言います。 「マルトデキストリンの嵩密度を他の成分の嵩密度と一致させたいと思います。 マルトデキストリンは水分を保持し、粘度と食感を与えますが、甘味は与えません。 粘性を高めることで、口当たりを良くし、焼き菓子や冷菓の通気性を良くします。
マルトデキストリンおよびマルトデキストリンベースの脂肪代替システムは、重量ベースで (正確な炭水化物と水の比率に依存)、1 kcal/gram しか寄与しない炭水化物と水のゲルを形成して、水性システム内の 9 kcal/gram 脂肪を置き換えることができます。 使用する成分にもよるが、これらのゲルには通常15%から40%のマルトデキストリンが含まれている。 マルトデキストリンは、特定の用途に必要であれば、製剤に直接添加することも、最初に水と混合することもできる。 ゲルのテクスチャーは、短く、クリーミーな方向に向かう傾向があります。
同じ特性のいくつかを全脂製品に使用することができ、次のような利点があります。粘度とテクスチャーの制御、より高価な安定剤の節約、および粘着性と同様の機能の向上。
「マルトデキストリンを他の安定剤と組み合わせて使用でき、システムの安定性を向上させる」と、アームストロングは語ります。 「
ピーナッツバター、チーズ、または脂肪ベースの詰め物などの低水分製品も、脂肪を除去したときに固形分の代わりにマルトデキストリンを利用することができます。
冷凍食品
マルトデキストリンは、冷凍製品やデザートの冷凍保護剤として機能します。
アイスクリームやその他の冷菓の場合、凝固点の低下はいくつかの悪影響をもたらします。
マルトデキストリンはまた、乳糖および氷晶の形成を抑制し、その結果生じる粒状性と品質の低下を防ぎます。
スポーツおよび栄養
経口補水液や低残渣液栄養製品などのスポーツ、乳児および医療用飲料では、マルトデキストリンは複合糖質を提供し、体液の浸透圧 (280～300 mOsm/Kg) と一致する製品の調合を可能にしています。
カロリー濃度と浸透圧のバランスを取るために、マルトデキストリンを炭水化物源の一部として使用することができます。 低DE/高分子量の製品は、ブドウ糖、果糖、グルコースなどの糖類よりも、重量ベースで低い浸透圧を提供します。 一定レベルのカロリーを摂取することを目的とする場合、マルトデキストリンをかなり高濃度に配合しても、体の浸透圧バランスを維持することができます。
「ほとんどのスポーツ飲料では、果糖、ショ糖、ブドウ糖などの甘味料とマルトデキストリンのバランスをとって、炭水化物プロファイルと浸透圧を最適化しようとしています」とアームストロング氏は言います。 「マルトデキストリンだけを添加した場合、たとえ18DEであっても、わずかに甘くなるだけで、希望するほど甘くはありません。 果糖やショ糖などの他の甘味料のみをマルトデキストリンと同じレベルで使用した場合、おそらく甘すぎ、浸透圧が高すぎるでしょう」
マルトデキストリンは、プロセスでも役立ちます。 「
古いものと新しいもの
これらの一般的なアプリケーション カテゴリに加えて、マルトデキストリンはより特殊なアプリケーションで使用されています。 たとえば、錠剤の結合剤、乾燥剤、パン粉の結合剤として、さまざまな製菓製品に使用することができます。 マルトデキストリンをキャンディに添加すると、砂糖の結晶化を改良し、シュガーブルームを防止することができます。
押出成形されたスナック菓子に添加すると、潤滑性に寄与し、膨張を抑制するのに役立ちます。
マルトデキストリンは、押出成形されたスナックに添加された場合、潤滑性を与え、膨張を制御するのに役立ちます。
マルトデキストリンは、スターチやガムと組み合わせて使用した場合、二次フィルム形成剤として機能します。 「マルトデキストリンは、でんぷんやガムと組み合わせて使用すると、二次的なフィルム形成剤として働きます。 低 DE の製品はより良いフィルム形成剤になりますが、シリアル コーティングのように透明度と光沢を求めている場合は、15 または 18 DE がそれを提供します」
Maltodextrin は、結合剤として肉製品での使用が米国農務省により承認されています。
マルトデキストリンのフィルム形成特性は、甘さを増すことなく、焼き製品への氷の付着を改善することができます。
多くの食品会社は、特定の用途における脂肪の代替、特定の条件下での溶解性など、特定の機能を果たすマルトデキストリンまたはマルトデキストリンベースの材料を求めています。
他のメーカーは、さまざまな原料ソースに注目し、これらが通常とは異なる価値のあるアプリケーションまたは機能特性を持っているかどうかを発見しようとしています。 将来的には、科学者が加水分解を操作して、食品デザイナーに特定の利点をもたらす特定の炭水化物プロファイルを得るかもしれません。
もう 1 つの可能性は、変性でんぷんなど、異なる原料を使用することです。
もうひとつの可能性は、変性でんぷんなど、異なる原料を使用することです。 「そこから何かユニークな製品が生まれるでしょうか」と野中氏は質問します。 「そうかもしれませんね。 しかし、追加したコストを回収できなければなりません」
ハイテク マルトデキストリンは、現時点では実用的ではなく、技術的に実現可能でもないかもしれませんが、将来的にはどうでしょうか。 結局のところ、ロケット科学が火星にロボットを送り込むことができるなら、食品科学は単純なマルトデキストリンを改良することができるのです」
ハイテク マルトデキストリンは、現時点では実用的ではなく、技術的にも実現不可能かもしれません。