Opisując maltodekstryny, jeden z kolegów powiedział kiedyś: „We’re not talking rocket science here.”
Ale te zwodniczo proste związki ewoluują poza podstawy, odgrywając coraz ważniejszą rolę w projektowaniu produktów spożywczych. Oprócz tradycyjnej roli substancji wypełniających i nośników, maltodekstryny przyjęły na siebie rolę zamienników tłuszczu, suplementów diety i zaawansowanych technologicznie formatorów folii w wielu zastosowaniach.
It’s D’glucose
Uniwersalna Agencja ds.Żywności i Leków zdefiniowała maltodekstryny jako „niesłodki polimer sacharydowy, który składa się z jednostek D-glukozy połączonych głównie wiązaniami (alfa)-1,4 i który ma ekwiwalent dekstrozy (DE) mniejszy niż 20. Jest on przygotowywany jako biały proszek lub stężony roztwór w drodze częściowej hydrolizy skrobi kukurydzianej lub ziemniaczanej przy użyciu bezpiecznych i odpowiednich kwasów i enzymów.” (21 Code of Federal Regulations Sec. 184.1444.)
Przemysł spożywczy zwykle odnosi się do produktów na bazie kukurydzy, gdy mowa o maltodekstrynach. Jednak oprócz prawnie zdefiniowanych wersji kukurydzianych i ziemniaczanych, niektórzy producenci składników produkują również „maltodekstryny” z innych źródeł skrobiowych, takich jak ryż i tapioka. Obecny status tych produktów na etykiecie jest nierozwiązany, więc mogą one wymagać określenia „hydrolizowana … (skrobia/źródło)”. (skrobia/źródło).”
W przypadku produktów nie pochodzących z kukurydzy lub ziemniaków, producenci zazwyczaj utrzymują poziom DE poniżej 20. Jednakże, w zależności od materiału wyjściowego, mogą one również zawierać związki inne niż polimery glukozy. Na przykład jedna maltodekstryna ryżowa produkowana z hydrolizowanej mąki ryżowej zaczyna się od 5% do 7% białka. Inna firma oferuje maltodekstrynę ryżową hydrolizowaną z mechanicznie (a nie chemicznie) pozyskiwanej skrobi ryżowej, która zawiera około 3% białka.
„Maltodekstryna ryżowa zawierająca białko zachowuje się inaczej niż maltodekstryna kukurydziana, a nawet produkt ryżowy wyprodukowany bez tego białka” – mówi dr Mohamed Obanni, kierownik badań w California Natural Products, Lathrop, CA. „Białko ma pewne dodatkowe efekty w zakresie struktury i wiązania wody.”
Struktura chemiczna maltodekstryn plasuje się gdzieś pomiędzy złożonymi łańcuchami polisacharydowymi skrobi a prostszymi cząsteczkami syropu kukurydzianego lub cukrów. Składają się one z mieszaniny różnych polimerów sacharydowych w wyniku procesu hydrolizy. Cząsteczka skrobi poddawana jest hydrolizie enzymatycznej, kwasowej lub kombinacji tych dwóch procesów. To powoduje rozszczepienie cząsteczki na mniejsze łańcuchy o przypadkowej długości.
Nawet produkty o tej samej DE mogą zawierać inny rozkład cząsteczek – więcej cząsteczek średniego zasięgu, a mniej większych, na przykład. Proces, jego warunki oraz rodzaj skrobi użytej jako materiał wyjściowy mają wpływ na dokładny skład i strukturę powstałych łańcuchów. To z kolei wpływa na funkcjonalność.
Większość skrobi składa się z dwóch głównych polimerów o różnej strukturze. Amyloza wykazuje głównie strukturę liniową, składającą się z glukozy połączonej wiązaniami (1-4), podczas gdy amylopektyna jest silnie rozgałęziona. Rozgałęzienia te są połączone wiązaniami (1-6). Skład skrobi różni się w zależności od jej źródła. Na przykład skrobia z kukurydzy woskowej składa się prawie całkowicie z amylopektyny, podczas gdy zwykła żółta dent ma 72%, skrobia ziemniaczana około 79%, pszenna około 72% i tapioka około 17%. Oprócz pewnych różnic chemicznych, stosunek amylozy do amylopektyny wpływa na właściwości form żelatynizowanych.
„Z powodu tych różnic we właściwościach różnych źródeł skrobi, można oczekiwać, że maltodekstryny z nich pochodzące będą miały nieco inne właściwości”, mówi Henry Nonaka, kierownik technicznego wsparcia klienta, Corn Products, Summit-Argo, IL. „W przypadku maltodekstryn z kukurydzy woskowej, rozpuszczalność i klarowność roztworu będzie większa niż w przypadku maltodekstryn z kukurydzy dent, zwłaszcza przy niskim DE, poniżej 10. Wynika to z braku liniowych cząsteczek, które mogłyby ponownie ulec asocjacji.
„Gdybyśmy mieli uzyskać maltodekstrynę ze skrobi ziemniaczanej – oprócz wyższej zawartości amylopektyny – miałaby ona wyższy poziom fosforanów niż inne źródła skrobi. Te właściwości nadają jej pewne wyjątkowe cechy, jak na przykład to, że skrobia nie tworzy zwartego żelu. Do pewnego stopnia skrobia ziemniaczana może być postrzegana jako skrobia pochodna”, mówi.
Maltodekstryny pochodzące z innych źródeł niż kukurydza mogą nie tylko wykazywać różnice funkcjonalne, ale często wykazują też inne różnice, takie jak smak. Ponieważ są one zazwyczaj droższe niż maltodekstryny kukurydziane, wszelkie korzyści, jakie z nich wynikają, muszą przewyższać koszty. Ale oprócz funkcjonalności istnieją również inne względy.
„Ryż jest stosowany w przypadkach, gdy ze względu na alergie lub strategie marketingowe ludzie chcą używać czegoś innego”, mówi Joseph Hall, kierownik ds. sprzedaży technicznej w California Natural Products. „Istnieją problemy z siarczynami dla niektórych produktów, a to jest coś, co jest często używane w przetwarzaniu kukurydzy i produktów ziemniaczanych. Może być nawet stosowany do ryżu na skalę międzynarodową, więc jeśli jest to problem, musisz być ostrożny.”
W dodatku proces wpływa na rodzaje cząsteczek, które są wynikiem. W przypadku hydrolizy kwasowej, kontrolowanie pH, czasu i temperatury ma wpływ na wynik.
„Przeprowadzamy bardzo szybką hydrolizę; trwa ona minuty zamiast dni”, mówi Neil Hammond, dyrektor ds. rozwoju nowych produktów, Pacific Grain Products, Inc, Woodland, CA. „To daje nam kilka korzyści. Prawie nie ma karmelizacji, nie ma reakcji ubocznych. Ponieważ używamy ryżu z pewną ilością amylopektyny, uzyskujemy inne właściwości funkcjonalne niż w przypadku ryżu uprawianego na południu.”
Według Obanniego maltodekstryny ryżowe wytwarzane w procesach niechemicznych (mechanicznych i enzymatycznych) są w większym stopniu odporne na retrogradację.
W przypadku hydrolizy enzymatycznej w grę wchodzą czynniki związane z procesem, ale konkretny enzym również ma wpływ na wynik końcowy. Na przykład, alfa-amylaza atakuje wiązania (1-4) skrobi (główny łańcuch amylopektyny lub amylozy). Inne enzymy, takie jak izoamylaza, katalizują hydrolizę wiązań (1-6) i działają jako enzymy „rozszczepiające”. Ogólnie rzecz biorąc, hydroliza kwasowa prowadzi do wytworzenia większej ilości cukrów, takich jak dekstroza i maltoza, co oznacza, że sprzyja brązowieniu. Proces kwasowo-enzymowy zwykle skutkuje niższą zawartością dekstrozy.
Rozwiązanie z DE
Kontrolując różne czynniki, producenci kontrolują stopień hydrolizy i uzyskują spójny produkt. Mimo to, większość komercyjnych maltodekstryn jest mieszaniną różnych polimerów węglowodanowych. Profil disacharydowy, który jest tworzony, wpływa na właściwości maltodekstryny. Jednakże, maltodekstryny są zazwyczaj klasyfikowane według DE. DE oferuje projektantom żywności wskazówki dotyczące właściwości, jakie wykazują te składniki.
„Prawdopodobnie najważniejszym pomiarem, jaki wykonujemy, jest ekwiwalent dekstrozy”, mówi Tonya Armstrong, naukowiec ds. zastosowań, Grain Processing Corporation (GPC), Muscatine, IA. „Jest to metoda chemii mokrej, która wskazuje ilość hydrolizy przeprowadzonej na cząsteczce skrobi. Analiza jest pomiarem średniej mocy redukującej w porównaniu do standardu dekstrozy.”
DE wskazuje stopień polimeryzacji (DP) cząsteczki skrobi – liczbę jednostek monosacharydowych w cząsteczkach. DE wyprowadza się z wzoru DE = 100 ÷ DP. Im wyższy wskaźnik DE, tym wyższy poziom monosacharydów i krótkołańcuchowych polimerów. Glukoza (dekstroza) posiada 100 DE; skrobia ma w przybliżeniu wartość zerową. Ponieważ maltodekstryny i inne hydrolizowane skrobie składają się z mieszaniny polimerów o różnej długości, DE jest wartością średnią.
„Panuje błędne przekonanie, że DE odnosi się do ilości glukozy”, zauważa Hammond. „Ale to, do czego odnosi się DE, to glukoza na końcu cząsteczki. Tak więc, 5 DE nie oznacza 5% glukozy. W maltodekstrynie może to być tylko jedna dziesiąta tej wartości.”
Ponieważ maltodekstryna o niskim DE zawiera większą ilość dłuższych jednostek o prostych i rozgałęzionych łańcuchach, wykazuje ona właściwości bardziej zbliżone do skrobi, takie jak lepkość. W miarę wzrostu DE i poziomu produktów o niższej masie cząsteczkowej, maltodekstryna ma tendencję do zachowywania się bardziej jak ciało stałe syropu kukurydzianego. Oznacza to, że wiele cech maltodekstryn jest związanych z DE.
„Dla każdego produktu będzie istniał zakres DE”, zauważa Armstrong. „Na przykład, maltodekstryna 5 DE ma zakres od 4 do 7 DE; 10 DE może mieć zakres od 8 do 12.”
W tych zakresach składniki nie będą wykazywać znaczących różnic w funkcjonalności. Armstrong zauważa, że chociaż trudno jest znaleźć jakiekolwiek różnice przy niewielkiej zmianie DE, większe różnice wskazują na bardzo różne długości polimerów. Właściwości 5 DE różnią się znacznie od właściwości 18 DE. Wraz ze wzrostem DE wzrastają następujące właściwości:
- Brązowienie (z powodu zwiększonego poziomu cukrów redukujących);
- Hyroskopijność/właściwości humektantu;
- Plastyczność;
- Słodycz;
- Rozpuszczalność;
- Osmolalność.
Wraz ze spadkiem DE wzrastają następujące właściwości:
- Ciężar cząsteczkowy;
- Tęsknota;
- Spójność;
- Właściwości błonotwórcze;
- Zapobieganie tworzeniu się dużych kryształów cukru.
Funkcja podąża za formą
Większość komercyjnych maltodekstryn jest suszona rozpyłowo i sprzedawana jako proszki, chociaż dostępne są również maltodekstryny płynne.
„Prawie wszystkie maltodekstryny są sprzedawane jako suszone rozpyłowo – lub suszone rozpyłowo i aglomerowane,” zauważa Nonaka. „Istnieją powody, dla których jest to w pewnym sensie niemal wymagane; na przykład niestabilność w roztworze dla rozwoju mikroorganizmów. Jeśli kupujesz produkt w postaci płynnej, w większości przypadków jest on częściowo przetworzony, co oznacza, że jego ostateczne zastosowanie będzie miało miejsce w produkcie, który wymaga zastosowania środków konserwujących lub kwasów w produkcie końcowym. W ten sposób środki konserwujące i/lub kwasy mogą być wstępnie dodane do roztworu maltodekstrozy, aby zwiększyć jego stabilność i trwałość.”
Procedura suszenia rozpyłowego i jeden dodatkowy proces – aglomeracja – również wpływają na charakterystykę konkretnego produktu z maltodekstryną. Metoda i warunki suszenia rozpyłowego wpływają na wielkość i kształt cząstek oraz na wynikową powierzchnię. Typowa gęstość nasypowa standardowych maltodekstryn suszonych rozpyłowo wynosi od około 0,45 do 0,65 gramów/cm3.
„Jedną z rzeczy, która pojawia się w wyniku procesu suszenia rozpyłowego jest to, że produkt ma tendencję do bycia dość porowatym; w materiale suszonym rozpyłowo jest dużo pustych przestrzeni międzywęzłowych”, wyjaśnia Nonaka. „Pomaga to w zastosowaniach, w których używa się go jako nośnika aromatów lub innych składników, ponieważ daje to dużą powierzchnię. A ponieważ część tej powierzchni ma charakter śródmiąższowy, kolory i aromaty są tam lepiej chronione.”
W celu aglomeracji, powierzchnia pojedynczych cząstek jest zwilżana, aby zapewnić lepkość, a następnie przetwarzana tak, aby się połączyły. Proces ten, wraz z dodatkowymi szczegółami dotyczącymi suszenia rozpyłowego, został opisany w artykule „Suszenie rozpyłowe – innowacyjne wykorzystanie starego procesu” (maj 1997 Food Product Design).
Aglomeracja cząstek zmniejsza gęstość nasypową z około 0,05 do 0,30 grama/cm3 i zwiększa rozmiar cząstek. Większa, bardziej porowata struktura zwiększa objętość pustej przestrzeni i tworzy niższy stosunek powierzchni do objętości. Poprawia to sypkość, dyspersję i zwilżalność, a także zmniejsza pylenie. Testy przeprowadzone w GPC pokazują, że płynność aglomerowanych maltodekstryn, mierzona w cc/sekundę, jest porównywalna z płynnością sacharozy. Standardowy produkt maltodekstrynowy nie płynąłby w tych samych warunkach testowych.
„Każdy stosuje inny proces aglomeracji – niektórzy mają aglomeratory ciągłe, inni aglomeratory okresowe – a to prowadzi do różnych gęstości nasypowych”, mówi Armstrong.
Aglomeracja maltodekstryn umożliwia również opracowanie unikalnych składników.
„Dzięki technologii fluid-bed – metodzie aglomeracji po raz pierwszy zastosowanej w przemyśle farmaceutycznym – aromaty, kolory i inne składniki funkcjonalne mogą być również włączone do matrycy substancji wypełniającej podczas procesu aglomeracji zachodzącego w suszarce” – mówi Eugene H. Sander, prezes firmy Zumbro Inc, Hayfield, MN. „Kolorowe i/lub aromatyzowane aglomeraty o niskiej gęstości mogą być wytwarzane w celu dopasowania do artykułu spożywczego, do którego są dodawane. Kwasy mogą być rozpylane podczas procesu fluidyzacji, aby dopasować lub zmodyfikować pH ostatecznego roztworu.”
Koaglomeracja innych składników z maltodekstrynami pomaga zapewnić równomierne rozprowadzenie małych ilości składników w ostatecznej mieszance. Może również modyfikować lepkość i pomagać w skutecznym uwodnieniu gum i innych wiskozatorów.
„Współaglomeracja zastępuje również mieszanie na sucho gumy hydrokoloidowej z rozpuszczalnym nośnikiem,” kontynuuje Sander. „Zazwyczaj nośnik źródłowy rozprasza się szybciej niż guma, pozostawiając ją w postaci rybiego oka. W przypadku współaglomeracji, zarówno guma jak i nośnik rozpraszają się jednocześnie.”
Zastosowanie maltodekstryn
Maltodekstryny działają jako środki dyspergujące, nośniki smaku, środki wypełniające, humektanty, wiskozatory i inne składniki funkcjonalne. Mogą być stosowane w wielu różnych aplikacjach – od suchych mieszanek, przez nadzienia i sosy, po napoje. Ze względu na swoją osmolalność mogą być cennym źródłem węglowodanów odżywczych.
Właściwości funkcjonalne związane z DE pomagają określić zastosowania, w których wykorzystywane są maltodekstryny.
„Istnieją dwa sposoby patrzenia na wykorzystanie maltodekstryn”, mówi Nonaka. „Jeden z nich to system płynny, a drugi to system suchy. W każdym z tych systemów poszukiwane są inne rodzaje funkcjonalności.”
Na przykład w przypadku mieszanki suchej niezwykle ważna jest gęstość nasypowa. W przypadku cieczy, głównym czynnikiem może być rozpuszczalność lub lepkość. W przypadku mieszanek napojów w proszku wszystkie te czynniki stają się krytyczne. Każde zastosowanie ma swoje własne wymagania.
Ponieważ maltodekstryny mieszczą się w dolnym zakresie DE, dostarczają niewiele lub wcale słodyczy. Są dość nijakie, chociaż czasami zapewniają niski poziom smaku. Są stosunkowo obojętne na ciepło, pH i inne warunki procesu, takie jak ścinanie.
Maltodekstryny pomagają w kontroli wilgotności. Rozpuszczalne cząsteczki cukru o niskiej masie cząsteczkowej obniżają aktywność wody i znacznie obniżają temperaturę zamarzania. Łańcuchy o wyższej masie cząsteczkowej – reprezentowane przez maltodekstryny o niskiej zawartości DE – wiążą wodę i dodają substancji stałych bez tych efektów. Ponadto, niektóre z długołańcuchowych polimerów nie rozpuszczają się, a wręcz mogą fizycznie wiązać wodę, tworząc żel. Ponieważ nie przechodzą one do roztworu, wydają się mętne. Jak wspomniano, stopień występowania tych cech zależy od DE produktu. Jednak podczas przechowywania maltodekstryny, podobnie jak skrobia, ulegają retrogradacji, uwalniając wodę i powodując synerezę.
Składniki te przyczyniają się do zwiększenia lepkości poprzez dodanie substancji stałych, a w niektórych przypadkach, zwłaszcza w przypadku produktów o niższym DE, poprzez tworzenie żelu. Mogą one również absorbować oleje w systemach niewodnych.
Jak wspomniano, właściwości te różnią się w zależności od rodzaju użytej maltodekstryny. Na przykład, maltodekstryna ryżowa pochodząca z mąki ryżowej zawierającej amylopektynę daje kremową konsystencję i nieprzezroczysty wygląd.
„Wiele osób patrzy na maltodekstrynę ryżową i myśli, że będzie ona działać jak maltodekstryna kukurydziana, ale tak naprawdę nie jest” – mówi Hammond. „W produkcie takim jak sos lub budyń uzyskuje się znacznie gładszą, bardziej kremową konsystencję. Białko może również nadać maltodekstrynom dodatkową funkcjonalność.”
Nośniki i wypełniacze
Nijaki smak i obojętny charakter maltodekstryn sprawiły, że w przeszłości były one wykorzystywane jako ekonomiczny nośnik lub wypełniacz. Działają one jako rozcieńczalnik dla droższych składników i jako rozcieńczalnik dla mikroskładników, dzięki czemu mogą być dokładniej traktowane i pakowane. Mieszanie maltodekstryn z gumami i innymi hydrokoloidami wspomaga dyspersję, zwilżanie bez zbijania się w grudki i właściwe uwodnienie.
Są one szczególnie cenne w przemyśle środków aromatyzujących, gdzie stanowią matrycę do suszenia rozpyłowego lub powlekania środków aromatyzujących na bazie oleju lub emulsji. Maltodekstryny umożliwiają przekształcenie tych cieczy w sypki proszek bez zmiany lub maskowania smaku.
W procesie platerowania, składniki na bazie oleju są powlekane na powierzchni cząstek maltodekstryny za pomocą drobnego strumienia. Proces ten może być stosowany do aromatów lub jako pomoc w rozprowadzaniu niewielkich ilości oleju w produktach takich jak zabielacze do kawy.
„Jeśli powlekasz aromaty, możesz chcieć uzyskać duży rozmiar cząstek”, mówi Armstrong. „Nie będzie go tak łatwo mieszać, jak aromat suszony rozpyłowo, a chcesz mieć jak największą powierzchnię, na której można go umieścić, aby produkt mógł swobodnie płynąć. Produkty aglomerowane dałyby bardziej nieregularną powierzchnię, co może być pomocne w zastosowaniach galwanicznych.”
Maltodekstryny są idealne do zastosowań suszenia rozpyłowego, ponieważ ich wysoka rozpuszczalność pozwala na włączenie wysokiego poziomu do roztworu zasilającego suszarkę, co wymaga mniejszego usuwania wody. Ponadto, ze względu na ich niską higroskopijność, produkty są łatwiejsze do suszenia.
„Typowa wartość DE używana do suszenia rozpyłowego i aglomeracji wynosi 10 lub 15”, mówi Armstrong. „Jest on mniej higroskopijny niż wyższe DE, ponieważ ma nieco większą długość łańcucha. Wysoka temperatura zeszklenia zapewnia dobrą stabilność produktu.”
Często maltodekstryny są stosowane w połączeniu z gumą arabską i skrobią modyfikowaną, zwłaszcza w przypadku suszenia rozpyłowego/kapsułkowania produktów o wysokiej zawartości oleju. Armstrong zaleca do tego celu skrobię lipofilową lub gumę arabską, która wykazuje powinowactwo zarówno do oleju, jak i wody. „Pomaga ona emulgować olej, podczas gdy maltodekstryna pomaga w enkapsulacji i suszeniu.”
Suszenie rozpyłowe aromatów nie tylko zmienia ciecze w ciała stałe, ale także zapewnia pewną ochronę samym aromatom. W normalnym procesie suszenia rozpyłowego aromat jest częściowo otoczony przez matrycę maltodekstrynową. Jednak maltodekstryny są często stosowane w prawdziwych systemach enkapsulacji, wykorzystując swoje właściwości błonotwórcze do tworzenia powłoki ochronnej dla aromatów i innych wrażliwych składników. W tym miesiącu na okładce znajduje się artykuł „Uzyskać reakcję: The Complex World of Flavors”, omawiamy bardziej szczegółowo enkapsulację smaków. Ponieważ substancją enkapsulującą jest węglowodan, mechanizmem uwalniania jest wilgoć, więc enkapsulat będzie chroniony tylko w suchych mieszankach.
„Powodem, dla którego maltodekstryny dobrze sprawdzają się w tym zastosowaniu są ich właściwości błonotwórcze,” mówi Nonaka. „Muszą one tworzyć spójną warstwę wokół materiału, który chcemy chronić. Ponadto, zdolność maltodekstryn do skutecznego zamknięcia materiału może być czasami określona przez to, jak dobrze emulgują produkt. To, co naprawdę robisz, to emulgowanie mieszaniny, a następnie suszenie rozpyłowe.”
Maltodekstryny mogą być również stosowane jako środek spęczniający w szerokiej gamie suchych mieszanek. Podobnie jak w przypadku aromatów, pozwalają one na bardziej równomierne rozproszenie mikroskładników, takich jak aromaty, kolory i witaminy. Produkty używane do tych zastosowań wymagają określonych właściwości. W większości przypadków, produkt końcowy musi być sypkim proszkiem. Maltodekstryny o niskiej zawartości DE zachowują tę cechę nawet wtedy, gdy są pozostawione do wyrównania przy wilgotności względnej wynoszącej prawie 70%. Maltodekstryna o gęstości 20 DE utworzy w tym momencie solidny placek.
„Im wyższe DE, tym bardziej lepka będzie maltodekstryna, co może być czynnikiem w suchych mieszankach. Gęstość nasypowa jest również bardzo ważna w tym obszarze”, mówi Armstrong. „Chcesz dopasować gęstość nasypową maltodekstryny do gęstości innych składników, ponieważ nie chcesz segregacji suchej mieszanki.”
Obniżenie kaloryczności
W systemach spożywczych o wyższej wilgotności i obniżonej zawartości tłuszczu – takich jak mięsa, dressingi, sosy, produkty piekarnicze i mleczne – maltodekstryny zapewniają niektóre cechy tłuszczu. Zatrzymują one wilgoć, dodają lepkości i tekstury, bez dodawania słodyczy. Zwiększając lepkość, poprawiają odczucie w ustach i pomagają w napowietrzaniu wypieków i mrożonych deserów. Ponieważ mają niską zawartość cukru redukującego, mogą być używane w zastosowaniach wysokotemperaturowych, gdzie nadmierne brązowienie spowodowane karmelizacją lub reakcja Maillarda wywołana węglowodanami o wyższej zawartości DE byłyby niepożądane.
Maltodekstryny i systemy zastępujące tłuszcze oparte na maltodekstrynach mogą zastąpić 9 kcal/gram tłuszczów w systemie wodnym poprzez utworzenie żelu węglowodanowo-wodnego, który w przeliczeniu na masę (w zależności od dokładnego stosunku węglowodanów do wody) wnosi tylko 1 kcal/gram. W zależności od użytego składnika, żele te zawierają zwykle od 15% do 40% maltodekstryny. Maltodekstryna może być dodana bezpośrednio do preparatu lub najpierw zmieszana z wodą, jeśli jest to wymagane dla konkretnego zastosowania. Tekstura żelu ma tendencję w kierunku krótkiej i kremowej. W połączeniu z gumami mogą one zmniejszyć ciągliwość produktu końcowego.
Kilka z tych samych właściwości może być wykorzystana w produktach pełnotłustych, oferując następujące korzyści: kontrolowanie lepkości i tekstury; oszczędność droższych stabilizatorów; poprawa przylegania i podobne funkcje.
„Można użyć maltodekstryn w połączeniu z innymi stabilizatorami i poprawi to stabilność systemu”, mówi Armstrong. „Maltodekstryny uzupełniają inne stabilizatory i często mogą działać synergistycznie ze skrobiami i gumami.”
Produkty o niskiej wilgotności, takie jak masło orzechowe, ser lub nadzienia na bazie tłuszczu, również mogą wykorzystywać maltodekstryny do zastąpienia substancji stałych po usunięciu tłuszczu. W tych zastosowaniach wielkość cząstek powinna być bardzo drobna, w przeciwnym razie będzie ona powodować ziarnisty smak w ustach.
Zamrożone aktywa
Maltodekstryny działają jako krioprotektanty w produktach mrożonych i deserach. Ze względu na ich większą masę cząsteczkową, nie obniżają one punktu zamarzania w takim stopniu, jak cukry w przeliczeniu na równoważną masę.
W przypadku lodów i innych mrożonych deserów, obniżenie punktu zamarzania może mieć kilka negatywnych skutków. Niższa temperatura topnienia nadaje produktowi niepożądany lodowaty smak w ustach i utrudnia nabieranie; wpływa również negatywnie na napowietrzanie i wymaga więcej energii do zamrożenia w stanie stałym.
Maltodekstryny hamują również tworzenie się laktozy i kryształów lodu oraz zapobiegają wynikającej z tego ziarnistości i utracie jakości. Pomagają poprawić właściwości topnienia produktu.
Sport i odżywianie
W przypadku napojów dla sportowców, niemowląt i napojów leczniczych – takich jak doustne produkty nawadniające i produkty żywienia płynnego o niskiej zawartości pozostałości – maltodekstryny dostarczają węglowodanów złożonych i pozwalają na opracowanie produktu, który odpowiada osmolalności płynów ustrojowych (280 do 300 mOsm/Kg). Może to wyeliminować skurcze i inne niepożądane efekty uboczne spowodowane nawadnianiem wodą.
Aby zapewnić równowagę pomiędzy stężeniem kalorii a osmolalnością, maltodekstryny mogą być stosowane jako część źródła węglowodanów. Produkty o niższym DE/wysokiej masie cząsteczkowej zapewniają niższą osmolalność w przeliczeniu na masę niż cukry, takie jak dekstroza, fruktoza lub glukoza. Jeśli celem jest dostarczenie określonego poziomu kalorii, można zastosować znacznie wyższe poziomy maltodekstryn, przy jednoczesnym zachowaniu równowagi osmotycznej organizmu. Ponieważ maltodekstryny nie nadają słodyczy, zazwyczaj łączy się je z cukrami dla uzyskania smaku.
„W większości napojów dla sportowców równoważymy substancje słodzące, takie jak fruktoza, sacharoza i dekstroza, maltodekstrynami, aby spróbować zoptymalizować profil węglowodanowy i osmolalność” – mówi Armstrong. „Gdybyśmy dodali tylko maltodekstryny, to nawet 18 DE byłoby tylko lekko słodkie, ale nie tak słodkie, jak byśmy chcieli. Gdybyś użył tylko innych substancji słodzących, takich jak fruktoza lub sacharoza, na tym samym poziomie co maltodekstryny, prawdopodobnie byłby zbyt słodki, a osmolalność byłaby zbyt wysoka.”
Maltodekstryny mogą również pomóc w tym procesie. „W przypadku napojów płynnych zwykle chcemy wstępnie wymieszać z maltodekstryną niektóre gumy i inne trudne do rozproszenia składniki, takie jak witaminy” – zaleca Armstrong.
Niektóre stare, niektóre nowe
Oprócz tych ogólnych kategorii zastosowań, maltodekstryny znajdują zastosowanie w bardziej szczegółowych aplikacjach. Na przykład, można je stosować w wielu różnych produktach cukierniczych: jako spoiwo w tabletkach, środek suszący i spoiwo w panierce. Dodanie maltodekstryn do cukierków może pomóc w modyfikacji krystalizacji cukru i zapobiec powstawaniu wykwitów cukrowych. W miękkich wyrobach cukierniczych, takich jak bułki owocowe, mogą działać jako substancja utrzymująca wilgotność i zwiększająca elastyczność.
Dodane do przekąsek ekstrudowanych przyczyniają się do zwiększenia smarowności i pomagają kontrolować rozszerzanie się produktu. Mogą służyć jako spoiwa dla przypraw i powłok dla orzechów, płatków śniadaniowych lub przekąsek, zwłaszcza niesmażonych.
„Maltodekstryny działają jako wtórne substancje błonotwórcze, gdy są stosowane w połączeniu ze skrobiami i gumami” – mówi Armstrong. „Stosuje się je jako powłoki do cukierków lub na plackach do pizzy, gdzie stanowią barierę dla wilgoci między plackiem a sosem, zapobiegając migracji wilgoci. Produkty o niższej zawartości DE są lepszymi środkami błonotwórczymi, ale jeśli szukasz przejrzystości i połysku, jak w przypadku powłoki zbożowej, 15 lub 18 DE to zapewni.”
Maltodekstryny zostały zatwierdzone przez Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych do stosowania w produktach mięsnych jako środki wiążące. Wchłaniają one nadmiar wody i zmniejszają wyciek podczas przechowywania.
Właściwości błonotwórcze maltodekstryn mogą poprawić przyleganie polew do wypieków, bez zwiększania słodkości.
Mimo, że większość z tych składników może nie podlegać zaawansowanemu przetwarzaniu w celu poprawy tych właściwości, nie jest to poza sferą możliwości. Avebe America, Inc. z siedzibą w Princeton, NJ, oferuje maltodekstryny ziemniaczane, które od dawna są podstawą w zastosowaniach zastępujących tłuszcz.
Wielu producentów żywności poszukuje maltodekstryn lub składników opartych na maltodekstrynach, które spełniają określone funkcje – zastępują tłuszcz w określonym zastosowaniu, rozpuszczalność w określonych warunkach, na przykład. To prawie na pewno będzie wymagało nowych technologii, aby opracować składniki spełniające te potrzeby.
Inni producenci przyglądają się różnym źródłom surowców i próbują odkryć, czy mają one zastosowania lub cechy funkcjonalne, które są inne i bardziej wartościowe niż norma. W przyszłości naukowcy mogą manipulować hydrolizą, aby uzyskać określone profile węglowodanów, które zapewniają określone korzyści projektantom żywności.
Inną możliwością jest wykorzystanie innych surowców, takich jak skrobie modyfikowane. Obecnie nikt się tym nie zajmuje, ponieważ powoduje to wzrost kosztów. „Czy uzyskalibyśmy dzięki temu jakieś unikalne produkty?” pyta Nonaka. „To mogłoby być możliwe. Na rynku jest wiele skrobi modyfikowanych i z technicznego punktu widzenia mogłoby to być bardzo interesujące, ale musielibyśmy być w stanie odzyskać dodatkowe koszty.”
Pomimo że zaawansowane technologicznie maltodekstryny mogą nie być praktyczne, a nawet technicznie wykonalne w tej chwili, dlaczego nie w przyszłości? W końcu, jeśli nauka o rakietach może umieścić roboty na Marsie, nauka o żywności może ulepszyć zwykłą maltodekstrynę.