Аннотация

Введение. Основным компонентом зерна квиноа является крахмал, от свойств которого зависит качество пищевых продуктов на ее основе. В российской научной литературе отсутствуют сведения о крахмале квиноа. Поэтому в обзоре обобщены и представлены зарубежные знания о выделении, химическом составе, структуре и физико-химических свойствах крахмала квиноа. Объекты и методы исследования. Научные статьи ученых, опубликованные в открытой печати за последние 10 лет, а также отдельные части научных книг, посвященные строению и химическому составу квиноа. В работе применяли эмпирические и теоретические методы научных исследований. Результаты и их обсуждение. Большинство исследований указывает на содержание амилозы в крахмале квиноа до 10 %. Амилопектин крахмала квиноа отличается высоким количеством коротких единичных цепей и очень низким количеством длинных единичных цепей, причем соотношение между ними у квиноа выше, чем у других крахмалов. Размер гранул крахмала квиноа находится в диапазоне 0,4–2,0 мкм, что меньше, чем у большинства известных крахмалов. Крахмал квиноа относится к полиморфному типу А. Температура желатинизации и энтальпия крахмала квиноа ниже, чем у крахмала амаранта, кукурузы, сорго, просо и пшеницы, что обусловлено тонкой структурой амилопектина. Установлено, что с повышением температуры на каждые 10 °С сила набухания и растворимость крахмала квиноа увеличивается на 21,5–27,0 %. Индекс растворимости крахмала квиноа при увеличении от 55 до 65 °С резко возрастет в 5–10 раз. Вязкость крахмала квиноа значительно выше, чем у большинства известных крахмалов. Отмечено, что крахмал квиноа обладает более высокой чувствительностью к ферментам, чем большинство известных крахмалов. Выводы. В работе представлены результаты научных исследований о способах выделения крахмала из квиноа, его химическом составе и методах определения амилозы; о структуре крахмальных зерен, их форме, типе и степени кристаллизации; о физико-химических свойствах крахмала, которые будут определять выбор технологических параметров при разработке рецептур и технологий продуктов питания, в том числе специализированного назначения для людей с непереносимостью глютена (целиакией). Дальнейшие исследования химического состава квиноа позволят удовлетворить возрастающий спрос на данную продукцию и расширить ассортимент отечественного рынка безглютеновых продуктов питания.

Ключевые слова

Квиноа, крахмал, амилоза, амилопектин, полиморфизм, желатинизация, набухание, ретроградация, реологические свойства

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Крупнов, В. А. Производство киноа в Перу / В. А. Крупнов // Успехи современной науки. – 2017. – Т. 2, № 5. – С. 147–150.
2. Breeding perspectives of quinoa (Chenopodium quinoa) in the Moscow region / P. Kezimana, E. V. Romanova, M. S. Gins [et al.] // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. – 2020. – Т. 45, № 3. – С. 19–22. https://doi.org/10.32935/2221-7312-2020-45-2-19-22.
3. Наливайко, Д. С. Исследование химического состава зерна киноа, реализуемого в уральском регионе / Д. С. Наливайко, Н. Ю. Меркулова // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. – 2015. – Т. 31, № 2. – С. 63–65.
4. Бец, Ю. А. Разработка сдобного изделия с применением цельнозерновой муки киноа белой / Ю. А. Бец, Н. Л. Наумова // Вестник Камчатского государственного технического университета. – 2020. – № 51. – С. 35–39. https://doi.org/10.17217/2079-0333-2020-51-35-39.
5. Рязанцева, А. О. К вопросу об использовании семян киноа в технологии мясных продуктов комбинированного состава / А. О. Рязанцева, Е. Е. Курчаева, Н. А. Каширина // Технологии и товароведение сельскохозяйственной продукции. – 2017. – Т. 9, № 2. – С. 80–87.
6. Елисеева, Л. Г. Формирование показателей качества и пищевой ценности пшеничного хлеба с применением муки киноа / Л. Г. Елисеева, Е. В. Жиркова, Д. С. Кокорина // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2019. – Т. 368–369, № 2–3. – С. 35–38.
7. Щеколдина, Т. В. Инновации в технологии производства безглютеновых продуктов питания / Т. В. Щеколдина. – Уфа : Аэтерна, 2019. – 98 с.
8. Щеколдина, Т. В. Изучение биологической ценности семян квиноа (Chenopodium quinoa Willd.) для создания специализированных продуктов питания / Т. В. Щеколдина, Е. А. Черниховец, А. Г. Христенко // Техника и технология пищевых производств. – 2016. – Т. 42, № 3. – С. 90–97.
9. Development of films based on quinoa (Chenopodium quinoa: Willdenow) starch / P. C. Araujo-Farro, G. Podadera, P. J. A. Sobral [et al.] // Carbohydrate Polymers. – 2010. – Vol. 81, № 4. – P. 839–848. https://doi.org/10.1016/J.CARBPOL.2010.03.051.
10. Characterization of quinoa starch / W. A. Atwell, B. M. Patrick, L. A. Johnson [et al.] // Cereal Chemistry. – 1983. – Vol. 60, № 1. – P. 9–11.
11. Physicochemical properties and starch digestibility of whole grain sorghums, millet, quinoa and amaranth flours, as affected by starch and non-starch constituents / S. Srichuwong, D. Curti, S. Austin [et al.] // Food Chemistry. – 2017. – Vol. 233. – P. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.04.019.
12. Comparison of protein extraction solutions for rice starch isolation and effects of residual protein content on starch pasting properties / S. T. Lim, J. Lee, D. Shin [et al.] // Starch/Stärke. – 1999. – Vol. 51, № 4. – P. 120–125. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-379X(199904)51:4<120::AID-STAR120>3.0.CO;2-A.
13. Structural, thermal and rheological properties of starches isolated from Indian quinoa varieties / K. N. Jan, P. S. Panesar, J. C. Rana [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. – 2017. – Vol. 102. – P. 315–322. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.04.027.
14. Isolation and characterization of Atriplex hortensis and sweet Chenopodium quinoa starches / K. H. Wright, K. C. Huber, D. J. Fairbanks [et al.] // Cereal Chemistry. – 2002. – Vol. 79, № 5. – P. 715–719. https://doi.org/10.1094/CCHEM.2002.79.5.715.
15. Li, G. Quinoa starch: structure, properties, and applications / G. Li, F. Zhu // Carbohydrate Polymers. – 2018. – Vol. 181. – P. 851–861. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.11.067.
16. Starch-based spherical aggregates: Screening of small granule sized starches for entrapment of a model flavouring compound vanillin / T. A. Tari, U. S. Annapure, R. S. Singhal [et al.] // Carbohydrate Polymers. – 2013. – Vol. 53, № 1. – P. 45–51. https://doi.org/10.1016/S0144-8617(02)00293-X.
17. Molecular background of technological properties of selected starches / W. Praznik, N. Mundigler, A. Kogler // Starch/ Stärke. – 1999. – Vol. 51, № 6. – P. 197–211. https://doi.org/10.1002/(sici)1521-379x(199906)51:6<197::aid-star197>3.3.co;2-b.
18. Tang, H. Characterization of storage starches from quinoa, barley and adzuki seeds / H. Tang, K. Watanabe, T. Mitsunaga // Carbohydrate Polymers. – 2002. – Vol. 49, № 1. – P. 13–22. https://doi.org/10.1016/S0144-8617(01)00292-2.
19. Food components in fractions of quinoa seed / H. Ando, Y. Chen, H. Tang [et al.] // Food Science and Technology Research. – 2002. – Vol. 8, № 1. – P. 80–84. https://doi.org/10.3136/fstr.8.80.
20. Characteristics of starch from eight quinoa lines / N. Lindeboom, P. R. Chang, K. C. Falk [et al.] // Cereal Chemistry. – 2005. – Vol. 82, № 2. – P. 216–222. https://doi.org/10.1094/CC-82-0216.
21. Li, G. Physicochemical properties of quinoa starch / G. Li, S. Wang, F. Zhu // Carbohydrate Polymers. – 2016. – Vol. 137. – P. 328–338. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.10.064.
22. Lorenz, K. Quinoa (Chenopodium quinoa) starch − physicochemical properties and functional characteristics / K. Lorenz // Starch/Stärke. – 1990. – Vol. 42, № 3. – P. 81–86. https://doi.org/10.1002/star.19900420302.
23. Qian, J. Characterization of Amaranthus cruentus and Chenopodium quinoa starch / J. Qian, M. Kuhn // Starch/Stärke. – 1999. – Vol. 51, № 4. – P. 116–120. https://doi.org/10.1002/(sici)1521-379x(199904)51:4<116::aid-star116>3.3.co;2-i.
24. Linsberger-Martin, G. Effects E. Effects of high hydrostatic pressure on the RS content of amaranth, quinoa and wheat starch / G. Linsberger-Martin, B. Lukasch, E. Berghofer // Starch/Stärke. – 2012. – Vol. 64, № 2. – P. 157–165. https://doi.org/10.1002/star.201100065.
25. Steffolani, M. E. Study of the physicochemical and functional characterization of quinoa and kañiwa starches / M. E. Steffolani, A. E. León, G. T. Pérez // Starch/Stärke. – 2013. – Vol. 65, № 11–12. – P. 976–983. https://doi.org/10.1002/star.201200286.
26. Characterisation of nutrient profile of quinoa (Chenopodium quinoa), amaranth (Amaranthus caudatus), and purple corn (Zea mays L.) consumed in the North of Argentina: Proximates, minerals and trace elements / A. C. Nascimento, C. Mota, I. Coelho [et al.] // Food Chemistry. – 2014. – Vol. 148. – P. 420–426. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.09.155.
27. Li, G. Molecular structure of quinoa starch / G. Li, F. Zhu // Carbohydrate Polymers. – 2017. – Vol. 158. – P. 124–132. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.12.001.
28. Lindeboom, N. Analytical, biochemical and physicochemical aspects of starch granule size, with emphasis on small granule starches: A review / N. Lindeboom, P. R. Chang, R. T. Tyler // Starch/Stärke. – 2004. – Vol. 56, № 3–4. – P. 89–99. https://doi.org/10.1002/star.200300218.
29. Molecular structural characteristics of quinoa starch / K. Watanabe, N. L. Peng, H. Tang [et al.] // Food Science and Technology Research. – 2007. – Vol. 13, № 1. – P. 73–76. https://doi.org/10.3136/fstr.13.73.
30. Li, G. Amylopectin molecular structure in relation to physicochemical properties of quinoa starch / G. Li, F. Zhu // Carbohydrate Polymers. – 2017. – Vol. 164. – P. 396–402. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.02.014.
31. Ruales, J. Properties of starch and dietary fibre in raw and processed quinoa (Chenopodium quinoa, Willd) seeds / J. Ruales, B. M. Nair // Plant Foods for Human Nutrition. – 1994. – Vol. 45, № 3. – P. 223–246. https://doi.org/10.1007/BF01094092.
32. Internal unit chain composition in amylopectins / E. Bertoft, K. Piyachomkwan, P. Chatakanonda [et al.] // Carbohydrate Polymers. – 2008. – Vol. 74, № 3. – P. 527–543. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2008.04.011.
33. Bertoft, E. On the nature of categories of chains in amylopectin and their connection to the super helix model / E. Bertoft // Carbohydrate Polymers. – 2004. – Vol. 57, № 2. – P. 211–224. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2004.04.015.
34. Srichuwong, S. Physicochemical properties of starch affected by molecular composition and structures: a review / S. Srichuwong, J. L. Jane // Food Science and Biotechnology. – 2007. – Vol. 16, № 5. – P. 663–674. https://doi.org/10.1007/s13197-018-3530-2.
35. Granule-bound starch synthase I (GBSSI) in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) and its relationship to amylose content / N. Lindeboom, P. R. Chang, R. T. Tyler [et al.] // Cereal Chemistry. – 2005. – Vol. 82, № 3. – P. 246–250. https://doi.org/10.1094/CC-82-0246.
36. Li, G. Physicochemical properties of quinoa flour as affected by starch interactions / G. Li, F. Zhu // Food Chemistry. – 2017. – Vol. 221. – P. 1560–1568. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.10.137.
37. Debet, M. R. Why do gelatinized starch granules not dissolve completely? Roles for amylose, protein, and lipid in granule “ghost” integrity / M. R. Debet, M. J. Gidley // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2007. – Vol. 55, № 12. – P. 4752–4760. https://doi.org/10.1021/jf070004o.
38. Li, G. Effect of high pressure on rheological and thermal properties of quinoa and maize starches / G. Li, F. Zhu // Food Chemistry. – 2018. – Vol. 241. – P. 380–386. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.08.088.
39. Vamadevan, V. Structure-function relationships of starch components / V. Vamadevan, E. Bertoft // Starch/Stärke. – 2015. – Vol. 67, № 1–2. – P. 55–68. https://doi.org/10.1002/star.201400188.
40. Zhu, F. Isolation, composition, structure, properties, modifications, and uses of yam starch / F. Zhu // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. – 2015. – Vol. 14, № 4. – P. 357–386. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12134.
41. Starch retrogradation: A comprehensive review / S. Wang, C. Li, L. Copeland [et al.] // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. – 2015. – Vol. 14, № 5. – P. 568–585. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12143.
42. Studies on Chenopodium quinoa and Amaranthus paniculatas starch as biodegradable fillers in LDPE films / N. T. Ahamed, R. S. Singhal, P. R. Kulkarni [et al.] // Carbohydrate Polymers. – 1996. – Vol. 31, № 3. – P. 157–160. https://doi.org/10.1016/S0144-8617(96)00019-7.