Ryż od wieków to podstawowe pożywienie wielu

Transkrypt

1 Pochodne ryżu jako substancje dodatkowe do żywności ANTONI RUTKOWSKI Ryż od wieków to podstawowe pożywienie wielu milionów ludzi. Roczna produkcja ryżu na świecie wynosi ok. 700 mln t. Jest uprawiany we wszystkich częściach świata, w różnych klimatach od umiarkowanego do tropikalnego. Rozmaite warunki klimatyczne uprawy przyczyniły się do powstania na drodze naturalnej selekcji (bez genetycznych manipulacji) ponad 1000 odmian ryżu. Właściwości żywieniowe i funkcjonalne ryżu są w zasadzie odmienne niż innych zbóż. W ostatnim 10-leciu gwałtownie wzrosło zastosowanie substancji dodatkowych opartych na pochodnych ryżu jadalnego i tendencja ta utrzymuje się nadal. Nie wnikając we właściwości ryżu jako składnika żywności, w artykule omówiono jego przydatność do wytwarzania produktów służących jako dodatki technologiczne w produkcji artykułów żywnościowych. Streszczenie. Skrobia i mąka ryżowa są wartościowymi dodatkami do żywności wywodzącymi się z jednego z najcenniejszych surowców żywnościowych - ryżu. Specyficzna struktura molekularna powoduje, że skrobia ryżu charakteryzuje się unikalnymi właściwościami: delikatną strukturą żelu, kremistością odczuwalną w ustach, dużą stabilnością termiczną, dużą lepkością w temperaturze kleikowania i stabilnością lepkości w niskiej temperaturze. Te naturalne właściwości funkcjonalne skrobi ryżu, a także wysoka strawność, czysty smak i brak glutenu są cennymi elementami, dla których produkty ryżowe znajdują wiele zastosowań w produkcji żywności. Summary. Rice starch and flour are valuable food additives, deriving from one of the most precious raw food materials - rice. Specific molecular structure causes that rice starch is characterized by unique properties: delicate gel structure, mouthful creaminess, high thermal stability, high viscosity at grueling temperature and stability of viscosity at a low temperature. These natural functional properties of rice starch as well as high digestibility, pure taste and lack of gluten are valuable elements due to which rice products find many applications in food production. Słowa kluczowe: ryż, skrobia ryżowa, właściwości funkcjonalne Key words: rice, rice starch, functional properties Do wyrobu substancji dodatkowych do żywności z ryżu stosuje się zarówno powszechnie uprawiany ryż, jak i jego wyselekcjonowaną odmianę hybrydową ryż woskowy. Z ziaren ryżu usuwa się łuszczyny stanowiące 17-20% masy ziarna w ten sposób uzyskuje się tzw. ryż brązowy lub handlowy. Biały ryż stosowany do bezpośredniego spożycia otrzymuje się po czyszczeniu i usunięciu otrąb (10-13%) z ryżu brązowego. Podczas polerowania ryżu powstają pewne ilości ryżu łamanego, który służy jako surowiec wyjściowy do produkcji mąki ryżowej, skrobi ryżowej i białka ryżowego wykorzystywanego do wyrobu modyfikowanych substancji dodatkowych cenionych w produkcji wielu artykułów żywnościowych. Składniki ryżu Ziarna ryżu charakteryzują się dużą zawartością skrobi (ok. 78%) oraz białek (ok. 7%) i małą zawartością tłuszczu (ok. 0,4-0,8%). Rys. 1. Ziarno ryżu i jego składowe 76 Ryż niełuskany Otręby 10-13% Biały ryż 70-71% Łuski 17-20% Szczególną właściwością nieprzetworzonej skrobi ryżowej jest jej bardzo wysoka strawność (in vivo %). W skład białka ryżu wchodzą wszystkie podstawowe aminokwasy. Należy podkreślić, że ryż nie zawiera glutenu i dlatego nie wykazuje efektu alergennego, jest także polecany w dietach dla chorych na celiakię. Z łuszczyn ryżu otrzymuje się olej. Jego głównymi składnikami są: ok. 40% kwas linolowy (C 18:2), ok. 35% kwas olejowy (C 18:1) i ok. 20% kwas palmitynowy (C 16:0). Skrobiowe pochodne skrobi ryżowej Skrobia ryżowa do wyrobu substancji dodatkowej w produkcji żywności jest wykorzystywana w krajach Azji i USA, a ostatnio również w Europie. Szczególną zaletą tych substancji dodatkowych jest to, że wytwarza się je z podstawowych składników ryżu, głównie skrobi, a w ich produkcji stosuje się fizyczne metody. W przyrodzie występuje wiele rodzajów skrobi o wyraźnie zróżnicowanych właściwościach zarówno fizycznych, chemicznych, jak i organoleptycznych (tab. 1). W porównaniu z innymi skrobiami, skrobia ryżowa ma najmniejsze ziarenka i wyraźnie czysto białą barwę oraz obojętny smak. Stwarza to możliwość wykorzystania jej do tak unikalnych zastosowań, jak żelowanie i wiązanie wolnej wody w celu zapobiegania

2 Tabela. 1. Właściwości fizykochemiczne różnych skrobi handlowych Wyróżnik ryż Właściwości skrobi wg pochodzenia pszenica kukurydza tapioka Wielkość [μm] Kształt ziarna heksagonalny owalny heksagonalny heksagonalny owalny Barwa czysto biała szarobiała żółtobiała szarobiała biała ziemniaki Smak obojętny zbożowy białkowy posmak ziemniaka Struktura żelu miękka jędrna jędrna kleista kleista Temperatura żelowania [ C] Zawartość amylozy [%] o małej (do 0%) zawartości amylopektyny mają określoną temperaturę kleikowania i dają żele bardziej stabilne w wyższej temperaturze. Właściwości strukturotwórcze odpowiednio spreparowanych przetworów skrobi determinują charakterystykę tworzonego przez nie żelu w produktach żywnościowych (tab. 2). Proces otrzymywania substancji dodatkowych, pochodnych skrobi i jej modyfikacji oraz syropu i białka ryżu ilustruje schemat produkcyjny belgijskiej firmy Remy (rys. 3). Tabela 2. Wpływ struktury żelu na wyróżniki jakości produktów żywnościowych Słaba (rzadka) struktura żelu Odczucie gładkości w ustach Wrażenie tłustości Sztywna (twarda) struktura żelu odczucie chropowatości w ustach wrażenia konsystencji budyniu ubytkom (wyciekom) podczas obróbki termicznej mięsa. Najważniejszą zaletą skrobi ryżowej są jej właściwości funkcjonalne m.in.: bardzo miękka struktura żelu oraz kremistość odczuwalna w ustach, bardzo długi okres stabilności, duża lepkość w temperaturze kleikowania i stabilność w niskiej temperaturze. Szybkie uwolnienie aromatu Gładka powierzchnia Dobre wchłanianie Mniejsza wytrzymałość na ścinanie Mniejsza odporność termiczna Mniejsza lepkość powolne uwolnienie aromatu powierzchnia chropowata (skórka pomarańczy) trudne wchłanianie większa wytrzymałość na ścinanie większa odporność termiczna większa lepkość Te właściwości skrobi ryżowej, w porównaniu z innymi skrobiami, wynikają ze specyficznej struktury molekularnej różnych gatunków ryżu, a zwłaszcza ze stosunku zawartości polisacharydów amylozy zbudowanej z prostych, nierozgałęzionych łańcuchów do amylopektyny o dużej liczbie silnie rozgałęzionych łańcuchów (rys. 2). Skrobie ryżowe o dużej zawartości amylopektyny (do 36%), tzw. woskowe (waxy rice), tworzą żel bardziej wyrównany, delikatny i trwały w wysokiej temperaturze, podczas gdy żele skrobi ryżu zwykłego W wyniku typowego procesu suchego przemiału łamanego ryżu otrzymuje się suszoną na bębnach, tzw. preżelowaną, mąkę, a po przeprowadzeniu hydrolizy syrop ryżowy. Natomiast mąka uzyskana z mokrego przemiału jest poddawana fizycznej modyfikacji w celu uzyskania skrobi przeżelowanej i modyfikowanej, a po filtracji również skrobi krystalicznej. Charakterystyczne właściwości ryżowych dodatków do żywności Skrobie ryżu zwykłego i skrobie woskowe otrzymuje się metodami mechanicznymi z udziałem czystej wody. Obie mają obojętny smak, bez nuty zbożowej. Ziarenka skrobi mają wielkość 2-5 μm, żelują w temp. 80 C i wykazują bardzo dobre właściwości wiązania wody (25-35-krotne). Są łatwo strawne i nie zawierają glutenu. Jako podstawowe dodatki do żywności są stosowane różne preparaty. Mąka ryżowa charakteryzuje się: wysoką wartością pokarmową wynikającą ze składu aminokwasowego, braku glutenu oraz małej zawartości sodu i potasu, dobrymi właściwościami zagęszczającymi, wysoką stabilnością w procesach zamrażania i odmrażania. Skrobia ryżu woskowego zawiera 98% amylopektyny i 2% amylozy i ma następujące właściwości: żel nie ulega synerezie, nie kurczy się, nie zmienia się jego lepkość, jest stabilna w różnych warunkach procesu przetwórczego, np. homogenizacji, pasteryzacji, UHT oraz w środowiskach kwaśnych i działania mikrofal, zmniejsza kaloryczność pokarmów (może zastąpić 1/4 tłuszczu w produkcie). Skrobia obojętna woskowa zawiera 80% amylopektyny i 20% amylozy: 78

3 w porównaniu z innymi skrobiami wykazuje najlepsze właściwości teksturotwórcze, jest bezbarwna i wiąże dużą ilość wody, tworzy kremową teksturę i ma czysty smak, tworzy żel twardy, gładki, który można kroić, jest lekko strawna, dobrze wiąże składniki produktu, jest polecana do stosowania w żywności dla dzieci. Białko ryżu jest stosowane w wysokobiałkowych napojach dla sportowców. Po hydrolizie jest produkowane w postaci proszku, kostek i bloków. Stosuje się je w rosołach, wywarach, zupach, sosach i ma następujący skład: białko 70-75%, tłuszcz 6-11%, węglowodany 2-6%, woda 8-12%. Stosowanie preparatów ryżu w produkcji żywności Przykłady zastosowania skrobi ryżowej w produkcji artykułów żywnościowych. Pieczywo i ekstrudaty Preparaty ryżu stosuje się w celu wydłużenia terminu przydatności do spożycia, zmniejszenia migracji wody w produkcie, utworzenia pożądanej tekstury, poprawienia gładkości, podwyższenia lepkości, zwiększenia stabilizacji porowatej struktury i obniżenia łamliwości. Stosowane są także do produkcji wyrobów bezglutenowych. Przykładowo, czerstwieniu pieczywa, które powstaje na skutek retrogradacji amylozy obecnej w mące pszennej, można zapobiegać dodając 0,5-2% preparatów mąki lub skrobi ryżu. Obniża to koncentrację amylozy i hamuje procesy czerstwienia chleba, zwłaszcza ciemnego. Natomiast dodatki (np. drobnoziarnista mąka lub preżelowana skrobia ryżowa) są zalecane do polepszania kruchości ciastek drożdżowych, płatków śniadaniowych i ekstrudowanych przekąsek. Procesowi temu sprzyja bardzo wysoka temperatura kleikowania dodatków ryżowych. Skrobia preżelowana zwiększa zarówno chrupkość, jak i kruchość wypieku, które są bardzo istotne w przypadku herbatników. Przetwory mleczne Skrobie ryżowe w napojach mlecznych stosowane są w celu nadania im delikatnej, pełnej i gładkiej struktury, obniżenia zawartości tłuszczu, zachowania smaku oraz utrwalenia kształtu dodatków owocowych. Skrobie są dodawane również do lodów w celu polepszenia ich struktury i stabilności. Wszystkie przykłady stosowania skrobi ryżowej w układach z białkiem mleka wskazują, że wnika ona w strukturę micelarną kazeiny (jest homogennym wypełniaczem). Tworzy także bardzo trwałe struktury żelowe. Dobór odpowiednich pochodnych skrobi ryżu tworzących różne żele umożliwia otrzymanie produktów mlecznych o oczekiwanej jakości. Na przykład struktura jogurtu z dodatkiem preżelowanej skrobi ryżu woskowego jest delikatniejsza niż jogurtu homogenizowanego. Dodatek skrobi ryżu zapewnia także wysoką jakość produktu. Dodatek skrobi ryżu woskowego nie zmienia naturalnego smaku i naturalnej barwy jogurtu oraz wsadów owocowych dodawanych do jogurtów smakowych. W różnych rodzajach jogurtów mąki ryżowe są stosowane jako naturalne dodatki funkcjonalne. Na przykład stosując skrobie ryżowe można produkować jogurty niskotłuszczowe bez dodatku innego węglowodanu, w tym gumy. Dzięki stosowaniu ok. 1,5% dodatku niemodyfikowanej skrobi woskowej homogenizowane niskotłuszczowe

4 przeciwdziała tworzeniu się kryształków lodu. Dodatek skrobi woskowej zwiększa efektu tłustości lodów. jogurty mogą dawać takie samo odczucie w ustach jak jogurty o wysokiej zawartości tłuszczu. Desery kremowe z mleka i jaj (custard) i desery typu budyniowego uzyskują trwałą strukturę i kremowy charakter dzięki dodaniu mąki ryżowej z domieszką niewielkiej ilości karagenu. Świeże desery serowe można produkować bez dodatku tłuszczu, a z dodatkiem niewielkich ilości (1-2%) niemodyfikowanej lub modyfikowanej skrobi ryżu woskowego, dzięki której uzyskują bardzo gładką teksturę. W produkcji tartych, krojonych i płatkowanych serów napylanie na taśmie transportera małymi ilościami mąki ryżowej zapobiega ich zbrylaniu. W produkcji lodów dodatek ok. 2% skrobi ryżu woskowego umożliwia znaczne obniżenie zawartości tłuszczu w recepturze oraz 80 Przetwory owocowe Skrobie ryżowe są stosowane w przetworach owocowych w celu utrwalania i zwiększania lepkości, polepszania konsystencji i cech smakowych. Zmodyfikowana skrobia ryżu woskowego oraz zwykłego jest stosowana jako dodatek kształtujący teksturę przetworów owocowych. Wprawdzie pektyny są uważane za bardzo dobry dodatek wiążący w kondycjonowaniu przetworów owocowych, jednak ich efektywność zależy od ph środowiska i koncentracji cukrów. Niepewne też są efekty stosowania pektyn w wyrobach o niskiej zawartość cukru, dlatego pektynę stosuje się często w połączeniu z innymi dodatkami, a zwłaszcza z naturalną i modyfikowaną skrobią ryżową. Przeprowadzone badania wykazały, że skrobia ryżu woskowego i zwykłego nadaje odpowiednią konsystencję przetworom owocowym o bardzo wysokiej zawartości cukru. Tworzy ona wyraźnie wyższą lepkość aniżeli inne skrobie, a niska temperatura żelowania powoduje szybsze wiązanie wolnej wody i to w obecności cukru. Dzięki delikatnemu, charakterystycznemu żelowi lepiej zostaje utrwalony naturalny smak i specyficzne właściwości owoców oraz kwaskowatość i odczucie świeżości. Dzięki bardzo małej wielkości ziarenek skrobi, stosuje się ją również do zapobiegania wyciekowi termicznemu podczas obróbki cieplnej grzybów. Wprowadzenie do kanalików grzybów 3-5% roztworu skrobi ryżu woskowego zmniejsza ubytki masy grzybów podczas sterylizacji z 10 do 15% oraz zwiększa ich soczystość. Przetwory mięsne Zastosowanie skrobi ryżowej w przetworach mięsnych zwiększa ich wydajność oraz zmniejsza zawartość tłuszczu. Zapewnia lepsze wiązanie wody i kruchość mięsa, poprawia także smarowność i konsystencję przetworów. Mąkę ryżową stosuje się głównie w celu zapobiegania wyciekowi termicznemu podczas obróbki termicznej mięsa. Niemodyfikowana skrobia woskowa bardzo łatwo wnika do wnętrza tkanki mięsa. Dzięki stabilności termicznej i małym wymiarom cząsteczek mechanicznie blokuje kanaliki mięsa i zapobiega ubytkowi wody podczas gotowania i sterylizacji. Zwiększa to wydajność produktu oraz zapobiega wyciekowi soków, a równocześnie poprawia jego jakość. Dodatek 3-7% niemodyfikowanej skrobi woskowej może spowodować zmniejszenie o 5-15% ubytku masy np. gotowanych filetów drobiowych. W przetwórstwie mięsa skrobia ryżowa w postaci suchej mąki, ze względu na swoją delikatność oraz wyrazistą biel, jest używana jako posypka w celu imitacji pleśni występującej na powierzchni niektórych gatunków wędlin. Również dodatek mąki ryżowej do pasztetów mięsnych zapewnia ich gładką teksturę i tym samym smarowność produktu. Koncentraty obiadowe Skrobia ryżowa zapewnia pożądaną teksturę oraz stabilność koncentratów obiadowych, a także suchych koncentratów. Żelujące właściwości skrobi ryżowej

5 kształtują delikatną, gładką teksturę produktów, co jest tak pożądane w zupach i sosach, a zwłaszcza w sosach pomidorowych, które powinny zachować swój naturalny smak, kwasowość oraz wrażenie świeżości i barwy typowej dla pomidorów. Gotowe potrawy są również bardzo często produkowane z udziałem sosów, w skład których wchodzi skrobia ryżu woskowego. Skrobia ryżu jest również stosowana jako zamiennik tłuszczu w emulgowanych sosach, np. sałatkowych o zawartości 10-50% oleju. Również istnieje możliwość produkowania sosu sałatkowego o zawartości 25% oleju odpornego na zamrażanie, przy stosowaniu dodatku niemodyfikowanej skrobi woskowej. Tłuszcze roślinne margaryna Skrobia ryżu woskowego jest z dużym powodzeniem używana w produkcji margaryny, głównie jako zamiennik tłuszczu w margarynie niskotłuszczowej. Stosuje się ją w celu uzyskania w ustach odczucia tekstury tłuszczowej oraz tzw. czystego smaku. Dodatek 2% skrobi ryżu woskowego umożliwia uzyskanie margaryny o zawartości tłuszczu ok. 25%. Wyroby cukiernicze Skrobia ryżowa wraz z syropem glukozowym jest stosowana do tworzenia powłok cukierniczych, np. na drażetkach. Skrobia ryżowa, która ma obojętny smak, nadaje wyrobom cukierniczym gładką powierzchnię i niezwykle wyrazistą biel. Dobrze zastępuje stosowany do tego celu dwutlenek tytanu, który jest substancją mineralną i nie ulega biodegradacji. Skrobia ryżowa jest również bardzo często stosowana do tworzenia twardej powłoki wszelkiego rodzaju pastylek oraz bezcukrowej gumy do żucia. LITERATURA [1] Dres W.: Preparaty ryżowe w żywności wygodnej i cateringowej Stosowanie dodatków w żywnosci wygodnej i cateringowej. PIDŻ, Konin, s [2] Informacje internetowe firm: Remy Industries NV (Belgia), Nuriz NV (Holandia). [3] Richardson S.: Rice products, Richardson Assos (USA). Prof. dr A. Rutkowski członek rzeczywisty PAN, Warszawa 81