Учебно-методический комплекс дисциплины «Пищевые концентраты и добавки продукции переработки» (стр. 11 )

Модифицированные крахмалы относительно безопасные добавки, их дозировки регламентируются технологическими соображениями.

Целлюлоза и ее производные. В группу пищевых добавок целлюлозной природы входят продукты механической, химической модификации, деполимеризации натуральной целлюлозы. Целлюлоза состоит из звеньев β-D-глюкоприранозы, соединенных 1,4-β-гликозидными связями. Такое строение обусловливает большую механическую прочность волокон целлюлозы и их инертность по отношению к большинству реагентов и даже растворителей.

Целлюлоза в качестве пищевой добавки используется в двух модификациях: микрокристаллическая целлюлоза Е460i (имеет укороченные цепи) и порошкообразная целлюлоза Е460ii (очищенная от примесей гемицеллюлоз и лигнина). Ее используют как эмульгатор, текстуратор, добавка, препятствующая слеживанию и комкованию. Существуют семь модификаций целлюлозы. Наиболее распространенные: метилцеллюлоза Е461. Растворяется в холодной, но не растворяется в горячей воде, вязкость снижается с повышением температуры до 50-90°С, затем наступает гелеобразование и флокуляция (образование рыхлых хлопьев); карбоксиметилцеллюлоза КМЦ Е466. Растворяется в холодной и горячей воде, образуя растворы различной вязкости. Вязкость уменьшается с увеличением температуры, но гелеобразования и флокуляции не происходит. Вязкость растворов КМЦ зависит от значения рН. При рН ниже 3 вязкость возрастает, а при рН более 10 уменьшается.

Добавки модифицированной целлюлозы применяются в производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, молочных продуктов, напитков, где они выступают в качестве эмульгаторов и стабилизаторов многокомпонентных дисперсных систем, обеспечивают консистенцию и вкусовые свойства. Эти добавки безвредны, их дозировки определяются технологическими задачами. Суммарный прием всех производных целлюлозы может составлять (ДСД) 0-25 мг/кг массы тела человека.

Пектины Е440а. Пектины относятся к группе гетерогликанов. Главную цепь полимерной молекулы составляет полигалактуроновая (пектовая) кислота, часть из молекул этерифицирована метанолом – метоксилированная галактуроновая (пектиновая) кислота. В головную цепь пектина входит также рамноза (дезоксиманнопираноза), арабиноза, ксилоза.

В зависимости от степени этерификации пектины разделяют на подгруппы:

- высокоэтерифицированные со степенью этерификации более 50 %;

- низкоэтерифицированные со степенью этерификации менее 50 %. Промышленность выпускает пектины различных видов и свойств: яблочный, цитрусовый, свекловичный, из полсолнечника. Растворимость пектинов в воде повышается с увеличением степени этерификации и уменьшением молекулярной массы. Пектовыя кислота, в которой отсутствуют эиерифицированные группы – нерастворима в воде. Растворимость пектинов повышается в присутствии сахаров и в кислой среде при рН 3,5. Главное свойство пектинов – гелеобразующая, стабилизирующая способность, что применяется в кондитерской и консервной промышленности, производстве кисломолочных продуктов, мороженого.

Формирование структуры геля происходит двумя путями:

- за счет изменениия сил электростатического отталкиваниия пектиновых веществ в присутствии дегидратирующих веществ (сахарозы, органических кислот);

- при участии поливалентных металлов (чаще кальция).

Добавки пектина безвредны, их содержание в продуктах составляет 0,03- 2,0 %. Пектины низкой степени этерификации способны образовывать комплексные соединения с ионами цинка, свинца, кобальта, стронция, радионуклеидов и выводят их из организма. Пектины снижают уровень холистерина в крови, нормализуют деятельность желудочно-кишечного тракта. Поэтому рекомендуются к применению для очистки организма от посторонних веществ. ДСП составляет 5-6 г пектина в сутки.

Галактоманнаны – камеди. Распространены: камедь рожкового дерева Е410 и гуаровая камедь Е412. Камеди представляют собой полисахариды маннопиранозы, связь 1,4 и присоединенной к ней галактопиранозы связь 1,6 Линейная структура не способна растворяться в воде, появление разветвленной структуры в полимерной молекуле обусловливает способность к образованию водных растворов. Процесс растворения длительный, достигает двух часов, он сокращается при нагревании, но не выше 80 °С, иначе начинается тепловая деструкция (распад) молекулы полимера. Камеди проявляют синергические свойства в присутствии карбоксиметилцеллюлозы, каррагинана, ксантана. Камеди применяют в производстве молочных продуктов, мучных изделий, замороженных десертов. Добавка камеди в продукты составляет 0,05 - 1,0 %, эти добавки безвредны для организма человека.

Полисахариды морских водорослей. Препараты этой группы пищевых добавок объединяют полисахариды, выделяемые из красных и бурых морских водорослей. В пищевой промышленности широко используют альгинаты, каррагинаны и агароиды.

Альгиновая кислота Е400 и ее соли Е401- Е405. Эта подгруппа представляет собой полисахариды бурых морских водорослей (аlga в переводе с латинского — водоросль), которые построены из остатков β-D-манноуроновой и ά-L-гулуроновой кислот, находящихся в пиранозной форме и связанных в линейные цепи 1,4-гликозидными связями. Распределение остатков мономеров этих кислот вдоль полимерной цепи носит блочный характер и образует три типа блоков. Такое строение полимерных молекул приводит к образованию кристаллических участков (зон жесткости) в Г-блоках, аморфных участков (зон гибкости) в М-блоках и участков с промежуточной жесткостью в гетерополимерных М-Г-блоках. Соотношение мономеров и характер их распределения в молекулах альгинатов меняются в широких пределах в зависимости от сырьевого источника.

Статус пищевых добавок наряду с альгиновой кислотой Е400 имеют пять альгинатов: Е401 альгинат натрия, Е402 альгинат калия, Е403 альгинат аммония, Е405 пропиленгликольальгинат (ПГА), Е404 альгинат кальция. Растворимость этих добавок в воде зависит от природы катиона в мономерных остатках, формирующтх молекулы рассматриваемых гетерогликанов. Свободные альгиновые кислоты плохо растворимы в холодной воде, но набухают в ней, связывая 200—300 кратное количество воды, однако растворимы в горячей воде и растворах щелочей, образуя при подкислении гели. Натриевые и калиевые соли альгиновых кислот легко растворяются в воде с образованием высоковязких растворов. Соли с двухвалентными катионами образуют гели или нерастворимые альгинаты. Вязкость растворов альгинатов связана с длиной полимерной молекулы альгината, в связи с чем, коммерческие препараты имеют, как правило, определенную молекулярную массу. В этом случае вязкость растворов изменяется пропорционально концентрации добавки. При низких концентрациях повышение вязкости может быть достигнуто путем введения небольшого количества ионов кальция, которые, связывая молекулы, приводят фактически к повышению молекулярной массы и, как следствие, к повышению вязкости. Превышение дозировки ионов кальция может привести к гелеобразованию. Образование гелевой структуры в растворах альгинатов происходит в результате взаимодействия их молекул между собой с участием ионов бивалентного кальция.

Применение альгинатов в пищевых продуктах основано на взаимодействии их водорастворимых солевых форм в присутствии ионов кальция, что приводит к изменению реологических свойств (повышению вязкости или образованию гелевой структуры). По своим технологическим функциям альгинаты являются загустителями, гелеобразователями и стабилизаторами. Альгинат кальция проявляет также функцию пеногасителя. Одно из главных преимуществ альгинатов как гелеобразователей — их способность образовывать термостабильные гели, которые могут формироваться уже при комнатной температуре. Пищевые добавки этой подгруппы широко применяют в пищевой промышленности для изготовления мармелада, фруктовых желе, конфет и осветления соков. Пропиленгликольальгинат, не осаждающийся в кислых растворах, используется в качестве стабилизатора при производстве мороженого, концентратов апельсинового сока, приправы к салатам и сырам. Концентрация альгинатов в пищевых продуктах составляет от 0,1 до 1,0 %. ДСД составляет 25 мг/кг массы тела человека (в пересчете на свободную альгиновую кислоту).

Агар-агар Е406. Смесь полисахаридов агарозы и агаропектина. Агароза (содержание 50—80 %) — линейный полисахарид, построенный из строго чередующихся остатков β-D-галактопиранозы и 3,6-ангидро - ά-L-галактопиранозы, связанных гпопеременно (1, 4)-β и (1, 3)-ά-связями. Агар-агар (агар) получают из морских красных водорослей, произрастающих в Белом море и Тихом океане. В зависимости от вида водорослей состав выделенных полисахаридов может изменяться. Агар-агар незначительно растворяется в холодной воде и набухает в ней. В горячей воде образует коллоидный раствор, который при охлаждении дает хороший прочный гель, обладающий стекловидным изломом. У агара-агара этот процесс осуществляется за счет образования двойных спиралей и их ассоцииации независимо от содержания катионов, сахара или кислоты. Гелеобразующая способность агара-агара в 10 раз выше, чем у желатина. При нагревании в присутствии кислоты способность к гелеобразованию снижается. Гели стабильны при рН выше 4,5 и термообратимы. Агар используют в производстве кондитерских изделий (желейный мармелад, пастила, зефир), мясных и рыбных студней, различных желе и пудингов, а также для осветления соков. В составе мороженого агар-агар предотвращает образование кристаллов льда.

Агаропектин — смесь кислых полисахаридов сложного строения, аналогичного агарозе, с рядом отличий: заменой части остатков 3,6- ангидро - ά, L-галактозы остатками 6-сульфата-ά, L-галактозы, наличием остатков серной кислоты, связанных эфиными связями с различными группами ОН, и др.

Агароид (черноморский агар). Получают из водорослей филлофоры, растущих в Черном море. Плохо растворим в холодной воде, в горячей воде образует коллоидный раствор, при охлаждении которого образуется гель, имеющий вязко-тягучую консистенцию. Гелеобразующая способность этой добавки в два раза ниже, чем у агара.

Каррагинаны Е407. Объединяют семейство полисахаридов, содержащихся наряду с агаром и фурцеллераном в красных морских водорослях. По химической природе каррагинаны близки к агароидам и представляют собой неразветвленные сульфатированные гетерогликаны, молекулы которых построены из остатков производных D-галактопиранозы со строгим чередованием ά-(1-3) и β-(1-4) связей между ними, т. е. из повторяющихся дисахаридных звеньев, включающих остатки β-D - галактопиранозы и и 3,6-ангидро-ά-D-галактопиранозы. В зависимости от особенностей строения дисахаридных повторяющихся звеньев, различают три основных типа каррагинанов, для обозначения которых используют буквы греческого алфавита: к-каппа, i-йота и λ-ламбда. У к - и i-каррагинановых молекул имеется способность образовывать двойные спирали, ассоциация которых приводит к гелеобразованию. У молекул λ- каррагинана такая способность отсутствует. Каррагинаны представляют собой очищенный экстракт морских водорослей, имеющий молекулярную массу 100000-500000, содержание сульфатных групп — не менее 20 %. Сульфатные группы могут быть замещены на ионы натрия, калия или аммония. Каррагинаны часто содержат сопутствующий полисахарид — фурцеллеран.