Учебно-методический комплекс дисциплины «Пищевые концентраты и добавки продукции переработки» (стр. 12 )

Основные свойства каррагинанов - они растворимы в горячей воде, а в виде натриевых солей они растворимы в холодной воде с образованием вязких растворов. Функциональные свойства каррагинанов в пищевых системах включают: водосвязывающую способность; стабилизацию эмульсий и суспензий; регулирование текучих свойств; образование устойчивых гелей при комнатной температуре. Хотя каррагинаны не являются поверхностно-активными веществами, они способны стабилизировать дисперсные системы типа эмульсий и суспензий благодаря их загущающим свойствам, препятствующим разделению системы. к - и i-Каррагинаны — гелеобразователи, а λ- каррагинан – загуститель. Растворы гелеобразующих каррагинанов становятся твердыми и образуют гели при температуре ниже 49-55 ºС. Эти гели устойчивы при комнатной температуре, но могут быть вновь расплавлены при нагревании до температуры, превышающей температуру гелеобразования на 5-10 °С. При охлаждении такого расплава вновь образуется гель.

В отличие от большинства других гелеобразователей каррагинаны взаимодействуют с протеинами молока. Это связано с особенностями строения их молекул. Наличие отрицательно заряженных сульфатных групп в молекулах каррагинанов обусловливает их способность к комплексообразованию с казеиновыми мицеллами молока. Это взаимодействие в комбинации с водопоглотительной способностью синергически увеличивает прочность геля приблизительно в 10 раз, т. е. одна и та же прочность геля достигается в молочной системе при концентрации каррагинана, в 10 раз меньшей, чем в водной среде. к - и i-каррагинаны образуют гели с молоком при концентрациях 0,02—0,2 %. Синергизм с другими загустителями и гелеобразователями характерен для к - и i-каррагинанов. Например, к-каррагинан в комбинации с галактоманнаном синергически увеличивает прочность и повышает эластичность геля, а i-каррагинан в комбинации с крахмалом способен более чем в 10 раз повышать вязкость систем.

Применение каррагинанов в пищевых системах связано с особенностями их строения и функциональными свойствами. Все пищевые системы, представленные условно подразделяют на две группы (на водной и молочной основе), в которых с помощью каррагинанов можно провести загущение или гелеобразование при низких или повышенных температурах. Дозировки каррагинанов обычно составляют 0,01-1,2 %, во фруктовых гелях (желе) 0,8- 1,2 %, фруктовых начинках к пирогам 0,2-0,3 %. ДСД составляет 75 мг/кг массы тела человека.

Ксантановая камедь Е415. Иногда ее называют камедь кукурузного сахара. Ксантаны представляют собой гетерополисахариды, молекулы которых формируются из трех типов моносахаридов: β, D-глюкозы, ά, D-маннозы, ά, D-глюкуроновой кислоты в соотношении 2: 2: 1. Молекулы β, D-глюкозы, соединяясь 1,4-гликозидной связью, образуют основную цепь, где каждый второй глюкозный остаток содержит боковое звено с двумя остатками маннозы и одним остатком галактуроновой кислоты. Растворимость ксантанов в воде определяется особенностями их химического строения. Благодаря наличию карбоксильных групп в боковых звеньях происходит взаимное отталкивание отдельных молекул, что приводит к повышению их гидратации. В связи с этим, ксантаны хорошо растворимы в холодной воде, холодном молоке, в растворах соли и сахара. Вязкость образующихся растворов мало зависит от температуры и стабильна при рН 1-13. Ксантаны применяют в качестве загустителей, стабилизаторов и гелеобразователей в производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, напитков, майонеза, сыров. Рекомендуемая концентрация 0,06-0,1 %, а во фруктовых напитках 0,02-0,06 %,фруктовых начинках к пирогам 0,1-0,3 %.

Геллановая камедь Е418. Представляют собой гетерополисахарид линейного строения, состоящий из остатков β, D - глюкозы, β-D - глюкуроновой кисоты, ά, L-рамнозы, молекулярной массы 500000. В пищевых системах проявляет себя как загуститель, стабилизатор, гелеобразователь. Применяется в производстве молочных десертов, пастилы, джема в дозировках 0,1-1 %.

Гелеобразователи белковой природы

Практически единственным гелеобразователем белковой природы, который широко используется в пищевой промышленности, является желатин. Желатин — белковый продукт, представляющий смесь линейных полипептидов с различной молекулярной массой (50 000-70 000) и их агрегатов с молекулярной массой до 300 000. Не имеет вкуса и запаха, состав желатина включает до 18 аминокислот, в том числе глицин (26-31 %), пролин (15-18 %), гидроксипролин (13-15 %), глутаминовую кислоту (11-12 %), аспарагиновую кислоту (6-7 %), аланин (8-11 %) и аргинин (8-9 %). Электрокинетические свойства желатина в растворе, в том числе изоэлектрическая точка, определяются пятью электроактивными аминокислотами. В молекулах желатина функциональными основными группами, несущими заряд, являются:

—СООН — группы аспарагиновой и глутаминовой кислот;

—NН2 — группы лизина и гидроксилизина;

—NН—С —NН2 — группы аргинина.

║

NH

На их долю приходится более 95 % всех ионизированных групп желатина. Желатин получают из коллагена, содержащегося в костях, сухожилиях, хрящах животных. Наиболее чистая форма желатина, выделенная из рыбьих пузырей, получила название «рыбий клей». Желатин растворяется в воде, молоке, растворах солей и сахара при температуре выше 40 °С. Растворы желатина имеют низкую вязкость, которая зависит от рН и минимальна в изоэлектрической точке. При охлаждении водного раствора желатина происходит повышение вязкости с переходом в состояние геля. Это так называемый золь-гель - переход. Для образования геля необходимы достаточно высокая концентрация желатина и соответствующая температура, которая должна быть ниже точки затвердевания (примерно 30 °С). Механизм образования геля желатином, как и любым другим желирующим агентом, связан с формированием трехмерной сетчатой структуры. При температуре выше 40°С молекулы желатин в растворе имеют конфигурацию отдельных спиралей. При охлаждении сегменты, богатые аминокислотами различных полипептидных цепей, принимают спиральную конфигурацию. Водородные связи участием или без участия молекул воды стабилизируют образовавшуюся структуру. Эти связи распределены по всей длине цепи, что объясняет уникальные свойства желатиновых гелей. Наиболее интересное свойство желатина — это образование термически обратимых гелей. В противоположность полисахаридам гелеобразование желатина не зависит от рН и не требует присутствия других реагентов, например, сахаров, солей или двухвалентных катионов.

Желатин применяется в пищевых продуктах в основном в качестве гелеобразователя и стабилизатора. Поскольку желатин не является индивидуальным продуктом, в перечень пищевых добавок он включен без Е-номера. Желатин применяют при изготовлении зельца, различных желе (фруктовых и рыбных), мороженого, йогуртов, кремов и жевательной резинки. Кроме того, он используется при получении пива и вина на стадии их осветления. Эффект осветления достигается при концентрациях желатина 0,1—0,2 г/л. Обычные дозировки, обеспечивающие решение технологических задач, составляют 1—6 % к массе продукта, в десертах 4-6 %. Для осветления желатин применяют в производстве напитков в концентрации 0,1-0,5 г/дм³.

2 Эмульгаторы

В эту группу пищевых добавок входят вещества, которые, при добавлении к пищевому продукту, обеспечивают возможность образования и сохранения однородной дисперсии двух или более несмешивающихся веществ. Под термином «эмульгатор», или «эмульгирующий агент» подразумевают химическое вещество, способное (при растворении или диспергировании в жидкости) образовывать и стабилизировать эмульсию, что достигается благодаря его способности концентрироваться на поверхности раздела фаз и снижать межфазное поверхностное натяжение. Такая способность связана с поверхностно-активными свойствами, поэтому применительно к данной группе пищевых добавок термины «эмульгатор», «эмульгирующий агент» и «поверхностно-активное вещество» (ПАВ) могут рассматриваться как синонимы. Хотя основными функциями эмульгаторов являются: образование, и поддержание в однородном состоянии смеси несмешиваемых фаз, таких, как масло и вода, в отдельных пищевых системах применение этих добавок может быть связано не столько с эмульгированием, сколько с их взаимодействием с другими пищевыми ингредиентами, например с белками или крахмалом.

В качестве первых пищевых эмульгаторов использовались натуральные вещества, в частности камеди, сапонины, лецитин и др., наиболее широко в пищевой индустрии используются синтетические эмульгаторы или продукты химической модификации природных веществ. По химической природе молекулы классических эмульгаторов, являющихся поверхностно-активными веществами, имеют дифильное строение, т. е. содержат полярные гидрофильные и неполярные гидрофобные группы атомов, которые, связанны через соединительное звено (основание), отделены друг от друга и располагаются на противоположных концах молекулы. Первые (гидрофильные) обеспечивают растворимость в воде, вторые (гидрофобные) — в неполярных растворителях. Дифильное строение молекул эмульгаторов обусловливает их склонность к формированию в объемной фазе растворителя ассоциатов, которые называются мицеллами. В зависимости от особенностей строения молекулы эмульгатора, которые будут проявляться в соотношении между гидрофильными свойствами полярной группы и липофильными свойствами неполярной части молекулы ПАВ, могут образовываться как классические мицеллы в воде, так и обращенные мицеллы в неполярных растворителях (маслах и жирах).

Склонность к формированию ассоциатов мицеллярного типа и другие проявления поверхностно-активных свойств, зависит от химического строения молекул ПАВ и от соотношения размеров полярной и неполярной частей молекулы, которые выражаются в показателе гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ). Чем выше гидрофильность, тем больше величина ГЛБ и тем ярче проявляется способность молекул ПАВ к образованию классических мицелл и стабилизации прямых эмульсий.

В анионных (анионактивных) эмульгаторах гидрофильными группами могут быть ионные формы карбоксильных и сульфонильных групп, в катионактивных — ионные формы соединений аммония с третичным или четвертичным атомом азота (третичные или четвертичные аммониевые основания и соли), в неионогенных эмульгаторах — гидроксильные и кетогруппы, эфирные группировки и др. В цвиттер - ионных эмульгаторах (две валентности плюс и минус), где роль гидрофильных групп выполняют ионные группировки, имеющие одновременно и положительный и отрицательный заряды. Например, в молекуле лецитина гидрофильная группировка состоит из отрицательно заряженного остатка фосфорной кислоты и катионной группы четвертичного аммониевого основания холина. Основные виды пищевых эмульгаторов являются неионогенными ПАВ. Исключение составляет цвиттер-ионный лецитин.