Лекции по "Технологии питания"

Химическая природа  пищевых добавок, отнесенных к этой группе, достаточно разнообразна. Среди них имеются продукты природного происхождения и получаемые искусственным путем, в том числе химическим синтезом. В пищевой технологии они используются в виде индивидуальных соединений или смесей.

В последние годы в  группе пищевых добавок, регулирующих консистенцию продукта, большое внимание стало уделяться стабилизационным системам, включающим несколько компонентов: эмульгатор, стабилизатор и загуститель. Их качественный состав, соотношение компонентов могут быть весьма разнообразны, что зависит от характера пищевого продукта, его консистенции, технологии получения, условий хранения, способа реализации.

Применение в современной  пищевой технологии структурирующих  добавок позволяет создать ассортимент  продуктов эмульсионной и гелевой  природы (маргарины, майонезы, соусы, пастила, зефир, мармелад и др.), структурированных и текстурированных.

Стабилизационные системы  широко применяются в общественном и домашнем питании, кулинарии. Они  используются при производстве супов (сухие, консервированные, замороженные), соусов (майонезы, томатные соусы), бульонных продуктов, продуктов для консервированных блюд.

Будучи введенными в  жидкую пищевую систему в процессе приготовления пищевого продукта, загустители  и гелеобразователи связывают воду, в результате чего пищевая коллоидная система теряет

свою подвижность и  консистенция пищевого продукта изменяется. Эффект изменения консистенции (повышение  вязкости или гелеобразование) будет  определяться, в частности, особенностями  химического строения введенной  добавки.

В химическом отношении  добавки этой труппы являются полимерными  соединениями, в макромолекулах которых  равномерно распределены гидрофильные группы, взаимодействующие с водой. Они могут участвовать также  в обменном взаимодействии с ионами водорода и металлов (особенно кальция) и, кроме того, с органическими молекулами меньшей молекулярной массы. 

Загустители - вещества, увеличивающие вязкость пищевых  продуктов, то есть загущающие их. Гелеобразователями (желеобразователями) называются вещества, способные в определенных условиях образовывать желе (гели) - структурированные дисперсные системы. Загустители и гелеобразователи позволяют получать пищевые продукты с нужной консистенцией, улучшают и сохраняют структуру продуктов, оказывая при этом положительное влияние на вкусовое восприятие. Благодаря способности связывать воду загустители и гелеобразователи стабилизируют дисперсные системы: суспензии, эмульсии, пены. Они почти всегда одновременно выполняют другие технологические функции: стабилизаторов и влагоудерживающих агентов. Кроме того, они относятся к пищевым волокнам. 
Четкое разграничение между гелеобразователями и загустителями не всегда возможно. Есть вещества, обладающие в разной степени свойствами и гелеобразователя, и загустителя. Некоторые загустители в определенных условиях могут образовывать прочные эластичные гели.

Загустители и гелеобразователи по химической природе представляют собой линейные или разветвлённые  полимерные цепи с гидрофильными  группами, которые вступают в физическое взаимодействие с имеющейся в продукте водой. За исключением микробных полисахаридов - ксантана Е 415 и геллановой камеди Е 418, а также желатина (животный белок) - гелеобразователи и загустители являются углеводами (полисахаридами) растительного происхождения, растительными гидроколлоидами. Их получают из наземных растений или водорослей. Из бурых водорослей получают альгиновую кислоту Е 400 и её соли Е 401-404. Наиболее популярные гелеобразователи - агар (агар-агар) Е 406 и каррагинан (в том числе фурцеллеран) Е 407 - получают из красных морских водорослей, а пектин Е 440 - чаще всего из яблок и цитрусовых. Полисахариды, полученные из растений, подразделяют на защитные коллоиды, выделяемые растением при повреждениях (экссудаты, смолы), и муку семян (резервные полисахариды растений).

Среди них  различают натуральные природные вещества животного (желатин) и растительного (пектин, агароиды, камеди) происхождения, а также вещества, получаемые искусственно (полусинтетическим путем), в том числе из природных источников (модифицированные целлюлозы, крахмалы и др.). Промежуточное положение между этими двумя группами занимают альгинат натрия и низкоэтерифицированный пектин. К синтетическим загустителям относятся водорастворимые поливиниловые спирты и их эфиры. Пищевые загустители н гелеобразователи, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов в Российской Федерации представлены в таблице 1.

Таблица1 - Пищевые загустители н гелеобразователи, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов в Российской Федерации.

Е-номер	Пищевая добавка	Технологическая функция
Е400	Альгиновая кислота	Загуститель, стабилизатор
Соли альгиновой кислоты (альгинаты)
Е401 Е402 Е403 Е404 Е405	Альгинат натрия  Альгинат калия  Альгинат аммония Альгинат кальция Пропиленгликольальгинат (ПГА)	Загуститель, стабилизатор Загуститель, стабилизатор Загуститель, стабилизатор Загуститель, стабилизатор, пеногаситель Загуститель,   эмульгатор
Е406	Агар-агар	Гелеобразователь, загуститель, стабилизатор
Е407	Каррагинан и соли аммония, калия и натрия	Гелеобразователь, загуститель, стабилизатор
Е409	Арабиногалактан	Загуститель, стабилизатор, гелеобразователь
Е410	Камедь рожкового дерева	Загуститель, стабилизатор
E411	Овсяная камедь	Загуститель, стабилизатор
Е412	Гуаровая камедь	Загуститель, стабилизатор
Е413	Трагакант	Загуститель, стабилизатор, эмульгатор
Е414	Гуммиарабик	Загуститель, стабилизатор
Е415	Ксантановая камедь	Загуститель, стабилизатор
Е416	Камедь карайи	Загуститель, стабилизатор
Е417	Камедь тары	Загуститель, стабилизатор
Е418	Геллановая камедь	Гелеобразователь, загуститель, стабилизатор
E4I9	Камедь гхатти	Гелеобразователь, загуститель, стабилизатор
Е440а	Пектины	Гелеобразователь, загуститель, стабилизатор
Е440b	Амидированные пектины	Гелеобразователь, загуститель, стабилизатор

Продолжение таблицы 1

E460i	Целлюлоза микрокристаллическая	Эмульгатор, текстуратор
E460ii	Целлюлоза порошкообразная	Эмульгатор, текстуратор, диспергатор
Модифицированные  целлюлозы
Е461	Метилцеллюлоза	Загуститель, стабилизатор, эмульгатор
Е462	Зтилцеллюлоза	Стабилизатор
Е463	Гидроксипропилцеллюлоза	Стабилизатор, загуститель
Е464	Гидроксипропилметилцеллю- лоза	Загуститель, стабилизатор, эмульгатор
Е465	Метилэтилцеллюлоза	Стабилизатор, загуститель, эмульгатор, пенообразователь
Е466	Карбоксиметилцеллюлоза (натриевая соль)	Загуститель, стабилизатор
Е467	Этилгидроксиэтилцеллюлоза	Стабилизатор, загуститель, эмульгатор
Е469	Карбоксиметилцеллюлоза  ферментированная	Стабилизатор
Модифицированные  крахмалы
Е1400	Декстрины, крахмал, обработанный термически, белый и желтый	Загуститель, стабилизатор
Е1401	Крахмал, обработанный кислотой	Загуститель, стабилизатор
Е1402	Крахмал, обработанный щелочью	Загуститель, стабилизатор
Е1403	Отбеленный крахмал	Загуститель, стабилизатор
Е1404	Окисленный крахмал	Загуститель,   эмульгатор
Е1405	Крахмал, обработанный ферментными  препаратами	Загуститель
Е1410	Монокрахмалфосфат	Загуститель, стабилизатор
Е1411	Дикрахмалглицерин сшитый	Загуститель, стабилизатор
Е1412	Дикрахмалфосфат, этерифици-рованный тринатрийфосфа-том; этерифицированный хлор-окисью фосфора	Загуститель, стабилизатор
Е1413	Фосфатированный дикрахмал-фосфат сшитый	Загуститель, стабилизатор
Е1414	Ацетилированный дикрахмал-фосфат сшитый	Загуститель
Е1420	Ацетатный крахмал, этерифицированный  уксусным ангидридом	Загуститель, стабилизатор
E142I	Ацетатный крахмал, этерифицированный  винилацетатом	Загуститель, стабилизатор
Е1422	Ацетилированный дикрахмал-адипат	Загуститель, стабилизатор
Е1423	Ацетилированный дикрахмал-глицерин	Загуститель, стабилизатор
El 440	Оксипропилированный крахмал	Загуститель,   эмульгатор
Е1442	Оксипропилированный ди-крахмалфосфат  сшитый	Загуститель, стабилизатор

 

Продолжение таблицы 1

Е1443	Оксипропилированный ди-крахмалглицерин	Загуститель, стабилизатор
Е1450	Эфир крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты	Загуститель, стабилизатор
EI451	Ацетилированный окисленный крахмал	Загуститель, стабилизатор
Геаеобразователи  белковой природы
	Желатин	Гелеобразователь

 

2. Свойства и функции загустителей и гелеобразователей.

Главной технологической функцией добавок этой группы в пищевых системах является повышение вязкости или формирование гелевой структуры различной прочности. Одним из основных свойств, определяющих эффективность применения таких добавок в конкретной пищевой системе, является их полное растворение, которое зависит прежде всего от химической природы. Влияние особенностей структуры отдельных загустителей и гелеобразователей на их растворимость в воде представлено таблице 2.

Таблица 2 - Влияние структуры на растворимость. 

 

Наименование добавки	Особенности структуры	Растворимость
Гуар	Высокозамещенный полисахарид	Растворим при комнатной температуре
Камедь рожкового дерева	Незамешенные зоны в  полисахаридных цепях	Растворима только при  нагревании
Пектины	Ответвления и метоксильные группы, кислотные группы ионизированы, электростатическое отталкивание между цепями	Растворимы при комнатной температуре
Альгинаты	Электростатическое отталкивание между цепями	Растворимы при комнатной температуре
Каррагинаны
λ.-Каррагинан	3 сульфата на 2 галактозы (не образует геля)	Растворимы при комнатной температуре
ι-Каррагинан	2 сульфата на 2 галактозы  (образует слабый гель)	Частично растворим  при комнатной температуре
κ-Каррагинан	1 сульфат на 2 галактозы  (образует сильный гель)	Растворим только при нагревании

 

 Продолжение таблицы 2

Ксантан	Частые боковые цепи, электростатическое отталкивание из-за наличия кислотных групп	Растворим при комнатной  температуре
Желатин	Изменение зарядов цепи в зависимости от рН геля	Частично набухает в  холодной воде в зависимости от рН, растворим только при температуре выше 40 °С

 

При контакте водорастворимых полисахаридов  с водой молекулы растворителя сначала  проникают с образованием связей в наименее организованные участки  цепи макромолекул. Такая начальная гидратация ослабляет связи в оставшихся звеньях и способствует проникновению воды и сольватации наиболее организованных участков цепи Этот процесс проходит через переходную стадию гелеобразования, когда частицы набухают и увеличиваются в объеме благодаря силам когезии (сцепления) между макромолекулами. Если межмолекулярные связи относительно слабы, они могут быть достаточно легко разрушены при механическом воздействии или нагревании. При этом биополимер (полисахарид или белок) полностью растворяется С другой стороны, если связи между определенными сегментами макромолекул не разрушаются при механическом или тепловом воздействии, биополимер сохраняется в виде набухших частиц Примерами могут служить альгинат и пектат кальция.

Растворимость повышается в присутствии ионизированных групп (сульфатные и карбоксильные), увеличивающих гидрофильность (каррагинаны, альгинаты), а также при наличии в молекулах полисахаридов боковых цепей, раздвигающих главные цепи, что улучшает гидратацию (ксантаны). Растворимость понижается при наличии факторов, способствующих образованию связей между полисахаридными цепями, к которым относятся наличие неразветвленных зон и участков без ионизированных групп (камедь рожкового дерева), а также присутствие ионов кальция или других поливалентных катионов, вызывающих поперечное сшивание полисахаридных цепей, что препятствует растворению макромолекул.

В зависимости от химической природы макромолекул и особенностей пищевой системы возможны различные  механизмы гелеобразования, обобщенные в таблице 3.

Таблица 3 - Условия гелеобразования в растворах полисахаридов и желатина. 

Полисарид	Оптимальный диапазон рН	Условия гелеобразования	Механизм гелеобразования
Высокоэтерифициро- ванный пектин	2,5-4,0	рН менее 4; СВ = 55-80 %	Сахарно - кислотный
Низкоэтерифицирован-ный пектин	2,5-5,5	В присутствии Са3+	Модель «яичной упаковки»
Альгинат	2,8-10,0	рН менее 4 или в  присутствии Са2+	Модель «яичной упаковки»
к-Каррагинан	4,0-10,0	В присутствии К+, Na+ или Са2+	Модель двойных спиралей
i-Каррагинан	4,0-10,0	В присутствии К+, Na+ или Са+	Модель двойных спиралей
Агар	2,5-10,0	При температуре ниже 32-39 °С	Модель двойных спиралей
Желатин	4,5-10,0	Ниже температуры застывания	Модель двойных спиралей