Лекции по "Технологии питания"

В ряде случаев совместное введение двух различных добавок  этой группы сопровождается синергическим эффектом. Некоторые комбинации добавок, проявляющие синергический эффект, приведены в таблице 4.

Таблица 4- Комбинации добавок с синергическим эффектом. 

 

Комбинации, повышающие вязкость	Комбинации, вызывающие гелеобразование
Карбоксиметилцеллюлоза + Гуаровая камедь	Камедь рожкового дерева + к-Каррагинан
Ксантан + к-Каррагинан Ксантан + Гуаровая камедь Карбоксиметилцеллюлоза + Гидроксипропилцеллюлоза	Камедь рожкового дерева + Ксантан

 

Аналогичный синергический  эффект повышения вязкости может быть достигнут при сочетании отдельных загустителей с некоторыми биополимерами белковой природы. К ним относятся, например, комбинации карбоксиметилцеллюлозы с казеином или соевым протеином.

Многие представители  этой группы пищевых добавок имеют смежную технологическую функцию стабилизатора. Повышение вязкости дисперсной пищевой системы при введении в нее загустителя или превращение такой системы в слабый гель при низких концентрациях гелеобразователя предотвращает ее разделение на исходные компоненты, например, выпадение в осадок твердых частиц, диспергированных в жидкой дисперсионной среде.

Подавляющее большинство  загустителей и гелеобразователей  со статусом пищевых добавок относится  к классу полисахаридов (гликанов). Исключение составляет гелеобразователь желатин, имеющий белковую природу.

3. Загустители и гелеобразователи полисахаридной природы.

В зависимости от источника  выделения основные полисахариды со свойствами загустителей и гелеобразователей  разделяются на несколько групп, представленных в таблице 5.

Высшие растения являются источниками добавок целлюлозной  природы, крахмалов, пектинов и камедей. Для придания добавкам из целлюлозы  и крахмалов технологических  функций загустителей и гелеобразователей  исходные полисахариды подвергают химической, физической или ферментативной модификации.

Камеди карайи, трагаканта и гуммиарабика представляют собой  растительные экссудаты — жидкости, выделяемые тканями растений (особенно при их повреждении), твердеющие на воздухе. Классификация пищевых добавок полисахарндной природы в зависимости от источников получения представлена в таблице 5.

 

 

Таблица 5 - Классификация пищевых добавок полисахарндной природы в зависимости от источников получения.

Источник получения	Форма выделения, тип  продукта	Основные представители
Высшие растения	Нерастворимая основа Семена Экстракты Экссудаты	Целлюлоза Крахмалы, камеди гуаровая и рожкового дерева Пектины  Гуммиарабик, камедь карайи, трагакант
Морские водоросли	Экстракты	Агар, альгинаты, каррагина- ны, фурцеллеран
Микроорганизмы	Продукты ферментации	Ксантаны
Производные растительных полисахаридов	Продукты модификации  целлюлозы Продукты модификации  крахмалов	Е461-Е469 (см табл. 3.1) Е1400-Е1451 (см. табл. 3 1)
Высшие растения	Нерастворимая основа Семена Экстракты Экссудаты	Целлюлоза Крахмалы, камеди гуаровая и рожкового дерева Пектины  Гуммиарабик, камедь карайи, трагакант
Морские водоросли	Экстракты	Агар, альгинаты, каррагина- ны, фурцеллеран
Микроорганизмы	Продукты ферментации	Ксантаны
Производные растительных полисахаридов	Продукты модификации  целлюлозы Продукты модификации  крахмалов	Е461-Е469 (см табл. 3.1) Е1400-Е1451 (см. табл. 3 1)

 

В.зависимости.от.особенностей.химического.строения.загустители.и.гелеоб

разователи полисахаридной природы могут быть разделены по различным классификационным признакам  которые представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Классификация пищевых добавок полисахаридной природы в зависимости от структуры. 

Классификационный признак	Характеристика	Основные представители
Строение полимерной цепи	Линейное	Альгинаты, каррагинаны, модифицированные целлюлозы, фурцеллеран, пектины, геллановая камедь
	Разветвленное	Ксантаны, галактоманнаны, гуммиарабик, камеди гхатти, карайи, трагаканта
Природа мономерных остатков	Гомогликаны	Модифицированные целлюлозы и крахмалы
	Гетерогликаны	Альгинаты, каррагинаны, галактоманнаны, фурцеллеран, пектины
	Тригетерогликаны	Ксантаны, камедь карайи, геллановая камедь
	Тетрагетерогликаны	Гуммиарабик
	Пентагетерогликаны	Камеди гхатти, трагаканта

 

 Продолжение таблицы 6

Заряд	Нейтральный	Производные целлюлозы, амилопектины, галактоманнаны
	Анионный (кислотный)	Альгинаты, каррагинаны, пектины, ксантаны, камеди карайи, гхатти и трагаканта, гуммиарабик, фурцеллеран, геллановая камедь

4. Товарные формы и применение.

Загустители и гелеобразователи выпускаются в виде порошков, стандартизованных  с помощью инертных наполнителей (чаще всего сахара) по вязкости 1%-ного раствора (например, гуаровая камедь) или  по прочности стандартного геля (например, агары, желатины, пектины). Прочность геля (студня), в соответствии с Российскими стандартами, определяется в граммах по Валенту (ГОСТ 11293-89, п. 4.12), в других странах - по Блуму (bloom). Примерное соответствие этих единиц представлено в таблице 7.  

 

Таблица 7 - Взаимосвязь различных единиц прочности студня.

 

Загуститель	Прочность студня
	по Блуму, г/см2	по Валенту, г
Желатин	150	500
	200	800
	250	1100
	280	1300
Агар	600	1400
	700	1800
	800	2200
	900	2600
	1000	2800

 

 

Загустители и гелеобразователи обычно используют в виде водных растворов  или вносят в водную фазу пищевого продукта, поскольку непременным  условием их действия является растворение  в холодной воде или диспергирование в холодной воде с последующим растворением в горячей. При растворении или диспергировании могут образовываться комки, что вызывается высокой влагоудерживающей способностью загустителей и гелеобразователей. Для предотвращения комкования рекомендуется перед растворением (диспергированием) смешать добавку с трёх-пятикратным количеством рецептурного количества сахара-песка или других сухих компонентов.

Не рекомендуется готовить водные растворы загустителей и гелеобразователей  заранее. Водные растворы гидроколлоидов являются исключительно благоприятной средой для развития микроорганизмов. Не случайно питательными средами в микробиологии являются агаровые и желатиновые студни.

При совместном использовании  двух и более загустителей возможно проявление синергического эффекта: смеси загущают сильнее, чем можно было бы ожидать от суммарного действия компонентов. Это проявляется, например, при смешении ксантана с гуаровой камедью или с камедью рожкового дерева. В последнем случае возможно даже гелеобразование. Синергический эффект повышения вязкости может быть достигнут также при комбинировании загустителей с некоторыми биополимерами белковой природы, особенно часто он наблюдается с белками молока (например, каррагинаны). При совместном использовании различных гелеобразователей также возможно проявление эффекта синергизма (взаимного усиления). Поэтому в пищевой промышленности всего мира такое широкое применение находят смеси загустителей и гелеобразователей. Чаще всего их называют стабилизаторами, стабилизационными системами или стабилизаторами-загустителями. Если же в их состав входят эмульгаторы, то смеси носят название стабилизаторов-эмульгаторов. До сих пор эти виды комплексных пищевых добавок были представлены только зарубежными торговыми марками, однако сейчас появились стабилизаторы и стабилизаторы-эмульгаторы отечественного производства (например, Стабилан).

Загустители и гелеобразователи, как правило, являются достаточно эффективными стабилизаторами замутнения, сохраняя во взвешенном состоянии мелкодисперсные частицы замутнённых жидкостей: соков, шоколадного молока, замутнённых прохладительных напитков. Стабилизирующее действие гидроколлоидов на замутнённые жидкости может быть различным. Большинство гидроколлоидов увеличивают вязкость жидкой фазы, тем самым затрудняя перемещение по ней частичек мути. Растительные камеди (например, гуммиарабик) предотвращают осаждение и всплывание на поверхность частичек мути, не увеличивая заметно вязкость напитка. Стабилизирующее действие кислого полисахарида карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) на фруктовый сок с мякотью основано на нейтрализации образующимися при диссоциации отрицательно заряженными молекулами КМЦ положительного заряда поверхности замутняющих частиц. Таким образом сокращается возможное взаимодействие между заряженными частицами замутнителя, способное вызвать флокуляцию. Пектин, подобно другим загустителям, увеличивет вязкость замутнённых напитков (например, овощных соков), а также, обладая собственным отрицательным зарядом, нейтрализует, подобно КМ1Д, положительный заряд на поверхности замутняющих частиц. Всё это вместе очень эффективно предотвращает распад суспензии.

Гидроколлоиды используются для повышения пеностойкости  ряда продуктов, например, аналогов взбитых  сливок, пива, низкожирных пен. Чем  больше пена содержит свободной воды, тем меньше её стойкость. Снизить количество свободной воды можно, добавив загустители или гелеобразователи. Если в процессе производства работают с горячей водой, используют преимущественно гелеобразователи, желирующие при нагревании (агар, каррагинан или желатин). Если же используется холодная вода, следует применять растворимые в холодной воде вещества (например, карбоксиметилцеллюлозу). Добавка гидроколлоидов составляет, как правило, 0,1-0,6%.

Гидроколлоиды (например, КМЦ) благодаря своей способности связывать воду могут регулировать её активность в пищевых продуктах, то есть, выполнять функцию влагоудерживающих агентов, предохраняя продукты от высыхания, а также ухудшая условия существования микроорганизмов. И то и другое способствует увеличению сроков годности пищевых продуктов.

Несмотря на такое  многообразие технологических функций  основное действие загустителей и гелеобразователей - загущение и образование гелей.

Желатины образуют легкоплавкие гели, которые плавятся уже во рту. Варьируя марку и количество желатина, можно получить пастообразный, мягкий желированный или резиноподобный продукт. Образование геля начинается при температуре ниже 30° С, а уже при 32-35°С гель обратимо плавится. Прочность его зависит от pH среды, достигая максимума в интервале pH от 5,5 до 11,0. Добавка солей может полностью предотвратить образование геля. Желатин используется в производстве мясных и рыбных продуктов (студни, консервы), глазурей, десертов, кондитерских изделий (мармеладо-пастильных). Как правило, желатин сначала замачивают в воде в течение 35-40 минут для набухания, затем разогревают до температуры

65-70°С. Приготовленный таким образом желатиновый раствор используется в пищевом производстве. Обычная дозировка желатина составляет 2 - 10%.

В продаже встречаются  желатины двух типов - А и В. Желатины типа А получают кислотной обработкой коллагена свиных шкур. Желатины типа В получают щелочной обработкой костей крупного рогатого скота. При равной с желатинами типа В желирующей способности  желатины типа А имеют меньшую вязкость и лучшую формоудерживающую способность.

Высокоэтерифицированный пектин (0,3- 0,5%-ный раствор) в кислых растворах при определённом содержании сухих веществ и охлаждении медленно (20 - 120 мин) образует прозрачный неплавкий гель с блестящим изломом. Высокоэтерифицированный пектин применяется в производстве кондитерских желейных и пастильных изделий, для стабилизации кисломолочных напитков. Растворимость высокоэтерифицированного пектина возрастает с увеличением степени этерификации и уменьшением длины цепи. Прочность пектинового геля, независимо от вида пектина, возрастает с увеличением концентрации пектина и степени полимеризации.

В зависимости от скорости и температуры начала желирования высокоэтерифицированные пектины делятся на две группы - быстро и медленно желирующие. Быстро желирующие пектины имеют более высокую степень этерификации и желируют при более высоких значениях рН. Наиболее благоприятная область pH для быстро желирующих пектинов от 3,0 до 3,4, для медленно желирующих - от 2,8 до 3,2. Полностью этерифицированный пектин может желировать без добавления кислоты, только с сахаром.