Загустители, геле- и студнеобразователи

Группа пищевых добавок, используемых в промыш­ленности для получения коллоидных растворов повышенной вязко­сти (загустители); студней – поликомпонентных нетекущих систем, включающих высокомолекулярный компонент и низкомолекулярный растворитель (студнеобразователи), и гелей – структурирован­ных коллоидных систем (желирующие вещества).

Четкого разделения между этими группами добавок пет, разли­чия в физико-химическом состоянии, которое встречается на прак­тике, не носит принципиального характера.

Среди них натуральные природные вещества растительного (кроме желатина) происхождения: желатин, пектин, агароиды, растительные камеди и вещества, получаемые искусственно (полусинтетическим путем), в том числе, из природных объектов: метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, амилопектин, модифици­рованные крахмалы и другие.

Промежуточное положение между этими двумя группами зани­мает альгинат натрия и низкоэтерифицированный пектин. К синте­тическим загустителям относятся водорастворимые поливиниловые спирты и их эфиры.

Загустители, желе- и студнеобразователи связывают воду, в ре­зультате чего коллоидная система теряет свою подвижность и изменяется консистенция пищевого продукта. В химическом отношении это мак­ромолекулы, в которых равномерно распределены гидрофильные группы, взаимодействующие с водой. Студнеобразователи могут участвовать в обменном взаимодействии с нонами водорода и металлов (особенно кальция), с органическими молекулами с меньшей моле­кулярной массой.

Желатин (студнеобразователь) – белковый продукт, смесь линейных полипептидов с различной молекулярной массой и их агрегатов, не имеет вкуса и запаха. Желатин получают из костей, хрящей, сухожилий животных. Он растворяется в горячей воде, при охлаждении водные растворы образуют студни. Желатин применяют при изготовлении зельца, желе (фруктовых и рыбных), мороженого, кремов, жевательной резинки, в кулинарии. В России и большинстве стран желатин применяется без ограничений.

Крахмал, его фракции (амилопектин, декстрины) и модифицированные крахмалы приме­няются в качестве загустителей, студнеобразователей и желирующих веществ в кондитерской, хлебопекарной промышленности, при про­изводстве мороженого.

Модифицированные крахмалы по строению и свойствам в ре­зультате разнообразных воздействий (физического, химичес­кого, биологического) отличаются от обычных крахмалов. Моди­фикация позволяет существенно изменить их строение и свойства (гидрофильность, способность к клейстеризации, студнеобразование), а следовательно, и направление использования.

Окисленные крахмалы образуют клейстеры с пониженной вязкостью и повышен­ной прозрачностью, их используют для стабилизации мороженого, при производстве мармеладов и лукума. Набухающие крахмалы спо­собны набухать и растворяться в холодной воде. Они позволяют бы­стро приготовлять желеобразные десерты, кремовые смеси, пудин­ги, соусы, используются при производстве мясных полуфабрикатов. Крахмалофосфаты образуют клейстеры повышенной прозрачности и вязкости, они устойчивы к нагреванию, воздействию пищевых кис­лот, перемешиванию. Применяются при производстве майонезов, продуктов детского питания и группы здоровья, соусов, приправ. Клейстеры крахмалофосфатов устойчивы к действию низких темпе­ратур (замораживание), с их использованием готовят продукты, со­храняемые в замороженном виде (паштеты, замороженные обеды, кремы и т.д.).

Особенно широкое применение модифицированные крахмалы нашли в хлебопечении и кондитерской промышленности, в том чис­ле, для получения безбелковых продуктов питания.

Целлюлоза, простые эфиры целлюлозы. В качестве пищевых до­бавок широко применяются модифицированная целлюлоза и ее про­стые эфиры. Целлюлоза (Е460) используется в качестве эмульгатора, добавки, препятствующей слепливанию и комкованию пищевых продуктов, в двух модификациях: микрокристаллическая (частично гидролизованная, пластифицированная) целлюлоза и порошкообразная целлюлоза. Из эфиров целлюлозы применяют метилцеллюлозу (Е463), гидроксипропил-метилцеллюлозу (Е464), метилэтилцеллюло­зу (Е465) и натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Е466).

Эфиры целлюлозы используют при изготовлении соусов, паш­тетов, мороженого, в кондитерской промышленности как ускоритель кристаллизации сахарозы, при производстве напитков.

Пектиновые вещества – (Е440) группа высокомолекулярных гетерополисахаридов, входящих, совмес­тно с целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином, в состав клеточных сте­нок и межклеточных образований высших растений, а также присут­ствующих в растительных соках некоторых из них. Пектины локализованы в первичной клеточной стенке и через боковые цепочки соединены с волокнами целлюлозы и с гемицеллюлозами. Основною цепь полимерной молекулы пектиновых веществ составляют производ­ные полигалактуроновой (пектовой) кислоты (полиурониды со связью 1-4-α ). В цепь полигалактуроновых кислот включаются звенья L-рамнозы (6-дезокси-L-маннопиранозы), связанные α -1, 2-гликоиднон свя­зью. Распределение остатков рамнозы в пектиновой цепи неравномерное. Гомогенная структура пектиновой цепи, кроме рамнозы, наруша­ется также боковыми цепочками нейтральных Сахаров, в построении которых участвуют галактоза, арабиноза, ксилоза. Часть карбоксильных групп полигалактуроновой кислоты этерифицирована метанолом (пектиновая кислота), а часть вторичных спиртовых групп (при С₂ и С₃) может быть ацетилирована. Молекулярная масса пектиновых веществ 25-300 тыс. Молекулы рамнозы, включенные в цепь пектиновых кис­лот, придают полимерной цепи зигзагообразный характер.

Основная цепочка полигалактуроновой кислоты в растворе имеет вид спирали, содержащей 3 молекулы галактуроновой кисло­ты в одном витке. Соли пектовой кислоты получили название пектаты, а пектиновой - пектинаты. Разнообразие пектиновых веществ обусловлено разветвленностью полимерной цепи, содержанием в ней полигалактуроновой кислоты, разнообразием моносахаридного со­става боковых цепей, состоянием карбоксильных групп (часть из них метилирована, часть находится в свободном состоянии и способна взаимодействовать с металлами), а также вторичных спиртовых групп, которые частично ацетилированы. Указанные выше особен­ности строения пектиновых веществ позволяют им образовывать гели, связывать воду и взаимодействовать с катионами. Они играют важную роль в физиологических процессах, участвуя в водном и ион­ном обмене. Эти же свойства обусловливают широкое применение пектина в пищевой промышленности. В клетках растений пектиновые вещества прочно связаны с другими соединениями, уча­ствующими в их построении (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин) и не могут быть извлечены водной экстракцией. Такая нерастворимая в воде форма получила название протопектин.

При созревании или термической обработке фруктов и овощей протопектин превращается в растворимый пектин. В промышлен­ности пектин получают гидролизом пектиносодержащего материа­ла в кислой среде. В настоящее время выпускается несколько видом пектинов, выделяемых из различных источников сырья и отличаю­щихся по составу и функциональным свойствам: яблочный, цитру­совый, свекловичный, пектин из корзинок подсолнечника, а также комбинированные пектины из смешанного сырья. Строение моле­кул пектинов, выделяемых из различных растительных объектов, имеет свои отличительные особенности, к которым относятся моле­кулярная масса, степень этерификации, наличие ацилированных гидроксильных групп, характер распределения карбоксильных групп по длине полимерной цепи.

Процесс гелеобразования зависит от молекулярной массы, степени этерификации молекул пектина, распределения карбоксильных групп; на его эффективность влияют температура и рН среды.

Высокоэтерифицированные пектины образуют гели в присут­ствии кислоты (рН 3, 1–3, 5) при содержании сахарозы более 50 %, низкоэтерифицированные - в присутствии ионов поливалентных металлов, например, кальция, независимо от содержания сахарозы, в широком диапазоне рН (рН от 2, 5 до 6, 5). Как пищевые волокна, пектины являются физиологически ценными пищевыми добавками. Рекомендуемое суточное потребление пектиновых веществ в рацио­не здорового человека – 5-6 г. В последнее время пектины широко используются в качестве профилактических средств для групп насе­ления, проживающих в зонах риска отравления тяжелыми металла­ми и радионуклидами, из-за способности низкоэтерифнцированных пектинов образовывать комплексные соединения с нонами цинка, свинца, кобальта, радионуклидами. Вся изложенная выше специфика свойств пектинов ставит их в ряд важнейших физиологи­чески ценных пищевых добавок.

Высокоэтерифицированные пектины применяют в кондитерс­кой промышленности (мармелад, желе), в производстве фруктовых соков, мороженого, рыбных консервов, майонеза; низкоэтерифицированные – в прозводстве овощных желе, паштетов, студней.

Важным видом пищевых добавок являются полисахариды, вы­деляемые из морских водорослей. Среди них – агар-агар, агароиды (черноморский агар), альгиновая кислота и ее соли и другие.

Агар-агар (агар Е406) – смесь сульфированных полисахаридов (галактанов): агарозы и агаропектинов. Основная фракция агарозы – линейный полисахарид, построенный из чередующихся остатков β -D-галактопиранозы и 3, 6-ангидро-L-лактозы, связанных поперемен­но β (1-4) и α (1-3) связями.

Агаропектин – смесь полисахаридов сложного строения, содер­жащая глюкуроновую кислоту и эфирно-связанную серную кислоту.

Агар-агар получают из багряных (красных) морских водорос­лей (анфилия), произрастающих в Белом море и Тихом океане. В зависимости от водорослей состав выделенных полисахаридов может изменяться, так выделена агароза, частично метилированная у ато­ма С₆ галактопиранозного звена. Агар незначительно растворяется в холодной воде, но набухает в ней. В горячей воде образует колло­идный раствор, который при остывании дает хороший прочный сту­день, обладающий стекловидным изломом. Для получения таких студней не нужно добавки сахара и кислоты, его желирующая спо­собность в 10 раз выше, чем у желатина. Наоборот, способность ага­ра образовывать студни уменьшается при их нагревании в присутствии кислот. Агар применяют в кондитерской промышленности при производстве желейного мармелада, пастилы, зефира, при получе­нии мясных и рыбных студней, желе, пудингов, при приготовлении мороженого, где он предотвращает образование кристаллов льда, а также при осветлении соков.

Агароид (черноморский агар). Получают из водорослей филлофора, растущих в Черном море. Плохо растворим в холодной воде, в горячей воде образует коллоидный раствор, при охлаждении которого формируется студень, имеющий затяжистую консистенцию. Студнеобразующая способность в два раза ниже, чем у агара.

По химической природе к агару и агароидам близок каррагиннан (" ирландский мох", Е407). Состав его представлен рядом поли­сахаридов, соотношение между которыми колеблется в зависимости от вида растения, времени года и окружающих условии. Они построены из сульфатированных остатков D-галактопиранозы с чередованием β (1-4) и α (1-3) связей, причем степень сульфитирования и положение сульфатных групп варьируют. Каррагиннан получают водной экстракцией из красных водорослей, в которых он содержится в виде калиевых, натриевых и кальциевых солей. Для производства пищевого каррагиннана следует применять водоросли, образующие высокомолекулярные полисахариды, и он должен быть очищен от низкомолекулярных фракций. Каррагиннан и его соли – желирующие средства для мясных и рыбных студней, желе, изделии из овощей и фруктов, добавляются в молочные напитки и используются при про­изводстве мороженого.

По химической природе к агару и агароиду близок фурцеллеран (Е407), полисахарид, получаемый из морской водоросли – фурцелларии.

По способности к студнеобразованию он значительно уступа­ет рассмотренным ранее агароидам. Применяется при производстве мармелада и желейных конфет.

Альгиновая кислота и ее соли – компоненты бурых водорослей, полисахариды, построенные из остатков D-манноуроновой и L-гулуроновой кислот (связь – β (1-4)).

Альгиновые кислоты имеют кристаллические области, построен­ные из остатков β -D-маннуроновой или α - L -гулуроновой кислот и аморфные участки, состоящие из (1-4) – связанных остатков обеих кис­лот. В водорослях альгиновая кислота присутствует в виде солей каль­ция, магния, натрия. Извлекается из сырья разбавленными растворами соды и щелочей в виде хорошо растворимых натриевых и калиевых со­лей. Альгиновая кислота (Е400), альгинат натрия (Е401) и альгинат ка­лия (Е402), а также пропиленгликольальгинат (Е405) широко применя­ются в пищевой промышленности в качестве загустителей, желирующих веществ и эмульгаторов для изготовления мармелада, фруктовых желе, конфет, осветления соков. Альгиновые кислоты в воде не растворяют­ся, не связывают ее, альгинат натрия и калия хорошо растворимы в воде. Пропиленгликольальгинат, не осаждающийся в кислых растворах, при­меняется в качестве стабилизатора мороженого, концентратов апель­синового сока, как приправа к салатам, сырам.

Пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ)

К ним относятся группы веществ, которые при растворении или диспергировании в жидкость, концентрируясь на поверхности раздела фаз, снижают поверхностное натяжение. Это позволяет исполь­зовать их и для получения тонкодисперсных и устойчивых коллоидных систем. Обычно это соединения, молекулы которых имеют дифильное строение, то есть содержат полярные гидрофиль­ные и неполярные гидрофобные группы. Первые обеспечивают ра­створимость в воде, вторые (гидрофобные) – в неполярных раство­рителях. Соответствующим образом они располагаются на поверхности раздела фаз. Их основные физико-химические, а отсю­да и технологические свойства определяются гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) их молекул, зависящим от химического строе­ния молекул, соотношения молекулярных масс гидрофильных и гидрофобных, групп. По типу гидрофильных групп различают ион­ные и неионные (неионогенные) поверхностно-активные вещества. Первые диссоциируют на ионы, одни из которых поверхностно-ак­тивны, другие (противоионы) – нет. В зависимости от знака заряда поверхностно-активного иона ПАВы делят на ионные, катионные и амфотерные (амфолитные).

Молекулы неионных ПАВ не диссоциируют в растворе.

В пищевых технологиях используются, как правило, неионогенные ПАВ. С помощью ПАВ можно регулировать свойства гетеро­генных систем, которыми являются пищевое сырье, полупродукты и готовые продукты.

В настоящее время в индустриально развитых странах произ­водятся тысячи тонн пищевых ПАВ.

Основные пищевые ПАВ – это производные одноатомных и многоатомных спиртов, моно- и дисахаридов, структурными ком­понентами которых являются остатки кислот различного строения.

В колбасном производстве используют фосфат натрия, одно-, дву-, три- и четырехзамещенный пирофосфорнокислый натрий.

Обычно ПАВ, применяемые в пищевой промышленности, не являются индивидуальными веществами, это многокомпонентные смеси, химическое название препарата соответствует лишь основной части продукта. Они нашли применение практически во всех отраслях пищевой промышленности.

Остановимся на основных группах пищевых ПАВ, применяю­щихся в промышленности.

Моно-, диацилглицерины и их производные. Моно- и диацилглицерины (моно-, диглицериды, E47I) полу­чают гидролизом триацилглицеринов или этерификацией глицери­на высокомолекулярными жирными кислотами:

Применение моно- и диглицеридов в хлебопечении улучшает качество хлеба, замедляет процесс черствения, в макаронной про­мышленности позволяет механизировать процесс, повысить качество (макароны перестают быть клейкими). В производстве маргаринов и майонезов добавки моно- и диглицеридов оказывают эмульгиру­ющее, стабилизирующее и пластифицирующее действие. Применение пищевой промышленности нашли производные моноглицеридов, этерифицированные карбоновыми кислотами:

Производные моноглицеридов нашли применение в кондитер­ской промышленности, в хлебопечении, в производстве майонезов " маргаринов, мороженого, напитков, макаронных изделий и т.д.

Фосфолипиды. Фосфолипиды как природного, так и синтети­ческого происхождения, применяются в хлебопекарной, кондитерс­кой, маргариновой отраслях промышленности. Природные фосфо­липиды (фосфатиды, фосфатидный концентрат) получают из растительных масел при их гидратации. Они содержат до 60 % фосфолипидов, в состав которых входят до 25 % фосфатидилхолинов (лецитинов), до 25 % фосфатидилэтаноламинов, 16-17 % дифосфатидилглицеринов, 5-10 % фосфатидных кислот, до 15 % фосфатидилсеринов, тoкoферoлы, пигменты и т.д., а также до 40 % триацилглмцеринов. Фосфатиды применяют в производстве хлеба, мучных кондитерских изделий, шоколада, напитков, мороженого.

Синтетические фосфолипиды (Эмульгатор Фоле), применяемые в пищевой промышленности, по своему составу отличаются от при­родных отсутствием в их молекулах азотистых оснований. Они пред­ставляют собой сложную смесь аммониевых или натриевых солей различных фосфатидных кислот с триглицеридами. Синтетические фосфолипиды применяют в шоколадном производстве, что позволяет экономить масло какао. Использование их в мар­гариновом производстве дает возможность получать низкожирные маргарины – с содержанием жировой фазы 40-50 %.

Эфиры полиглицерина (E475). Эти соединения представляют собой сложные эфиры жирных кислот с полиглицерином. Обычно эти продукты содержат, кроме того, свободные полиглицерины и некоторое количество моно-, ди-, триглицеридов. Применяются в хлебопекарной, кондитерской и маргариновой отраслях промыш­ленности.

Эфиры сахарозы (Е473). По составу – это сложные эфиры природных кислот с сахарозой, содержат небольшое количество свободной сахарозы и высокоацилированных соедине­ний. Спектр применения этих соединений очень широкий – конди­терские изделия, хлебопечение, производство мороженого.

Эфиры сорбита (Е491, Е492, Е494, Е495, Е496). Сложные эфиры шестиатомного спирта сорбита, предварительно частично дегидри­рованного до сорбитанов, с природными кислотами. Нашли широкое применение в пищевой промышленности.

Производные карбоновых кислот и высших жирных спиртов. Они применяются почти во всех отраслях пищевой промышлен­ности.

Следующая группа пищевых ПАВ – производные молочной кислоты с высшими жирными кислотами (натрий стелат, кальций стелат, Е482). Пищевые ПАВ этой группы применяются в кондитерской и хле­бопекарной промышленности, при производстве мороженого и т.д.

 

Подслащивающие вещества

Мед. Продукт переработки цветочного нектара медоносных цветов пчелами. Содержит 75 % моно- и дисахаридов, в том числе, около 40% фруктозы, 35 % глюкозы, 2 % сахарозы и 5, 5 % крахмала. Из витаминов в составе меда аскорбиновая кислота, В₆, В₉ и в незначи­тельном количестве обнаруживаются В₂, В₁.определяются Из микроэлементов определяли железо, йод, фтор, остальные в незначительном количестве. Органических кислот выявлено около 1, 2 %. Состав, цвет, аромат меда во многом опре­деляются растениями, с которых был получен нектар пчелами. Мед используется в питании и в качестве лекарств уже в глубокой древ­ности. Применяется в кондитерской и хлебопекарной промышлен­ности, при изготовлении напитков.

Солодовый экстракт – водная вытяжка из ячменного солода. Смесь, состоящая из моно- и олигосахаридов (глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза), белков, минеральных веществ, ферментов. Со­держание сахарозы достигает 5%. Используют в кондитерской про­мышленности, при приготовлении продуктов детского питания.

Лактоза – молочный сахар. Используют в детском питании и для производства специальных кондитерских изделий.

Многоатомные спирты ( полиолы ). Среди них широкое приме­нение в качестве подсластителей нашли сорбит и ксилит (Е967). Их иногда называют сахарными спиртами.

Сладость ксилита и сорбита по сравнению с сахарозой 0, 85 и 0, 6 соответственно. Они практически полностью усваиваются организмом.

Ксилит, кроме того, является влагоудерживающим агентом, стабилизатором, обладает эмульгирующим свойством, оказывает положительное влияние на состояние зубов, увеличивает выделение желудочного сока и желчи.

Сахарин (Е 954). Из синтетических подсластителей применение находит сахарин – белое кристаллическое вещество с температурой плавления 228-229 ^сС.

Он слаще сахарозы в 300-500 раз и обычно употребляется в виде натриевой соли, сладость которой в 500 раз больше сахарозы. По­этому его до дозировка может быть очень низкой. Сахарин быстро про­ходит через пищеварительный тракт и 98 % его выходит с мочой. Однако его безвредность требует дальнейшего изучения и ежеднев­ное применение нежелательно. Используется при производстве пи­щевых продуктов для больных диабетом, диетических сыров, напит­ков и др. в форме натриевой, калиевой и кальциевой соли (Е952). Соединения с приятным вкусом, без привкуса горечи, стабильные при варке, выпечке, хорошо растворимы в воде. Сладость в 30 раз выше, чем у сахарозы. В ряде стран применяются в кондитерской промышленности и при производстве напитков.

Аспартам. В последнее время в качестве подсластителя исполь­зуется также дипептид (соединение, молекула которого состоит и ( двух остатков аминокислот) аспартам (Е952).

В состав аспартама входят остатки аспарагиновой и фенилаланиновой аминокислот. В процессе получения пищевых продуктов и присутствии влаги и при повышенной температуре аспартам частич­но превращается в дикетопиперазин. Он прошел тщательную про­верку на токсичность и канцерогенность; доказана его безвредность.

Он удобен для подслащивания пищевых продуктов (например, кре­мов, мороженого), которые не требуют тепловой обработки, а также в продуктах лечебного назначения.

В продуктах, которые подвергаются тепловой обработке, дли­тельному хранению, его применение нецелесообразно из-за сниже­ния степени сладости готового продукта.

Среди подслащивающих веществ необходимо отметить и сукралозу - низкокалорийный подсластитель, который в 600 раз слаще сахарозы, и ацесульфам К (Е950).

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: