.RU

Продуктов питания - старонка 6

Гели



Большинство пищевых продуктов являются твердыми телами, механические и физико-химические свойства которых обусловлены гелеобразным состоянием. Гели (или студни) представляют собой многокомпонентные системы, содержащие макромолекулярные вещества и низкомолекулярную жидкость (воду) и обладающие свойствами твердых тел. Пищевые гели обычно содержат 50-90 % и более воды, а в качестве гелеобразователя - белки, полисахариды, их смеси и комплексы. Свойства гелей обусловлены образованием пространственной сетки взаимодействующими макромолекулами.

Золи и суспензии, а также их производные - гели и пасты - являются разновидностями одного и того же типа дисперсных систем - твердое в жидком. Значительная часть продуктов представляет собой гели и пасты, а на различных стадиях технологического процесса, кроме них, полуфабрикатами являются золи и суспензии. Золи относятся к высокодисперсным системам, суспензии являются средне- и грубодисперсными системами (одно из отличий от золей). Золи являются седиментационно-устойчивыми системами. Жидкая дисперсионная среда золей позволяет молекулярно-кинетическим явлениям проявиться наиболее интенсивно. Суспензии, наоборот, характеризуются седиментационной неустойчивостью, т.е. не способны сохранять неизменным во времени распределение частиц дисперсной фазы в объеме системы (не способны противостоять силе тяжести).

При увеличении концентрации частиц дисперсной фазы системы из свободнодисперсных превращаются в связнодисперсные, т.е. переходят в пасты. Для приготовления паст применяют вещества, имеющие повышенную вязкость и температуру кипения. Наиболее распространены вещества с макромолекулярной структурой, в которых равномерно распределены гидрофильные группы, с которыми вступает во взаимодействие вода. Независимо от вида взаимодействия вода оказывается связанной, молекулы воды теряют свою подвижность в коллоидной системе, изменяя при этом консистенцию продукта.

Гели - структурированные высокодисперсные системы с жидкой дисперсионной средой, состоящие из заполненного жидкостью каркаса, который образует структуру из твердых частиц дисперсной фазы. Гели относят к двухфазным системам с высокоразвитой поверхностью раздела между фазами: непрерывной или мелкодисперсной фазой твердого материала, взвешенного в водной (или с каким-либо растворителем) фазе, которая также может быть непрерывной или частично дисперсной. Твердое вещество обычно рассматривают как волокнистое построение. Оно может состоять или из труднорастворимых молекул, например, белковых веществ, или из нитеобразных кристаллов, таких, как гели кремниевой кислоты или кристаллической целлюлозы. Степень структурной устойчивости таких систем зависит от строения каркаса непрерывной фазы таким образом, что система, как целое, обладает многими свойствами твердого тела независимо от агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы в отдельности.

Количество воды или другого растворителя, содержащегося в геле, зависит от многих факторов. Если гель распределен в избыточном количестве растворителя, он обычно набухает до тех пор, пока не образуется золь. Ограниченное набухание приводит к образованию студней. Они во многом схожи с гелями: и те и другие являются структурированными системами, содержат связанную и свободную воду или другую жидкость, обладают признаками твердого тела и жидкости и проявляют специфические свойства, к числу которых относится синерезис. Студни получаются из растворов высокомолекулярных веществ (ВМС), а гели - из золей, т.е. коллоидных растворов. В зарубежной и отечественной литературе не делают различий между гелем, полученным из золя, и студнем, сформированным из макромолекул ВМС.

На гелеобразование может влиять ряд факторов. Концентрация дисперсной фазы сильно сказывается на скорости образования геля и его прочности, т.к. с повышением численной концентрации число контактов, приходящихся на единицу объема системы, и скорость установления контактов возрастает. Уменьшение размера частиц при постоянной концентрации дисперсной фазы также способствует гелеобразованию. Очень большое значение имеет форма частиц.

На скорость образования и свойства полученного геля весьма сильно влияет температура. Продолжительность образования геля при повышении температуры уменьшается. Механическое воздействие обычно препятствует образованию геля.

В настоящее время растворение высокомолекулярных веществ принято рассматривать, как процесс смешения двух жидкостей, который обусловлен как энергетическим взаимодействием между молекулами растворяемого вещества и растворителя, так и действием энтропийного фактора, характеризующего равномерное распределение молекул растворенного вещества в растворе. При набухании в воде растворение протекает в две стадии. Макромолекулы в аморфных высокомолекулярных веществах упакованы сравнительно неплотно и при тепловом движении между гибкими цепями образуют щели, в которые диффундируют молекулы воды. Происходит гидратация макромолекул, сопровождающаяся выделением теплоты, разрушением связей между отдельными макромолекулами, упорядоченным расположением молекул воды около макромолекул, поэтому на первой стадии растворения энтропия системы даже понижается. На второй стадии, когда связи между отдельными макромолекулами сильно ослаблены, они отрываются от основной массы вещества и диффундируют в среду, образуя однородный истинный раствор. На этой стадии процесс растворения обусловлен чисто энтропийными причинами.

Чем больше молекулярная масса вещества, тем медленнее происходит процесс набухания и растворения. При прочих равных условиях набухание не всегда заканчивается растворением. Одна из причин такого явления может заключаться в том, что высокомолекулярное вещество и растворитель способны смешиваться ограниченно. Другая причина состоит в том, что между молекулами высокомолекулярного вещества могут существовать поперечные химические или межмолекулярные связи. Такое вещество, по существу, представляет пространственную сетку, которая препятствует отрыву макромолекул друг от друга и переходу их в раствор. Ограниченное набухание с повышением температуры уменьшается, а скорость набухания возрастает, т.к. повышение температуры способствует ускорению установления равновесного состояния системы.

Процессы, проходящие в большей части систем «золь - гель», могут быть обратимыми при изменении температуры. Температура плавления обратимого геля обычно выше температуры его затвердевания. Это отстаивание называется гистерезисом. Однако температуры плавления и затвердевания могут быть одинаковыми, если будет поддерживаться незначительная скорость изменения температуры. Многие гели могут перейти в жидкое состояние при механическом перемешивании, но после некоторого периода покоя они снова приобретают свое первоначальное полужидкое состояние. Такое поведение является следствием изменения электрического потенциала сил притяжения и отталкивания между коллоидными частицами. Условия равновесия этих сил имеют место лишь при определенных расстояниях между частицами. Когда частицы перемешиваются, равновесие нарушается и наблюдается разжижение. Гели, обнаруживающие такие свойства, называются тиксотропными (способность структуры после разрушения ее связей под влиянием механических воздействий со временем самопроизвольно их восстанавливать в результате броуновского движения). Такое разрушение и восстановление связей структуры может происходить не только в случае покоящейся системы, но и при ее течении.

Гелям присуще явление синерезиса (старение). Синерезис - процесс постепенного сжатия сетки (матрицы). Причина синерезиса заключается в том, что при гелеобразовании между элементами структуры образуется сравнительно малое число контактов, не отвечающее предельно уплотненному состоянию структуры. Затем в результате перегруппировки частиц, обусловленных их тепловым движением, число этих контактов увеличивается, что неизбежно приводит к сжатию геля и выпрессовыванию из него дисперсионной среды. Синерезису лагоприятствуют увеличение концентрации электролита, повышение температуры, введение в систему десольватирующих агентов. Синерезису способствует также гибкость и подвижность элементов коагуляционной структуры, поэтому особенно значительный синерезис наблюдается у студней высокомолекулярных веществ, состоящих из гибких макромолекул.

Фибриллярные (волокнообразные) компоненты геля связаны силами, которые могут быть ковалентными по природе, но обычно более слабыми, например, водородные связи. Эти связи нарушаются или разрываются силами, приложенными к гелю. В случае разрушения они могут быть восстановлены в другом месте, на соседних молекулах. Связи эти весьма чувствительны к изменениям температуры и с ее повышением заметно теряют свою устойчивость.

Гели состоят из поперечно связанных полимерных молекул, которые образуют матрикс, погруженный в дисперсионную среду (влагу). Для пищевых гелей характерны связи дисульфидные, как правило, возникающие в белковых гелях в виде сегментов из двух или более полимерных молекул. Эти связи являются слабыми, способными к разрыву и легкому восстановлению. Основными, наиболее часто встречающимися типами связей, являются водородные, электростатические, ван-дер-ваальсовые и гидрофобные.

Полимерные цепи ассоциируются за счет образования межмолекулярных двойных спиралей с образованием упорядоченных доменов, но сами каркас геля не образуют. Непосредственное образование геля происходит с последующим агрегированием этих доменов в промежуточном положении путем конкретного связывания желирующих катионов. По другой версии гелеобразование происходит в результате взаимодействия конкретных катионов, образующих устойчивые связи между полимерными цепями гелеобразователя при охлаждении.

Известно, что образование геля в белковых системах происходит под действием сил Ван-дер-Ваальса и посредством водородных связей. Белковые гели непрочные, исключение составляют казеиновые гели, образованные в присутствии ионов кальция. Для получения гелей в систему вводят различные вещества: каррагинаны, пектины, карбоксиметилцеллюлозу, модифицированные крахмалы и другие структурообразователи. Указанные пищевые добавки придают продуктам специфический вкус и используют при производстве гелеобразных продуктов в кондитерской, мясной и других отраслях пищевой промышленности. Сахароза положительно влияет на прочность геля в результате образования в системе кальциевых и сульфгидрильных мостиков. В процессе желирования участвуют гидроксильные группы сахарозы, глицеридов, многоатомных спиртов. Пектиновые гели образуются только в присутствии сахарозы, которая играет роль дегидратирующего компонента.

Для получения пищевых продуктов с заданной консистенцией широко применяют желирующие вещества (агар, пектины, модифицированные крахмалы, желатин), изменяющие реологические свойства продукта. Ассортимент веществ, улучшающих консистенцию достаточно широк - это загустители, гелеобразователи и студнеобразователи, пищевые поверхностно-активные вещества, а также стабилизаторы физического состояния и разрыхлители. Химическая природа этих веществ разнообразна. Для получения требуемой консистенции используют как вещества неорганической природы, так и вещества растительного и микробного происхождения.

Правомочно предположить, что пищевые полисахариды построены в основном из шестичленных циклических D-сахаров, что связано с тем, что моносахариды в L-форме составляют всего 25 % от общего числа сахаров.

В научной литературе имеются сведения о разных классификациях структурообразователей. Существует несколько классификационных признаков структурообразователей, трактующих разные подходы. Наиболее распространенные факторы классификации:

- по источникам выделения различают структурообразователи животного, растительного и микробиологического происхождения;

- по происхождению - натуральные, биосинтетические, синтетические, полусинтетические, которые, в свою очередь, делятся на экссудаты, водорослевые сухие экстракты и порошки, получаемые из семян растений.

В химическом отношении эти пищевые добавки очень схожи. Это макромолекулы, в которых равномерно распределены гидрофильные группы, с которыми вступает во взаимодействие вода. У гелеобразователей возможно обменное взаимодействие с неорганическими ионами, в особенности с ионами водорода и кальция, с меньшими органическими молекулами, например, олигосахаридами и т.д. В этих случаях вода оказывается связанной, что приводит к потере ею подвижности в коллоидной системе и изменению консистенции пищевого продукта. Загустители образуют с водой высоковязкие растворы, а студнеобразователи и желирующие агенты - гели. При этом одни и те же вещества в зависимости от их концентрации в пищевом продукте могут выполнять как роль загустителя, так и гелеобразователя и/или студнеобразователя.

Макромолекулы полисахаридов построены из моносахаридов химических связей ковалентной природы, которые жестко фиксируют С-первый атом мономерной единицы через кислородный мостик со вторым, третьим, четвертым или шестым атомом углерода последующей мономерной единицы. Такая связь называется гликозидной (- или -) в зависимости от аномерной конфигурации. Многообразие возможных вариантов соединения моносахаридов приводит к образованию периодических (например, в молекуле целлюлозы D-глюкозные остатки соединены -(14) связями, прерываемых (например, -L-рамноза, «вклиниваясь» в последовательность -(14) связанных D-остатков галактуроновой кислоты и их метильных эфиров, прерывает периодичность полигалактуроновой кислоты, которая является основным компонентом пектинов) или апериодических структур (иррегулярная последовательность сахаридов). Из этого следует, что с геометрической точки зрения структура цепи полисахаридов может быть линейной, линейной с боковыми заместителями и разветвленной.

При производстве пищевых продуктов используют натуральные и полусинтетические добавки. К натуральным загустителям и студнеобразователям относят растительные камеди и слизи, выделяемые из семян льна и айвы, рожкового дерева, астрагала, аравийской акации; агар, агароид, пектин, желатин, альгинат натрия. К полусинтетическим относятся производные натуральных веществ, физико-химические свойства которых изменены в требуемом направлении введением функциональных групп: карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, амилопектин, этилцеллюлоза, модифицированные крахмалы.

В процессе взаимодействия полисахаридов с водой участвует большое количество химических групп. Кроме атомов кислорода, ОН-, СН-, СН2-групп, взаимодействуют карбонильные, N-ацетильные, сульфатные, метильные, метоксильные и другие группы. Однако рассмотрение одного только действия индивидуальных групп недостаточно. Определяющим фактором гидратационных свойств является относительная пространственная конфигурация гидроксильных групп.

В соответствии с природой контактных зон, которые удерживают вместе полимерные цепи в трехмерной пространственной структуре геля, идентифицировано три типа механизмов гелеобразования для случая обратимого образования полисахаридных гелей.

1. Класс полисахаридов, которые образуют гели при охлаждении горячих растворов с бифилярными (двойными) спиралями. Несколько нерегулярные структуры делают невозможным существование протяженных областей двойных спиралей, и, следовательно, любая одиночная полимерная цепь взаимодействует с более чем с одним партнером. Результатом является образование трехмерной пространственной структуры. В некоторых случаях сами двойные спирали проявляют заметную тенденцию агрегироваться в так называемые «сверхструктуры». К полисахаридам с таким механизмом гелеобразования относят агары.

2. Класс полисахаридов, которые при гелеобразовании образуют слоистую структуру. Так, например, альгинаты и низкомолекулярные (низкозамещенные) метоксипектины образуют гели при добавлении в раствор ионов кальция. Предполагается, что контактные зоны включают связанные двухвалентные катионы кальция.

3. Данный механизм можно классифицировать как механизм образования мицеллярных структур (гидроксипропилцеллюлоза, метилцеллюлоза). В этом случае гели образуются при нагревании холодных растворов, и считается, что механизм их образования включает гидрофобное взаимодействие тех участков цепей целлюлозы, где заместители расположены наиболее часто, а относительно незамещенные (и гидрофильные) части цепей остаются при этом в растворе свободными.

Роль воды в различных полисахаридных гелях окончательно не изучена. Для первого класса приведенной классификации полисахаридов следует отметить, что поскольку конформации спиралей почти не связаны с каким-либо водным окружением, что процесс образования бифилярных связей протекает в неводных растворителях. Однако, насколько известно, эти полисахариды не образуют гелей в неводных средах. Более того, предполагается, что вещества, разрушающие структуру воды, препятствуют образованию гелей, поэтому можно представить, что вода все-таки принимает некоторое участие в образование гелей. Возможно, ее роль состоит в том, что она определяет конформационные свойства данного полимера. Однако следует отметить, что природа гелей является, в первую очередь, результатом взаимодействия типа «полимер-полимер», а не следствием обширной упорядоченности воды.

Роль воды в гелях, образующихся путем мицеллообразования, изучена в большей степени. Механизм этого процесса характерен для водных растворов. Однако пространственная структура геля обусловлена образованием поперечных связей между полимерными цепями (сетчатая структура), а свойства растворителя, вероятно, проявляются лишь в незначительной степени. Следовательно, можно заключить, что роль воды при образовании геля состоит, главным образом, в осуществлении каталитической функции.

Гелеобразователи выполняют следующие функции: осуществляют коллоидную гидрофильную защиту белка, позволяя производить тепловую обработку; стабилизируют частицы, предохраняя их от осаждения; улучшают консистенцию готового продукта; связывают свободную воду, повышая вязкость смеси.

Гелеобразователи должны быть химически инертны по отношению к компонентам пищевых продуктов, т.е. не окислять липиды, не разрушать витамины. При этом они должны образовывать при определенных рН, концентрации и температуре водные растворы, обладающие структурной вязкостью, а при необходимости - формовать трехмерную сетку. Их системы, как правило, должны характеризоваться бесцветностью, а также быть лишены вкуса и запаха. Гелеобразователи должны являться естественными компонентами традиционных пищевых продуктов, вырабатываться в промышленном масштабе и быть дешевыми.

В качестве гелеобразователей применяют отечественные (желатин, агар, агароид, альгинат натрия, казеины, пектины, модифицированные крахмалы, метилцеллюлозу, фурцелларан) и зарубежные («Хамульсион», «Хан», «Crown») стабилизационные системы. Большинство стабилизаторов (гидроколлоидов) получены из животного (казеин, желатин) и растительного (пектин, метилцеллюлоза, агар) сырья. В настоящее время разработана большая группа гидроколлоидов путем химической обработки природных веществ (казеина, крахмала, пектина, целлюлозы).

Стабилизаторы можно разделить на следующие группы: белковые (желатин, казеины, соевые изоляты и концентраты и др.); растительные (гуммиарабик, гуммигати и др.); пектины (свекловичный, яблочный, цитрусовый, зоостерин и др.); целлюлозы (МЦ-100, натрийкарбоксиметилцеллюлоза и др.); камеди (микробные, растительные); экстракты водорослей (агар, альгинаты).

Используемые в технологии гелеобразователи должны быть безопасны, обладать необходимыми технологическими свойствами, обеспечивая экономичное расходование основного молочного сырья. Выбор конкретной стабилизационной системы должен учитывать функциональные свойства гидроколлоида, состав среды, режим производства и конкретный вид оборудования.

Агар (Е406) является классическим представителем класса загустителей, стабилизаторов и гелеобразующих веществ. Его получают из морских водорослей Белого моря и Тихого океана. Название этого полимера имеет малазийское происхождение и означает «желирующий продукт питания из водорослей». Основу агара составляет дисахарид агароза, молекула которой, построена из -D-галактозы и 3,6-ангидро-L-галактозы. В скобках указан шифр по международной классификации пищевых добавок.

Свойства агара различаются в зависимости от его происхождения. Обычно агар состоит из смеси агароз, отличающихся по степени полимеризации; в их состав могут входить разные металлы (калий, натрий, кальций, магний) и присоединяться по месту функциональных групп. В зависимости от соотношения полимеров и вида металлов значительно изменяются свойства агара. Агар незначительно растворяется в холодной воде и набухает в ней, в горячей - воде образует коллоидный раствор, при остывании превращающийся в прочный студень, обладающий стекловидным изломом.

С гигиенической точки зрения агар безвреден и во всех странах допускается его использование в пищевых целях. Концентрация его не лимитирована и обусловлена рецептурами и стандартами на пищевые продукты. Агар применяют в кондитерской промышленности при производстве желейного мармелада, пастилы, зефира, при получении мясных и рыбных студней, желе, пудингов и т.д. При этом комитет экспертов ФАО/ВОЗ считает допустимой суточную дозу агара для человека 0-50 мг/кг массы тела, что значительно выше той дозы, которая может поступить в организм с продуктами.

Агароид (черноморский агар) получают из водорослей филлофлоры, растущих в Черном море. Основу агароида также составляет агароза. В молекулу агароида входят сульфокислые группы - 22-40 % от общего числа функциональных групп и карбоксильные - 3-5 %, тогда как в молекуле агара их соответственно 2-5 и 20-25 % от доли всех функциональных групп. Эти различия в структуре определяют и разную студнеобразующую способность, которая у агароида в 2-3 раза ниже чем у агара. Агароид, кроме того, имеет более низкие температуры плавления и застудневания, меньшую химическую устойчивость. В пищевой промышленности агароид находит аналогичное агару применение.

Фурцелларан (датский агар) - полисахарид, получаемый из морской водоросли фурцеларии. По способности к студнеобразованию он занимает промежуточное положение между агаром и агароидом и применяется при производстве мармелада и желейных конфет, ароматизированных молочных напитков и пудингов. Экспертным комитетом по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ определена допустимая доза фурцелларана - до 75 мг на 1 кг массы тела.

Альгиновые кислоты и их соли (Е400, Е401, Е402, Е403, Е404) характеризуются студнеобразующими свойствами. Их получают из бурых водорослей. Они представляют собой полисахариды, состоящие из остатков D-маннуроновой и L-гулуроновой кислот. Альгиновые кислоты в воде не растворимы, но связывают ее. При нейтрализации карбоксильных групп альгиновой кислоты образуются альгинаты, которые растворимы в горячей и холодной воде.

Альгинатные гели устойчивы к действию как низких, так и высоких температур, что выгодно отличает их от гелей агар-агара, желатина, каррагинана. Они совместимы с белками и полисахаридами, несовместимы с водорастворимыми спиртами, кетонами, арабик-клейковиной. При добавлении молочной кислоты в гели альгиновой кислоты увеличивается стойкость по отношению к хелатам.

Реологические свойства альгинатного геля можно изменить в желаемом направлении путем «сшивания» структуры полисахарида, например, с помощью ферментов. Альгиновые кислоты и альгинаты используют в пищевой промышленности при производстве мармелада, фруктового желе, конфет в качестве студнеобразователя, а также при производстве других структурированных продуктов.

Согласно данным экспертного комитета по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ альгиновая кислота, альгинат натрия, альгинат кальция и пропиленгликольальгинаты имеют статус пищевой добавки и суточные допустимые дозы для первых трех биополимеров составляют до 50 мг/кг, для пропиленгликольальгината - до 25 мг/кг.

Пектиновые вещества (Е440) - улучшители консистенции: загустители, уплотнители, студнеобразователи, стабилизаторы и эмульгаторы. Широкий спектр их действия обусловливает значительное применение их в пищевой промышленности.

Пектиновые вещества представляют собой высокомолекулярные полисахариды, входящие в состав клеточных стенок и межклеточных образований совместно с целлюлозой, гемицеллюлозой и лигнином. В понятие «пектиновые вещества» входят гидратопектин (растворимый пектин), протопектин (нерастворимый в воде пектин), пектиновые кислоты и пектинаты, пектовые кислоты и пектаты. Основным структурным признаком пектиновых веществ являются линейные молекулы полигалактуроновой кислоты, в которой мономерные звенья связаны -1,4- гликозидной связью. В пищевой промышленности пектин получают из яблочных и цитрусовых выжимок, свекловичного жома, соцветий-корзинок подсолнечника, створок плодов-коробочек хлопчатника. В зависимости от вида сырья пектин имеет различные органолептические и физико-химические показатели.

Пектин, как и другие студнеобразователи, не растворяется в среде, где существуют условия для студнеобразования. Основными свойствами пектиновых веществ, которые определяют область их применения в пищевой промышленности, служат студнеобразующая и комплексообразующая способности. Студнеобразующая способность пектина зависит от ряда факторов: молекулярной массы, степени этерификации, количества балластных по отношению к пектину веществ, температуры и pH среды, содержания функциональных групп. Установлено, что в свекловичном пектине присутствуют феруловые группы, связанные сложноэфирной связью с боковыми цепями нейтральных сахаров. Использование персульфата аммония или перекиси водорода приводит к повышению истинной молекулярной массы растворимых пектинов и образованию прочного студня. Такие гели обладают высокой водоудерживающей способностью и находят применение в пищевой промышленности.

Комплексообразующая способность пектиновых веществ основана на взаимодействии молекулы пектина с ионами тяжелых и радиоактивных металлов (табл. 2.5). Это свойство дает основание рекомендовать пектин для включения в рацион питания лиц, находящихся в среде, загрязненной радионуклидами, или имеющих контакт с тяжелыми металлами.

Таблица 2.5

Связывание элементов (в % от добавленного компонента)



Элемент

Пектин яблочного

порошка

Низкометоксилированный яблочный пектин

Свинец

50

80

Медь

15

45

Цезий

45

75

Лантан

45

75

Цирконий

30

60

Никель

50

80

Благодаря своей комплексообразующей способности пектин может быть отнесен к незаменимому веществу для использования в производстве пищевой продукции профилактического и лечебного питания. Оптимальная профилактическая доза пектина составляет не более 2-4 г в сутки для контактирующих с тяжелыми металлами, в условиях радиоактивного загрязнения – не менее 15-16. Отрицательного действия пектина не установлено и его применение в качестве пищевой добавки разрешено без ограничений во всех странах мира. Для амидированного пектина, у которого часть свободных карбоксильных групп превращена в амиды, установлена величина допустимого суточного потребления 25 мг/кг массы тела.

Каррагинаны (Е407) по химической природе близки к агару и агароиду. Их название происходит от названия ирландского г. Каррик. Каррагинаны называют также «ирландским мхом». Каррагинаны входят в состав красных водорослей, их структура гетерогенна. Различают несколько типов идеальных каррагинанов, обозначаемых греческими буквами «λ», «ξ», «χ», «ί», «μ» и «ν». Вид водоросли влияет на тип получаемого из него каррагинана. Их структурообразующие свойства, также как и растворимость в воде, зависят от фракционного состава каррагинанов. Например, очень гидрофильный λ-каррагинан, макромолекулы которого могут находиться друг от друга на значительном расстоянии, препятствующем образованию связей, является только загустителем. Макромолекулы χ- и ί-каррагинанов, растворяющиеся при повышенных температурах, и после охлаждения образуют зоны сцепления, характерные для структурной сетки геля, проявляя свойства студнеобразователей. Каррагинаны не расщепляются ферментами в желудочно-кишечном тракте и могут применяться в области производства низкокалорийных продуктов, а также для детоксикации.

Допустимая суточная доза по рекомендации Экспертного комитета по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ - до 75 мг на 1 кг массы тела. Промышленное применение находит не только каррагинан, но и его натриевая, калиевая и аммонийная соль.

Желатин является также распространенным гелеобразователем. По своей структуре он представляет собой белок животного происхождения, в его составе присутствует смесь полипептидов с молекулярной 50000-70000, а также их агрегаты. Получают желатин из хрящей, сухожилий и костей сельскохозяйственных животных.

Желатин является продуктом тепловой, кислотной, щелочной или ферментативной денатурации коллагенов. Нефракционированный желатин содержит смесь -, -, -цепей (два последних компонента представлены сшитыми химическими связями, сдвоенными или строенными -цепями и их фрагментами). Разные по молекулярной массе фракции различаются своими коллоидно-химическими, физико-химическими, конформационно-конфигурационными параметрами и реакционной способностью.

Желатин - естественный компонент пищевых продуктов, поэтому ограничений по его применению нет. Однако следует учитывать, что продукты, содержащие желатин, могут иметь посторонний, не свойственный им привкус; кроме того, они в большей степени подвержены микробиологической порче. В промышленности желатин используют в различных композициях в количестве 1,5-2,2%.

Крахмал и модифицированные крахмалы (Е1402). Среди природных гелеобразователей в пищевой технологии самыми дешевыми и доступными являются крахмалы. Крахмал - полимер глюкозы с большинством связей по первому и четвертому углеродным атомам. При этом образуется высокомолекулярный линейный полимер амилоза, который не имеет боковых цепей, и разветвленный полимер амилопектин с боковыми цепями, образованными по десятому и шестому атомам углерода. Соотношение между амилозой и амилопектином у разных крахмалов колеблется от 1:1,5 до 1:4,5.

Сырьем для получения крахмала служат клубни картофеля, зерно кукурузы, пшеницы, риса и других растений. Содержание его зависит от вида сырья. От химического состава крахмала зависят его физико-химические свойства. Крахмальные зерна при обычной температуре не растворяются в воде, а при повышении температуры набухают, образуя вязкий коллоидный раствор, который при охлаждении превращается в устойчивый гель. Крахмал, его отдельные фракции (амилопектин и амилоза) и продукты частичного гидролиза находят применение в пищевой промышленности в качестве загустителей и гелеобразователей.

В последние годы в пищевой промышленности все больше применяют модифицированные крахмалы, свойства которых в результате разнообразных способов обработки (физического, химического, биологического) заметно отличаются от обычного крахмала по степени гидрофильности, способности к клейстеризации и студнеобразованию.

Следует отметить, что модифицированные крахмалы не идентичны по своему биологическому действию, особенно на растущий организм. В связи с этим комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам рекомендует по мере возможности исключать применение модифицированных крахмалов в качестве пищевой добавки в продуктах детского питания.

Наиболее распространенным в природе полисахаридом является целлюлоза (природные ресурсы 11011 метрических тонн ежегодно) В пищевой технологии находят применение только производные целлюлозы: микрокристаллическая целлюлоза (Е 460), метилцеллюлоза (Е461), карбоксиметилцеллюлоза (Е466), гидроксипропилцеллюлоза (Е463), гидроксипропилметилцеллюлоза (Е464), метилэтилцеллюлоза (Е465). Целлюлоза - основное вещество растительных клеток, которая составляет от 50 до 70 % всей массы. Чистая целлюлоза не растворяется в воде. Чтобы сделать целлюлозу растворимой, ее подвергают химической модификации путем введения реакционноспособных групп в гидроксильные группы молекулы полисахарида (метил-, карбоксиметил- и др.). Среди производных целлюлозы наибольшее значение имеют метилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза, которые получают, воздействуя алкилирующими реактивами, например галидными алкилами или диалкилсульфатами на алкилцеллюлозу.

Метилцеллюлоза имеет вид волокнистого порошка от белого до серо-белого цвета. При содержании менее двух метильных остатков на один остаток глюкозы она растворима в холодной воде, а в теплой - переходит в гель. Растворимость метилцеллюлозы уменьшается с повышением температуры. Она практически не растворяется в воде при температуре, близкой к температуре кипения.

Студнеобразование в растворах метилцеллюлозы вызвано, главным образом, гидрофобным взаимодействием неполярных группировок макромолекул. Карбоксиметилцеллюлоза имеет вид белого волокнистого порошка, растворимого в воде. Ее получают из чистой целлюлозы хлопка. Она адсорбирует воду в 50-кратном количестве, образуя коллоидные системы.

Объединенным комитетом ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установлены допустимые суточные дозы производных целлюлозы для человека в количестве от 0 до 30 мг/кг массы тела. В России производные целлюлозы не применяются, кроме натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, рекомендуемое содержание которой для гелеобразных продуктов составляет не более 5 г/кг.

Камеди синтезируются некоторыми видами деревьев, растущих в тропиках и субтропиках. В пищевой промышленности используют камеди гуммиарабика (Е414), трагаканта (Е413), карайя (Е416). Камеди получают путем снятия части коры с деревьев, что приводит к выделению вязкой смолы на поверхности древесины, которая стекает в приготовленные сосуды. После сбора продукт очищается и поставляется промышленности.

Камедь карайя - по химическому составу представляет ацетилированный полисахарид, содержащий L-рамнозу, D-галактозу и D-остатки галактуроновой кислоты. Она набухает в холодной воде в течение нескольких часов, образуя неоднородный густой гель. Добавление щелочи вызывает деацетилирование камеди и модификцию ее функциональных свойств. При введении в рацион в больших количествах камедь карайя у некоторых людей вызывает аллергические состояния. Установлено, что в организме человека не происходит метаболического распада карайи, и толерантный уровень содержания этого вещества (10 г в сутки) воспринимается без побочного воздействия.
2010-07-19 18:44 Читать похожую статью
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • © Помощь студентам
    Образовательные документы для студентов.