Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Июня 2013 в 15:36, реферат
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.
Агар-агар (агар) получают из морских красных водорослей родов Gracilaria, Gelidium, Ahnfeltia, произрастающих в Белом море и Тихом океане. В зависимости от вида водорослей состав выделенных полисахаридов может изменяться. Агар-агар незначительно растворяется в холодной воде и набухает в ней. В горячей воде образует коллоидный раствор, который при охлаждении дает хороший прочный гель, обладающий стекловидным изломом. У агара-агара этот процесс осуществляется за счет образования двойных спиралей и их ассоциации независимо от содержания катионов, сахара или кислоты. Гелеобразующая способность агара-агара в 10 раз выше, чем у желатина. При нагревании в присутствии кислоты способность к гелеобразованию снижается. Гели стабильны при рН выше 4, 5 и термообратимы. Агар используют в производстве кондитерских изделий (желейный мармелад, пастила, зефир), мясных и рыбных студней, различных желе и пудингов, а также для осветления соков. В составе мороженого агар-агар предотвращает образование кристаллов льда.
Агаропектин — смесь кислых полисахаридов сложного строения, аналогичного агарозе, с рядом отличий: заменой части остатков 3,6-ангидро-α, L-галактозы остатками 6-сульфата-α, L-галактозы, наличием остатков серной кислоты, связанных эфирными связями с различными группами ОН, и др.
Агароид (черноморский агар). Получают из водорослей филлофоры, растущих в Черном море. Плохо растворим в холодной воде, в горячей воде образует коллоидный раствор, при охлаждении которого образуется гель, имеющий вязко-тягучую консистенцию. Гелеобразующая способность этой добавки в два раза ниже, чем у агара.
Каррагинаны (Е407). Объединяют семейство полисахаридов,
содержащихся наряду с агаром и фурцеллераном
в красных морских водорослях. По химической
природе каррагинаны близки к агарои-дам
и представляют собой неразветвленные
сульфатированные гетерогликаны, молекулы
которых построены из остатков производных
D-галактопиранозы со строгим чередованием
α-(1-3) и β-(1-4)-связей между ними, т. е. из
повторяющихся дисахаридных звеньев,
включающих остатки β-D-галактопиранозы
и 3,6-ангидро-α-D-
к-Каррагинан
λ-Каррагинан
В к- и ι-каррагинанах левые галактозные остатки дисахаридных повторяющихся звеньев содержат сульфатированные гидроксильные группы при четвертом атоме углерода, а правый галактозный остаток находится в 3,6-ангидроидной форме и имеет сульфатированный гидроксил при втором атоме углерода в ι-каррагинане и несульфатированный — в к-типе.
В λ.-каррагинане в левом галактозном остатке дисахаридного звена сульфатирован гидроксил при втором атоме углерода, а в правом — при втором и шестом. Отличительные особенности строения каррагинанов различных типов приведены в табл. 3.14.
Таблица 3.14
Особенности строения каррагинанов различных типов
Состав |
Содержание, % | ||
к |
ι |
λ | |
Сульфатный эфир (сульфатная группа) 3,6-Ангидрогалактоза |
25 34 |
32 30 |
35 Следы |
Принципиальным для условий формирования гелевых структур является конформационное состояние моносахаридных остатков. В повторяющихся дисахаридных звеньях, формирующих макромолекулы каррагинанов, оба галактопиранозных остатка находятся в кон-формации «кресла», причем В к- и ι -каррагинанах правый остаток имеет конформацию 4С1 а левый — 1С4.
Конформация Конформация
кресла4С1 кресла1С4
В λ -каррагинане оба галактозных фрагмента находятся в конформации 4С1. Именно наличие двух типов конформаций в дисахаридном звене обусловливает способность у к- и ι -каррагинановых молекул к образованию двойных спиралей, ассоциация которых приводит к гелеобразованию. У молекул λ -каррагинана такая способность отсутствует.
Технологический процесс получения каррагинанов основан на их экстракции горячей водой с последующим выделением из раствора. В промышленности используют два способа выделения:
• через гелеобразование в среде с хлоридом калия для выделения гелеобразующих каррагинанов;
• осаждением
из спирта при выделении смеси
всех трех типов. Основными источниками
промышленного получения
• Eucheuma species, содержащие к- и ι-каррагинаны;
• Gigartina species, содержащие к- и λ-каррагинаны.
Для получения целевых продуктов заданного состава и свойств обычно используют смеси.
В соответствии
с международным
Сульфатные группы в молекулах коммерческих каррагинанов могут быть замещены на ионы натрия, калия или аммония. Коммерческие препараты обычно содержат сопутствующий полисахарид — фурцеллеран.
Основные свойства каррагинанов представлены в табл. 3.15, из которой видно, что все три вида каррагинанов растворимы в горячей воде, а в виде натриевых солей они растворимы в холодной воде с образованием вязких растворов.
Таблица 3.15
Свойства каррагинанов
Свойство |
Тип каррагинана | ||
к |
ι |
λ | |
Растворимость: в воде: 80 °С 20 °С |
Да Соль Na— да, а соли К-, Са и NH4- — набухают |
Да Соль Na — да Соль Са набухает с образованием тиксотропной дисперсии |
Да Да
Да |
в молоке: 80 °С 20 °С |
Да Нет |
Да Нет |
Да Загущает |
в 50%-ном растворе сахара |
Да — при нагревании |
Нет |
Да |
в 5%-ном растворе соли: горячем холодном |
Набухает Нет |
Набухает Нет |
Да Да |
Гелеобразование : прочные гели текстура геля |
С ионами К Хрупкая |
С ионами Са Эластичная |
Нет — |
Синерезис Стабильность при |
Да
Нет |
Нет
Да |
Нет
Да |
С белками молока Стабильность гелей в кислой среде |
Хрупкий гель устойчивы при рН >3,8 |
Эластичный гель устойчивы при рН >3,8 |
Слабый гель Не применяется |
Функциональные свойства каррагинанов в пищевых системах включают:
• водосвязываюшую 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 и тиксотропным свойствам, препятствующим разделению системы. Изменение текучих свойств жидкой дисперсной системы в присутствии каррагинанов приводит не только к ее стабилизации, но и к формированию определенной консистенции.
к- и ι-Каррагинаны — гелеобразователи, а λ-каррагинан — загуститель.
Растворы гелеобразующих каррагинанов становятся твердыми и образуют гели при температуре ниже 49—55°С. Эти гели устойчивы при комнатной температуре, но могут быть вновь расплавлены при нагревании до температуры, превышающей температуру гелеобразо-вания на 5—10°С. При охлаждении такого расплава вновь образуется гель (рис. 3.6).
Таблица 3.16
Дозировки каррагинанов в пищевых системах
Пищевые системы |
Концентрация, % (+ синергисты) |
I. Системы на водной основе | |
1.1. Гелеобразование при повышенных температурах | |
Десерты Рыбные гели Фруктовые гели Томатные соусы Сыры |
0,5-1,0 0,5-1,0 0,8-1,2 0,1—0,2 (+ крахмал) 0,2-0,3 |
1.2. Загущение при повышенных температурах | |
Салатные соусы Майонезы |
0,2-0,5 0,4—0,6 (+ крахмал) |
1.3. Загущение при низких температурах | |
Майонезы Салатные соусы |
0,4—0,7 (+ ксантан) 0,2-1,0 |
2. Системы на молочной основе | |
2.1. Гелеобразование при повышенных температурах | |
Фруктовые начинки к пирогам |
0,2—0,3 |
2.2. Загущение при повышенных температурах | |
Шоколадное молоко и напитки |
0,02—0,05 |
Сливочный сыр |
0,05-0,08 |
2.3. Загущение при низких температурах | |
Мороженое (сухая смесь) Выпечка |
0,5—0,8 2,0—3,0 |
Дозировки каррагинанов в различных пищевых системах составляют в зависимости от технологической задачи от 0,01 до 1,2 %. В соответствии с рекомендациями ФАО—ВОЗ предельное суточное поступление каррагинанов с пищевыми продуктами может достигать 75 мг/кг массы тела человека.
Фурцеллеран (датский агар). Полисахарид, экстрагируемый из красных морских водорослей Furcellaria fastigiata, по своим свойствам
занимает промежуточное положение между агаром и каррагинанами. Набухает в холодной воде, для солюбилизации необходимо нагревание до температуры 75—80°С, образует термообратимые гели. Применяется в молочных пудингах, фруктовых начинках для пирогов, желеобразных мясных продуктах.
Ксантановая камедь (Е415). Иногда используется название «камедь кукурузного сахара». Ксантаны представляют собой гетерополи-сахариды с молекулярной массой от одного до нескольких миллионов, молекулы которых формируются из трех типов моносахаридов — β,D-глюкозы, α,D-маннозы и α,D-глюкуроновой кислоты в соотношении 2:2:1. Структурной единицей молекулы ксантана является повторяющийся пентасахаридный фрагмент, имеющий строение:
Молекулы β,D-глюкозы, соединяясь 1,4-гликозидной связью, образуют основную цепь, где каждый второй глюкозный остаток содержит короткое боковое звено из трех моносахаридных единиц, в котором остаток глюкуроновой кислоты располагается между двумя остатками α,D-маннозы. Конечный остаток маннозы может содержать пируватную группу, а манноза, примыкающая к основной цепи, —
ацетатную группу при шестом углеродном атоме. Как правило, каждое второе боковое ответвление содержит пируватную группу, однако соотношение пируватных и ацетатных групп зависит от условий получения, в частности, вида микроорганизма.
В общем случае ксантаны представляют собой полисахариды, образующиеся как вторичные метаболиты при аэробной ферментации Сахаров (например, кукурузного сиропа) бактериями Xanthomonas campestris. Из продуктов ферментации ксантан выделяют осаждением изопропиловым спиртом с последующим отделением полученного коагулята, его промыванием водно-спиртовой смесью, прессованием, высушиванием и измельчением. Для получения ксантановой камеди стандартного качества на завершающем этапе осуществляют стандартизацию продукта путем дозированного смешивания партий.
Наличие карбоксильных (остатки глюкуроновых кислот) и пируватных кислотных групп обеспечивает ксантановым молекулам достаточно высокий отрицательный заряд. В коммерческих препаратах для пищевых целей кислотные группы нейтрализуют с образованием калиевых, натриевых или кальциевых солей.
Геллановая камедь (Е418). Представляет собой гетерополисахари-ды линейного строения, которые являются продуктами метаболизма бактерий Pseudomonas elodea. Молекулы геллана, характеризующиеся молекулярной массой порядка 500 000, состоят из тетрасахарид-ных единиц, включающих связанные между собой линейно пира-нозные кольца 1,3-β,-D-глюкозы, 1,4-β,D-глюкуроновой кислоты, 1,4-β,D-глюкозы и 1,4-α,L-рамнозы. Возможно существование свободной незамещенной и замещенной форм: