Загустители и гелеобразователи

В пищевых  системах геллановая камедь проявляет свойства загустителя, стабилизатора и гелеобразователя.

Процесс гелеобразования связан с формированием  двойных спиралей в присутствии  одно- и двухвалентных катионов. Потенциальные области использования  — молочные десерты и низкокалорийные  среды — пастила, джем и др. Дозировки  геллановой камеди в различных продуктах составляют от 0,1 до 1 %.

 

 

ГЕЛЕОБРАЗОВАТЕЛИ  БЕЛКОВОЙ ПРИРОДЫ

 

Практически единственным гелеобразователем белковой природы, который широко используется в пищевой промышленности, является желатин.

Желатин — белковый продукт, представляющий смесь линейных полипептидов с различной молекулярной массой (50 000—70 000) и их агрегатов с молекулярной массой до 300 000, не имеет вкуса и запаха. Аминокислотный состав желатина включает до 18 аминокислот, в том числе глицин (26—31 %), пролин (15—18 %), гидроксипролин (13—15 %), глутаминовую кислоту (11—12 %), аспарагиновую кислоту (6—7 %), аланин (8—11 %) и аргинин (8—9 %).

Электрокинетические свойства желатина в растворе, в  том числе изоэлектрическая точка, определяются пятью электроактивными аминокислотами. В молекулах желатина основными функциональными группами, несущими заряд, являются:

—СООН —  группы аспарагиновой и глутаминовой кислот;

—NH₂ — группы лизина и гидроксилизина;

—NH—С—NH₂ — группы аргинина.

              ||

              NH

На их долю приходится более 95% всех ионизированных групп желатина.

Фрагмент  молекулы желатина имеет следующий  вид:

                 Глицин    Пролин                                Глицин          Гидроксипролин

где АК-1, АК-2 — аминокислоты.

Желатин получают из коллагена, содержащегося в костях, хрящах и сухожилиях животных. Наиболее чистая форма желатина, выделенная из рыбьих пузырей, получила название «рыбный клей» (isinglass).

Технологический процесс получения желатина основан  на кислотной или щелочной экстракции, в процессе которой нерастворимый  коллаген превращается в растворимый  желатин, с последующим выделением продукта известными технологическими приемами, предусматривающими его очистку, высушивание и стандартизацию. В  коллагене 35 % кислотных групп находится в амидированной форме, которая в процессе щелочной обработки превращается в кислотную. Поэтому изоэлектрическая точка желатина варьирует между 9,4 (для амидированной формы) и 4,8 (для карбоксильной формы).

В зависимости  от способа экстракции различают  два типа желатинов, имеющих различную  изоэлектрическую точку (табл. 3.18).

 

 

 

 

 

Таблица   3.18

Особенности желатинов в зависимости  от способа экстракции

Тип желатина	Способ экстракции	рН изоэлсктрической точки
А В	Кислотный Щелочной	6,5-8,5;   7,5-9,4* 4,8-5,2

*В зависимости  от вида исходного сырья.

Желатин растворяется в воде, молоке, растворах  солей и сахара при температуре  выше 40°С. Растворы желатина имеют низкую вязкость, которая зависит от рН и минимальна в изоэлектрической точке. При охлаждении водного раствора желатина происходит повышение вязкости с переходом в состояние геля. Это так называемый золь — гель-переход. Для образования геля необходимы достаточно высокая концентрация желатина и соответствующая температура, которая должна быть ниже точки затвердевания (примерно 30°С).

Механизм  образования геля желатином, как  и любым другим желирующим агентом, связан с формированием трехмерной сетчатой структуры. При температуре выше 40°С молекулы желатина в растворе имеют конфигурацию отдельных спиралей. При охлаждении сегменты, богатые аминокислотами различных полипептидных цепей, принимают спиральную конфигурацию. Водородные связи с участием или без участия молекул воды стабилизируют образовавшуюся структуру. Эти связи распределены по всей длине цепи, что объясняет уникальные свойства желатиновых гелей.

Наиболее  интересное свойство желатина — это  образование термически обратимых  гелей. В противоположность полисахаридам  гелеобразование желатина не зависит  от рН и не требует присутствия  других реагентов, например, Сахаров, солей  или двухвалентных катионов.

Желатин применяется в пищевых продуктах  в основном в качестве гелеобразователя и стабилизатора (табл. 3.19).

Поскольку желатин не является индивидуальным продуктом, в перечень пищевых добавок  он включен без Е-номера.

Таблица  3.19 Область применения желатина в зависимости от технологических  функций

Пищевой продукт	Концентрация желатина, %	Технологическая функция
Мясные продукты Кондитерские изделия  Десерты на гелевой основе Йогурты Муссы	1-5 3-10 4-6 0,3-1,0 1-3	Гелеобразование » » » Стабилизация

Желатин применяют при изготовлении зельца, различных желе (фруктовых и рыбных), мороженого, кремов и жевательной  резинки. Кроме того, он используется при получении пива и вина на стадии их осветления.

В России и большинстве других стран желатин  применяется без ограничений. Обычные  дозировки, обеспечивающие решение  технологических задач, составляют 1—6 % к массе продукта. Эффект осветления достигается при концентрациях желатина 0,1—0,2 г/л.

 

ПРИМЕНЕНИЕ ЗАГУСТИТЕЛЕЙ И ГЕЛЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ  В ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ

 

При выборе добавки этой группы для наиболее эффективного решения конкретной технологической  задачи руководствуются рядом аспектов, которыми являются:

• регулирование  реологических свойств (повышение  вязкости или гелеобразования);

• формирование желаемой текстуры пищевого продукта;

• дозировка  добавки, обеспечивающая достижение необходимого эффекта (формирование заданной вязкости или геля определенной прочности);

• особенности  конкретной пищевой системы (рН, химический состав и т. п.);

• потенциальная  вероятность взаимодействия добавки  с ингредиентами пищевой системы, т. е. конкуренция с другими водорастворимыми агентами;

• температура  технологического процесса и его  продолжительность при заданном температурном режиме;

• температура  хранения готового продукта;

• возможность эффективного диспергирования добавки в пищевой системе на существующем оборудовании;

• экономическая  целесообразность, определяемая стоимостью добавки, необходимой для получения  функциональных характеристик.

Обобщенные  примеры использования наиболее известных загустителей и гелеобразователей в пищевых технологиях иллюстрирует табл. 3.20.

Таблица   3.20

Область применения загустителей и  гелеобразователей в пищевых технологиях

Пищевая добавка		Технологическая функция	Область применения
λ-Каррагинан Альгинат натрия	Повышение вязкости		Соусы и различные приправы к салатам
Ксантановая камедь Гуаровая камедь Камедь рожкового дерева Модифицированные крахмалы Модифицированные целлюлозы			Молочные десерты
			Супы
			Напитки
			Инстант-продукты
			Хлебобулочные изделия
к-Каррагинан	Гелеобразование		Джемы
ι-Каррагинан			Термостабильные фруктовые начинки
Низкометоксидированные пектины			Ароматизированные молочные гели
Желатин			Кондитерские изделия Джемы и конфитюры
Камедь рожкового дерева + ксантан (или к-каррагинан)
Альгинаты натрия, калия или аммония			Корма для домашних животных
Высокометоксилированные пектины
Низкометоксилированные пектины
Загустители	Стабилизация		Пищевые  эмульсии (майонезы, соусы, салатные приправы) Мороженое Фруктовые напитки  Кисломолочные продукты Шоколадное молоко
Гелеобразователи в низких концентрациях

 

В зависимости  от выбранного гелеобразователя или комбинации гелеобразователей можно существенно изменить текстуру образуемых гелей. Некоторые примеры, иллюстрирующие изменение текстуры геля в зависимости от природы гелеобразователя, представлены в табл. 3.21.

Таблица   3.21

Текстура гелей, образованных различными гелеобразователями

Гелеобразователь	Текстура геля
к-Каррагинан ι-Каррагинан + камедь рожкового дерева ι-Каррагинан Камедь рожкового дерева + ксантан Желатин	Твердая, хрупкая  Эластичная, когезионная  Мягкая, тиксотропная Эластичная, когезионная  Тающая во рту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовка консервантов

 

Консерванты — вещества, продлевающие срок хранения продуктов, защищая их от порчи, вызываемой микроорганизмами (бактерии, плесневые грибы, дрожжи, среди них могут быть патогенные и непатогенные виды).

На практике чаще всего используют водные растворы сорбата калия, бензоата натрия или их смесей (обычно в соотношении 1:1) с концентрацией от 5 до 25 %. Растворы сорбата можно готовить более высокой концентрации (до 40 %). Для приготовления раствора нужное количество консерванта растворяют приблизительно в половине требуемого объёма питьевой воды, нагретой до 50...80 "С. После полного растворения соли в полученный раствор добавляют оставшуюся воду и тщательно перемешивают. Рекомендуется отфильтровать раствор через слой хлопчатобумажной ткани (бязи).

Если  консервант растворён в жёсткой  воде, то раствор может быть слегка мутным, но это не влияет на его консервирующее действие. К растворам не следует  добавлять лимонную и другие кислоты, так как это может привести к выпадению осадка малорастворимых в воде сорбиновой или бензойной кислот.

Растворы  консервантов имеют ограниченный срок хранения. В идеале они должны быть свежеприготовленными. Рекомендуется  готовить их не реже одного раза в смену. Ёмкость, в которой хранится раствор, должна быть снабжена этикеткой. На этикетке указывают наименование вещества, его  концентрацию и время приготовления  раствора.

 

Применение смесей консервантов

 

В медицине различные субстанции иногда используют в сочетании друг с другом, чтобы  достичь усиления или изменения  действия отдельных компонентов. В  консервировании тоже применяют  эмпирически подобранные комбинации консервантов. При использовании  таких смесей в пищевой технологии можно ожидать следующих результатов:

—    расширение спектра действия;

—    усиление антимикробного эффекта;

—    уменьшение концентрации отдельных  консервантов.

Расширение  спектра действия. Любой консервант эффективен только против части возбудителей порчи, встречающихся в продуктах  питания. Это ограничение можно  обойти, используя смеси консервантов. Теоретически такие смеси могут  иметь спектр действия, отличающийся от суммы спектров обоих компонентов (в том числе и более широкий). В таком случае смесь может  оказаться эффективной против микроорганизмов, против которых отдельные её компо ненты неэффективны [18]. Например, многие бактерии в большей степени угнетаются смесью сорбиновой и бензойной кислот, чем каждой в отдельности.

Основной  практический интерес представляет сочетание бензойной и сорбиновой кислот (действующих преимущественно против дрожжей и плесеней) с антибактериальными консервантами. В качестве последнего наибольшее значение имеет сернистая кислота (особенно для продуктов растительного происхождения). В этом случае одновременно используются её противоферментные и ан-тиокислительные свойства.

Изменение антимикробного действия. При совместном использовании двух и более консервантов возможны три варианта:

—    простое сложение;

—    синергизм;

—    антагонизм.

При простом  сложении смесь действует как  сумма её составляющих; в случае синергизма она проявляет угнетающее действие в меньшей концентрации, чем каждый из компонентов по отдельности; при антагонизме эффект противоположен — для смеси необходима более  высокая концентрация, чем для  индивидуальных консервантов.

Применение  синергически действующей смеси  позволяет достигнуть снижения общего содержания консервантов в продукте питания и уменьшения возможных  побочных эффектов (в частности — органолептических). К сожалению, до сих пор нет надёжных данных о влиянии одних консервантов на действие других. Синергический эффект, который удавалось наблюдать в лабораторных условиях, настолько мал, что не имеет практического значения. Вероятно, большинству комбинированных препаратов (которые раньше продавались во множестве) оказывали предпочтение в сравнении с чистыми консервантами скорее по коммерческим причинам. Одной из разновидностей синергизма можно считать сочетание консерванта длительного действия (например, сорбиновой кислоты) с быстро, но недолго действующим (например, диэтилпирокарбонатом). Последний быстро уничтожает имеющиеся бактерии, а сорбиновая кислота защищает от вторичного инфицирования.