Пищевые волокна в продуктах питания

     Гуммиарабик (Е 414) вряд ли можно считать загустителем, поскольку его растворы имеют  низкую вязкость даже при концентрации 50%, однако он может стабилизировать дисперсии. Это используется в производстве ароматизаторов и фруктовых порошков, полученных распылительной сушкой: хорошая растворимость в воде при незначительной гигроскопичности гуммиарабика обеспечивает быстрое растворение порошка. Гуммиарабик стабилизирует эмульсии "масло в воде", не изменяя их консистенцию, это его свойство используют в производстве эмульсий для напитков и напитков на основе эфирных масел. Гуммиарабик позволяет ароматизатору при хранении напитка оставаться равномерно распределённым по всему объёму.

     Камедь  гхатти (Е 419) также оказывает хорошее  стабилизирующее действие на эмульсии и дисперсии. Она применяется  вместо гуммиарабика или вместе с  ним.

     Смола лиственницы (арабиногалактан, Е 409), так  же как и гуммиарабик, имеет в  растворах, в том числе концентрированных, низкую вязкость (в 40%-ном растворе только 23 сПз); эти растворы устойчивы к действию солей, кислот и щелочей и могут стабилизировать эмульсии и суспензии (например, концентраты ароматизаторов). Как безвкусный наполнитель смола лиственницы может придавать низкокалорийным продуктам ощущение наполненности во рту.

     Даже  сильно разбавленные растворы трагаканта (Е 413) имеют высокую вязкость, которая  не меняется ни при нагревании, ни в  сильнокислой среде. Поэтому трагакант  применяется в очень кислых соусах, заливках и фруктовых продуктах, где он не может быть заменён дешёвыми продуктами (пропиленгликольальгинатом, метилцеллюлозой, ксанта-ном). Обычные дозировки - от 5 до 10 г/кг.

     Дорогостоящий трагакант иногда заменяют в этих продуктах камедью карайи (Е 416), хотя она не обладает кисло-тостойкостью трагаканта и имеет специфический привкус. Способность набухать на холоду и синергическое усиление желирующей силы в присутствии молочного белка открывают широкие возможности применения карайи в молочной и сырной продукции, а также в специальных мясопродуктах.

     Модифицированная  целлюлоза (Е 461, Е 463...465, Е 467) используется в качестве загустителя (в холодной воде), при нагревании происходит обратимое  гелеобразование. Все виды модифицированной целлюлозы, особенно метилцел-люлоза, являются хорошими наполнителями в таблетках. Они позволяют уменьшить добавку жира в продукт, а в сдобных хлебобулочных изделиях (в количестве 1...5 г/кг) обеспечивают увеличение удельного объёма за счёт усиления газообразования. Модифицированные целлюлозы (5... 10 г/кг) загущают при холодном и горячем способе производства кетчупы и соусы, стабилизируют пену, улучшают структуру, уменьшают синерезис в мороженом и других взбитых десертах. Очень малое количество модифицированной целлюлозы (0,1...0,5 г/кг), добавленное в газированные напитки, способствует замедлению выделения из них газа.

     Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) в форме натриевой соли (Е 466) является одной из самых популярных пищевых добавок. Она хорошо растворима в холодной и горячей воде, однако является ионогенным эфиром целлюлозы, и её действие зависит от концентрации соли и других свойств среды. Несмотря на это области использования КМЦ чрезвычайно многочисленны: десерты, мороженое, желе, майонезы, соусы, кремы, оболочки для мяса, рыбы, кондитерских изделий, орехов. Обычно дозировка составляет 1...8 г/кг. Существуют товарные формы КМЦ, дозировки которых могут заметно отличаться от стандартных.

     Многочисленные промышленные препараты гидроколлоидов были разработаны специально для использования в качестве заменителей жира.

     Выбор гидроколлоидов определяется требованиями, которые предъявляются к их функциональным свойствам, а кроме того, их ценой  и доступностью. Именно по этим причинам в качестве загустителей чаще всего  используются крахмалы. Однако интересно отметить, что, несмотря на высокую цену, ксантановая камедь, со времени ее представления на рынке в начале 1970-х годов, также широко используется в качестве загустителя из-за ее уникального реологического поведения. Даже при очень низких концентрациях она является сильным загустителем, причем вязкость ее растворов не зависит от изменения рН, присутствия солей и температуры.

Все большая роль стала отводиться агарам и каррагинанам в силу их способности создавать с водой необыкновенно прочные гели даже при низких концентрациях (менее 1%). Агары широко используются в кондитерской промышленности, однако применения в мясопереработке они почти не нашли. Считается, что причина в их высокой стоимости, однако это не совсем так. Действительно, агары значительно дороже каррагинанов, однако и гели они образуют гораздо более прочные, а рабочие концентрации агаров существенно ниже. Зато высокая температура «срабатывания» агаров (~90⁰С) закрыла им путь в большинство областей мясной промышленности (агары лишь ограниченно используются при производстве мясных консервов). А вот область рабочих температур каррагинанов (<70⁰С) делает их весьма привлекательными для данной отрасли.

     Последние пять лет все больший интерес  вызывает конжак (коньяк глюкоманнан) в сочетании с каррагинаном обладающий уникальными гелеобразующими свойствами. По химическому строению он очень напоминает клетчатку (построенную, как известно, из глюкозных фрагментов), но его молекулы представляют из себя цепь последовательно чередующихся элементов глюкозы и маннозы. В чистом виде глюкоманнан образует с водой гели чрезвычайно высокой вязкости (до 35000 об/мин). Его получают из клубней растения Аморфофаллус (Amorphophallus Konjac), происходящего из Юго-Восточной Азии. В Японии мука из этих клубней в течение 2000 лет использовалась в пищу. Сейчас аморфофаллус культивируется в Японии. Камедь,выделяемую из него, успешно используют в качестве многофункционального гидроколлоида в пищевой промышленности и как средство для умеренного снижения веса и диетический продукт для снижения уровня сывороточного холестерина и липопротеидов низкой плотности в фармацевтике. Глюкоманнан хорошо растворяется в холодной воде. Это делает возможным его использование в рассолах для шприцевания цельномышечной продукции.

     С коммерческой точки зрения конжак вполне приемлем для использования (цены на него практически идентичны ценам  на каррагинаны. 

     Большинство гидроколлоидов обладают синергизмом по отношению друг к другу , т.е. при комплексном использовании способны усиливать индивидуально проявляемые свойства. Ксантановая камедь обладает синергизмом по отношению к большинству загустителей и структурообразователей. Так, добавление ксантана к гуаровой камеди способствует повышению вязкости. Сочетание ксантана и камеди рожкового дерева способствует формированию гелеобразной структуры, тогда как при индивидуальном использовании желирования не происходит. При использовании препаратов каппа-каррагинана и ксантановой камеди получается пластичный, упругий и более прочный гель в сравнении с гелем, образуемым собственно каррагинаном и отличающимся хрупкостью. Ксантан также увеличивает устойчивость геля каппа-каррагенана при хранении, замораживании и последующем размораживании. 

     Существуют различные подходы к обогащению продуктов пищевыми волокнами, каждый из которых обладает определенными достоинствами и недостатками 

1. Использование в полном объеме сырья, содержащего пищевые волокна. В последнее время с целью обогащения пищевыми волокнами широко используется мука из цельносмолотого зерна пшеницы и ржи, мука грубого помола, нетрадиционные виды муки (овсяная, ячменная, гороховая, пшенная), а также текстурированная мука, полученная с применением экструзионных методов обработки зерна.
2. Добавление вторичных продуктов с высоким содержанием пищевых волокон. Такими источниками ПВ служат овощные, крупяные, фруктовые добавки, отруби злаковых. Этот способ широко применяется для обогащения продуктов на основе злаков, кондитерских изделий, напитков.
3. Введение препаратов пищевых волокон. Предварительное выделение из злаков, вторичного растительного сырья или различных нетрадиционных растительных источников концентратов пищевых волокон позволяет использовать их в виде очищенных препаратов.

Далее хотелось бы привести сводную таблицу применения пищевых волокон в технологии приготовления различных продуктов

Таблица 1. 

Пищевые волокна в производстве пищевых продуктов

      Проводились исследования свойств пищевых волокон на наличие в них антиоксидантных свойств. На основе полученных данных установлено влияние природы исследованных в работе образцов растительных пищевых волокон и химической природы экстрагента на величину суммарной антиоксидантной активности.

Таблица 2

Суммарная антиоксидантная активность (АОА, мг) образцов клетчатки в пересчете на аскорбиновую кислоту при использовании различных экстрагентов

      Как видно из таблицы, величина антиоксидантной активности возрастает в случае извлечения из пищевых волокон антиоксидантов водопроводной водой. Наибольшую же эффективность в качестве экстрагента проявил этанол. На основе результатов, полученных для пектина (образцы фруктовой клетчатки I и II) установлено влияние произрастания яблок, послуживших основой сырья для получения данного вида волокон. Фруктовая клетчатка I, полученная на основе яблок, выращенных на биоферме, отличается большим содержанием антиоксидантов. Таким образом, более высокая экологичность, характерная для биоусловий выращивания яблок, позволяет в большей степени сохранить заложенную в них природную антиоксидантную систему, которая снижается в условиях товарного производства.

      Из этого исследования можно сделать вывод, что фруктовая клетчатка, в особенности яблочная, обладает антиоксидантными свойствами и при добавлении в продукт может в какой-то мере продлить его срок годности. 

      Применение гидроколлоидов позволяет производить продукты доступной ценовой категории, особенно медиум- и эконом-класса. Если производство колбасных изделий, в соответствии с ГОСТом 52196-2003, не предусматривает использование стабилизационных систем, то практически вся продукция, вырабатываемая по ТУ допускает использование этих компонентов. Мясопродукты, вырабатываемые с использованием полисахаридов не представляют никакой опасности для здоровья людей, а по качественным характеристикам и пищевой ценности соответствуют современным требованиям для пищевых продуктов. Уровень жизни в стране находится не таком высоком уровне, который позволяет обеспечить потребление продуктов класса «Премиум» высокой ценовой рамки и значительная часть населения потребляет мясную продукцию по доступным им ценам. Недостаток мясного сырья и использование низкокондиционного сырья также требует применения пищевых добавок улучшающих функционально-технических свойств продукции.

     Чрезмерное увеличение использования гидроколлоидов недобросовестными производителями в стремлении получить высокий выход продукции, и как следствие этого, производство продуктов с неудовлетворительными качественными показателями, ухудшение консистенции, вкуса и других показателей, преувеличение фактов со стороны прессы ориентируют общество на заведомо негативное отношение к использованию пищевых добавок. Согласно СанПин 2.3.2. 1293-03 «Гигиенические требования по применению пищевых добавок», п.3.6.23. установлен норматив максимального содержания в пищевых продуктах 10г/кг только для конжаковой камеди Е425, для остальных видов разрешено применение в соответствии с ТУ и максимальный уровень содержания этих веществ в продуктах также определяется этими нормативными документами. В соответствии с рекомендациями JECFA (объединенного комитета экспертов ФАО/ВОЗЗ по пищевым добавкам и контаминантам) допустимая суточная норма потребления для этой группы веществ не ограничена, за исключением полуочищенного каррагинана, для которого установлена норма ДСП 20мг/кг веса тела в день.  Проведенными исследованиями и практикой использования гидроколлоидов в чистом виде или в виде смесей определены оптимальные количества используемых добавок в пределах 0,3-1 %. Минимальное количество внесения определяется критической концентрацией гелеобразования. Превышение этих показателей не дает необходимого технологического эффекта, при этом ухудшаются реологические свойства фарша и органолептические показатели готовой продукции и это также экономически нецелесообразно. К сожалению, некоторые производители не понимают этого, увеличивая закладку гидроколлоидов и их смесей, что приводит к обратному эффекту.