Рыбные стуктурообразователи

Рис.4 Технологическая  схема производства альгината.

Для получения раствора альгината натрия альгиновую кислоту смешивают с углекислым натрием. Вследствие нейтрализации карбоксильных групп альгиновой кислоты образуются альгинаты. Полученный вязкий раствор альгината натрия высушивают до воздушно-сухого состояния.

Пищевой альгинат натрия представляет собой пластинки неправильной формы или порошок от светло-коричневого до темно-коричневого цвета. Согласно требованиям Технических условий он должен иметь (в %) влажность не более 18; зольность не более 29; содержать солей не более 4,5; веществ, не растворимых в горячей воде, не более 0,5. Выход альгината натрия из сухой двухлетней ламинарии японской составляет 20-25%, молекулярная масса 120-200 тыс. ед. [21].

Растворы альгината имеют низкую вязкость при рН выше 5,5 и высокую - при рН ниже 5,5. Пределы растворимости альгинатов 0-80%.

Механизм образования  альгинатных гелей включает совместное связывание ионов кальция между расположенными в одну линию лентами полигалуроната, т.е. известная модель "яичной коробочки". Цепи макромолекул, упакованные в такой конфигурации, имеют поры или полости, соответствующие размеру ионного радиуса Са⁺². Гелеобразование идет интенсивно при заполнении пор ионами кальция.

Реологические свойства геля можно изменить в желаемом направлении путем "сшивания" структуры полисахарида, например, с помощью ферментов.

Использование фермента маннуронан - с-5-эпимеразы преобразует D-маннуроновую кислоту в L-галуроновую кислоту на молекулярном уровне (при рН 7 в присутствии ионов кальция). В результате в альгинате происходит значительное увеличение содержания галуроновой кислоты и возрастает прочность геля (табл. 1) [21].

Таблица 1

  Свойства модифицированных альгинатов

Образец	Содержание  галуро-новой кислоты,%	Прочность геля, Н см-2
Природная M.pyrifera	39	4,9
Модифицированная  M.pyrifera	62	6,8
Природная L.digitata	41	4,0
Модифицированная  L.digitata	62	9,2

Альгинат натрия при растворении в воде снижает поверхностное натяжение на границе раздела фаз, т.е. проявляет свойство ПАВ, что предполагает возможность его использование в качестве эмульгатора [9].

Альгинаты не усваиваются организмом человека, но способствуют выводу тяжелых металлов и некоторых других веществ.

Согласно данным экспертного  комитета по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ  альгиновая кислота, альгинат натрия, альгинат кальция и Пропиленгликоль-альгинаты имеют статус пищевой добавки и суточные допустимые дозы для первых трех биополимеров составляют 0-50 мг/кг, для пропиленгликольальгината - 0-25 мг/кг.

Альгинаты применяются в пищевой технологии как студнеобразо-ватели и стабилизаторы в количестве 0,004-7,000%.

Крахмал. Среди природных полимеров в пищевой технологии самыми дешевыми и доступными являются крахмалы. Крахмал - полимер глюкозы с большинством связей между группами, примыкающими к 1-му и 4-му углеродным атомам. При этом образуется линейный полимер амилоза, которая имеет мало или вовсе не имеет боковых цепей (в основном связи 1,4) и разветвленный полимер амилопектин с боковыми цепями, образованными по 10-му и 6-му атомам углерода [17]. Соотношение между амилозой и амилопектином колеблется в пределах от 1:1,5 до 1:4,5 [16].

Сырьем для получения  крахмалов являются картофель, кукуруза, пшеница, тапиока, рис и другие растения. Содержание крахмала зависит от вида сырья. Например, в пшеничной муке его содержится около 70% кукурузной - 85% [16].

Технология получения  крахмала представлена на примере его выделения из картофеля [24]. В растительном сырье крахмал находится в виде зерен, размещенных внутри клеток. Поэтому выделение крахмальных зерен включает разрушение клеточных структур и очистку освободившихся зерен от нерастворимых и растворимых примесей. Чистые клубни картофеля измельчаются на терках или других измельчающих машинах. Полученную кашку обрабатывают на осадительных центрифугах для отделения клеточного сока, являющегося отходами производства. Кашку после центрифугирования промывают водой или жидким крахмальным молоком с целью вымывания зерен крахмала. Промывание в зависимости от условий может быть многократным с дополнительным измельчением кашки. Получаемое после промывания кашки крахмальное молоко поступает на центрифугирование. Сырой крахмал разбавляют водой и направляют на рафинирование в ситовые аппараты с тонкой капроновой сеткой, отделяющие мелкие частицы мезги. Окончательную очистку крахмального молока осуществляют в гидроциклонных станциях. В результате этой операции получают чистый сырой крахмал, который направляют на сушку. Небольшую часть крахмала низкого качества используют для получения крахмала низких сортов или направляют на дополнительную переработку. Выход крахмала зависит от содержания его в сырье, длительности хранения последнего, условий выделения.

 

         Картофель

Мойка

Измельчение

Отделение клеточного сока

Очистка крахмального молока

Обезвоживание крахмала

Крахмал

Рис.5 Технологическая схема производства крахмала.

 

Согласно требованиям  ГОСТ 7699 крахмал картофельный вырабатывают четырех сортов: экстра, высший, первый, второй. Цвет крахмала в зависимости от сорта может быть от белого с кристаллическим блеском до белого с сероватым оттенком, массовая доля влаги 17-20%, золы 0,3-1,0%. При комнатной температуре крахмал, не растворяясь в воде, образует в ней взвеси. Однако при заваривании крахмала горячей водой получают крахмальный клейстер, состоящий из коллоидного раствора амилазы, в котором распределены набухшие частицы амилопектина.

Реологические свойства клейстеризованных растворов крахмала зависят от длины цепей и типа молекул полисахарида, его концентрации, рН среды, условий образования. С повышением температуры и длительности термообработки уменьшается вязкость крахмальных студней. Крахмалы, полученные из разного сырья, имеют различную температуру клейстеризации (°С): картофельный - 65, кукурузный -68, пшеничный - 67,5, рисовый - 72 [16].

Особенностью крахмальных  гелей является кристаллизация растворенных молекул крахмала. Осаждение связано с изменением Линейного расположения молекул, которые вследствие образования водородных связей и вандерваальсового взаимодействия располагаются в правильные параллельные ряды. В конечном счете крахмальный гель теряет непрерывность, и амилоза осаждается в виде нерастворимых хлопьев. Поэтому крахмалы, содержащие много амилозы, проявляют в большей степени склонность к ретроградации. Наиболее устойчивы к ретроградации крахмалы картофеля и маниоки, наименее - кукурузные и пшеничные [17].

Крахмалы, полученные из разного  сырья, сильно различаются по функциональным свойствам, что обеспечивает возможность  выбора того или иного крахмала для  придания пищевым продуктам заданных структурных характеристик. Кроме того, в промышленности находят применение модифицированные крахмалы, полученные из нативных (прежде всего кукурузного) крахмалов. Получают их нагреванием крахмальных золей до полной клейстеризации с последующей сушкой полученного желе на вальцовых сушилках. Для модификации крахмалов может быть применен также и ферментативный метод. Модифицированные крахмалы растворяются в холодной воде, образуя вязкие пасты и гели. Другой способ модифицирования заключается в нагревании крахмала в разбавленных растворах серной или соляной кислот в течение нескольких часов при температуре 49°С [17]. Такая обработка приводит к уменьшению полимерных цепей молекул крахмала, что обусловливает увеличение плотности крахмального желе. По устойчивости прочные гели на основе крахмала, в том числе и на основе модифицированных крахмалов (оксидированных гипохлоритом натрия), получить невозможно. Хотя известно, что линейный компонент крахмала - амилоза при гелеобразовании агрегирует двойные спирали упорядоченной конформации подобно агароиду.

В пищевой промышленности крахмалы рекомендуется использовать в качестве загустителей и водосвязывающих компонентов при условии термической обработки систем.

Термически измененные крахмалы пока еще мало применяются и пищевой промышленности. Имеются только сведения об использовании белых декстринов для придания хлебной корке хорошего блеска.

В пищевой промышленности крахмалы, модифицированные этерификацией и образованием эфирных сочленений, находят многостороннее применение при производстве резиноподобных конфет, защищающих и вяжущих средств. Эфирные мостики повышают механическую прочность зерен, а их устойчивость к действию кислот и нагревании.

Целлюлоза. В пищевой технологии находят применение целлюлоза и ее производные: микрокристаллическая целлюлоза, метилцеллюлоза, карбоксилметилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, гидрокси-пропилметилцеллюлоза, метилэтилцеллюлоза.

Целлюлоза является основным веществом растительных клеток и  составляет от 50 до 70% древесины, 98% хлопка, волокна льна и конопли состоят преимущественно из целлюлозы.

В промышленности целлюлозу получают из древесины культурных растений, трав, семенных волосков.

Чистая целлюлоза не растворяется в воде. Чтобы сделать целлюлозу  растворимой, ее подвергают химической модификации путем введения реакционноспособных групп в гидроксильные группы гигантской молекулы   полисахарида   (метил,   карбоксиметил,   гидроксипропил и др.). Благодаря этому получают продукты разрыхленной структуры. Среди производных целлюлозы наибольшее значение имеют метилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза, которые получают, воздействуя алкилирующими реактивами, например, галоидными алкилами или диалкисульфатами, на алкалицеллюлозу.

Производные целлюлозы используют в качестве диетических волокон при создании сбалансированных продуктов питания. Они являются эффективными загустителями, стабилизаторами, эмульгаторами.

Микрокристаллическая целлюлоза - это частично гидролизованная кислотой целлюлоза. Поэтому она отличается от натуральной целлюлозы укороченными молекулами, отсутствием ассоциативных связей. Микрокристаллическая целлюлоза представляет собой длинные частицы, имеющие форму игл [19].

Источником получения  микрокристаллической целлюлозы могут  быть такие водоросли, как водяной  гиацинт. Препарат, полученный из такого относительно дешевого сырья, по совокупности свойств не уступает коммерческим препаратам микрокристаллической целлюлозы.

Водные дисперсии микрокристаллической целлюлозы гелеподобны при концентрации около 1% Причем с увеличением концентрации дисперсионных систем (около 1-1,5%) псевдопластичность становится более заметной. Кроме того, вязкость систем возрастает во времени, особенно через 18 ч хранения.

Использование микрокристаллической целлюлозы в эмульсиях типа вода-масло  в качестве загустителя позволяет  снизить содержание в них масла до 20%. При этом стабильность и вязкость маложирных эмульсий очень близки таковым эмульсий с содержанием масла 60%, но не содержащих микрокристаллическую целлюлозу.

Для получения эмульсий метилцеллюлозу используют в виде 1,5-2,0%-ных растворов.

В соответствии с Кодексом питания ФАО/ВОЗ для таких производных целлюлозы, как гидроксипропилцеллюлоза, гидроксипропилме-тилцеллюлоза, метилцеллюлоза, метилэтилцеллюлоза, натрийкарбо-ксиметилцеллюлоза, этилцеллюлоза, установлена допустимая суточная норма потребления – до 25 мг/кг массы. Ограничений на применение микрокристаллической и порошкообразной целлюлозы при производстве пищевых продуктов нет.

Гидроколлоиды семян. Из растительных структурообразователсй полисахаридной природы, получаемых из семян, промышленное значение имеют мука из бобов рожкового дерева, мука гуар и мука тара. Данные структурообразователи называют также галактоманнанамм, так как их полисахаридные структуры состоят из маннозных остатков, соединенных между собой связями р-1,4, к части которых присоединены галактозные остатки связями а-1,6.

Муку из бобов рожкового  дерева (мука из цареградского стручка, мука из цератонии) получают, используя плоды дерева Caratonia siligua, произрастающего в странах Средиземноморья. Полисахаридная структура основана на длинных линейных цепях элементов D-маннозы с единой боковой цепью D-галактозы. Соотношение маннозы и галактозы 4:2. Распределение боковых цепей галактозы не упорядочено. Молекулы состоят из "гладких" (незамещенных) и "ворсистых" (густо замещенных) участков, первый из которых лишен боковых цепей галактозы. Мука плодов рожкового дерева плохо растворяется и набухает в холодной воде. Необходимо нагревание до 63°С с целью интенсификации процесса гидратации. Растворы полимера имеют высокую вязкость. При концентрации 2-3% образуется густая, не текучая пастообразная масса (но не гель). Однако небольшое количество соли борной кислоты способствует формированию геля, возможен в обратный процесс при рН менее 7. В пищевой технологии мука из бобов рожкового дерева применяется в основном в качестве загустителя.

Камеди. Камеди вырабатываются некоторыми видами деревьев, растущих в тропиках и субтропиках. В пищевой промышленности используют камеди гуммиарабика (Gum Acacia), трагаканта (Astrogalus gummifer), карайя (Strechlia ucrens) и гатти (Anogeissus Latifolia). Камеди получают путем снятия части коры с деревьев, что приводит к выделению вязкой смолы на поверхности древесины, которая стекает в приготовленные сосуды. Этот процесс длится около двух недель, после чего продукт очищается и поставляется промышленности.