Полисахариды морских растений

Коммерческие препараты этой подгруппы пищевых добавок объединяют полисахариды, выделяемые из красных и бурых морских водорос­лей. В пищевой промышленности широко используются альгинаты, каррагинаны и агароиды.

АГАР-АГАР или АГАР (Е406), является классическим представи­телем класса загустителей, стабилизаторов и гелеобразуюших 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 агар-агара составляет дисахарид агароза, молекула которой построена из D-галактозы и 3, 6-ангидро- L-галактозы.

Свойства агара различаются в зависимости от его происхождения. Обычно агар состоит из смеси агароз, различающихся 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, вида металлов значительно изменяются свойства агар-агара.

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, мясных и рыб­ных студней, желе, пудингов, мороженого, для предотвращения об­разования кристалликов льда, а также при осветлении соков. В Японии в настоящее время производится более 100 видов агар-агара для получения продуктов с заданной консистенцией.

Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам считает допустимой суточную дозу (ДСП) агара для человека 0...50 мг/кг массы тела, что значительно выше той дозы, которая мо­жет поступить в организм с пищевыми продуктами.

АЛЬГИНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ СОЛИ (Е 400, Е 401, Е 402, Е 403, Е404) - загустители, стабилизаторы и гелеобразуюшие веще­ства, получаемые из бурых водорослей. Они представляют собой полисахариды. состоящие из остатков D-маннуроновой и L-гулуроновой кислот. Альгиновые кислоты в воде нерастворимы, 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 значительно увеличивается стойкость по отношению к хелатам. В гели альгината натрия из молочных продуктов можно добавлять различные пищевые добавки, при этом повышается стойкость вкуса, запаха, цвета. Такие смеси легко поддаются термической обработке в условиях высокого давления, не теряют свойств при хранении.

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 % 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.

К агару и агароиду по химической природе близок ФУРЦЕЛЛЕРАН (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 ДСП фурцеллерана - до 75 мг на 1 кг массы тела.

КАРРАГИНАН (Е 407), по химической природе близок к агару и агароиду. Название его происходит от названия ирландского города Каррик. Также его называют «ирландским мхом». Каррагинан вхо­дит в состав красных водорослей, его структура гетерогенна. Разли­чают несколько типов идеальных каррагинанов, обозначаемых гре­ческими буквами «ламбда», «кси», «каппа», «йота», «мю» и «ню». Вид водоросли влияет на тип получаемого из него каррагинана. Их струк­турообразующие свойства, так же как и растворимость в воде, зависят от фракционного состава каррагинанов. Например, очень гидрофиль­ный ламбда-каррагинан, макромолекулы которого могут находиться друг от друга на значительном расстоянии, препятствующем, образова­нию связей, является только загустителем. Макромолекулы каппа- и йота-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.

Каррагинан используется как структурообразователь при про­изводстве плавленых сыров, сгущенного молока, соусов, желе, мус­сов, халварина. ДСП 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.

ХИТОЗАН. Это вещество является производным природного целлюлозоподобного биополимера, относящегося к классу полисахаридов - хитина. Хитин, так же как и целлюлоза, широко распро­странен в природе, в частности он входит в состав опорных тканей и внешнего скелета ракообразных, насекомых, микроорганизмов.
Содержание хитина, например, в панцире краба составляет 25, 9%,
креветки - до 32, 4%, а в тутовом шелкопряде - 44, 2%. Нативный
хитин может быть в виде α -, β - и γ - форм, которые различаются пространственным расположением цепей молекул и присутствием связанной воды. Самой стабильной и широко распространенной в при­роде является хитин γ -формы.

Пути использования хитина и хитозанов определяются их свой­ствами. Причем хитин в силу своей инертности находит меньшее практическое применение, чем хитозан. Химическая реакционная способность хитозана обусловлена наличием в его макромолекулах свободных аминогрупп. Свойство хитозана растворяться в разведен­ных органических и минеральных кислотах с образованием бесцвет­ных вязких растворов позволяет использовать его в пищевой про­мышленности в качестве загустителя. Растворы хитозана способны также образовывать термически устойчивые гели, что обусловлива­ет его применение как студнеобразователя, особенно в производ­стве рыбных консервов определенного ассортимента.

ПОЛИСАХАРИДЫ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖ­ДЕНИЯ. Многие виды микроорганизмов в процессе жизнедеятель­ности выделяют камеди, состоящие в основном из полисахаридов. К ним относятся ксантан (Е 415) и геллан (Е 417).

Ксантан впервые был получен в конце 50-х годов и стал произво­диться в промышленных масштабах с 1964 г. Ксантан образуется в результате брожения культуры Xanthomonas campestris в углеводных растворах, служащих питательной средой для микроорганизмов. Это линейный полисахарид, содержащий большое число боковых трисахаридных цепей. Главная цепь имеет структуру целлюлозы, а бо­ковые образуют два звена D-маннозы и одно звено глюкуроновой кислоты. К ним присоединены ацетильные группы и группы пировиноградной кислоты. Благодаря такой структуре боковых цепей цепь ксантана необычайно прочно защищена от химического и фер­ментативного гидролиза. Молекулярную массу и свойства ксантана можно регулировать, изменяя условия жизнедеятельности микро­организмов. Ксантан растворим в холодной и горячей воде, растворах сахара и молоке.

Применяется ксантан в комбинации с другими гидроколлоида­ми, особенно для получения структуры сгущенных пищевых продук­тов, которые употребляются в холодном виде, в качестве загустителя при производстве соусов, растворимых супов, кетчупа, замороженных продуктов. ДСП ксантана, установленное Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам, - до 10 мг/кг массы тела.

Геллан в отличие от ксантана имеет другие химические свойства. Вязкость геллановой камеди очень низкая при повышенных темпе­ратурах, а при комнатных - чувствительна к соли. В присутствии одно-, двух и трехвалентных ионов геллан дает слабые гели. При нагревании водных растворов геллана до 70 °С, введении соли и по­следующем охлаждении структура гелей упрочняется. Эти свойства обусловили применение геллана в пищевой промышленности в ка­честве загустителя и структурообразователя.

КРАХМАЛ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ КРАХМАЛЫ (Е 1402). Среди природных полимеров в пищевой технологии самыми деше­выми и доступными являются крахмалы. Крахмал - полимер глю­козы с большинством связей по 1-му и 4-му углеродным атомам. При этом образуется линейный полимер амилоза, который не имеет бо­ковых цепей, и разветвленный полимер амилопектин с боковыми цепями, образованными по 10-му и 6-му атомам углерода. Соотно­шение между амилозой и амилопектином у разных крахмалов ко­леблется от 1: 1, 5 до 1: 4, 5.

Сырьем для получения крахмала являются клубни картофеля зерно кукурузы, пшеницы, риса и других растений.

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, известный под назва­нием «клейстер».

Крахмал, его отдельные фракции (амилопектин и амилоза) и про­дукты частичного гидролиза находят применение в пишевой промыш­ленности в качестве загустителей и гелеобразователей при производстве кондитерских и хлебобулочных изделий, а также мороженого.

Модифицированные крахмалы ис­пользуют в хлебопекарной и кондитерской промышленности, в том числе и для получения безбелковых диетических продуктов питания.

Желатин

Желатин является практически единственным гелеобразователем белковой природы, который широко используется в пищевой промышлен­ности. 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.

Желатин хорошо растворяет­ся в горячей воде, а при охлаждении водные растворы образуют гели. Физические свойства гелей различны и зависят от концентрации белка, молекулярной массы полипептидных цепей, температуры, присутствия солей и других реагентов. Прочность и жесткость гелей из желатина пропорциональны концентрации белков и увеличива­ются с ростом молекулярной массы полипептидов. Максимальная прочность геля проявляется в основном при рН 5...10 или в присут­ствии сульфата натрия. Желатин чувствителен к гидролизу протеолитическими ферментами. По этой причине его нельзя применять в сочетании с такими продуктами, как ананасы или папайя, содержа­щими протеазы - бромелин и папаин.

Для отечественной пищевой промышленности желатин выпуска­ют трех марок (13, 11, 10), различающихся по качеству. Лучшим яв­ляется желатин марки 13. Наличие в желатине солей тяжелых метал­лов, посторонних примесей не допускается.

Желатин - естественный компонент пищевых продуктов, поэто­му ограничений по его применению нет. Однако следует учитывать, что продукты, содержащие желатин, могут иметь посторонний, не­свойственный им привкус; кроме того, они в большей степени подвержены микробиологической порче.

Наиболее интересным свойством желатина является образование тер­мически обратимых гелей. В противоположность полисахаридам, пре­образование желатина не зависит от рН и не требует присутствия других реагентов, как например, сахаров, солей или двухвалентных катионов.

В пищевой промышленности желатин используют как загусти­тель, добавляя его в различные композиции в количестве 1, 5...2, 2%. В частности, желатин используют при производстве мясных и рыб­ных продуктов для стабилизации их структуры. В производстве мо­роженого применяют 0, 2...0, 5%-ные растворы желатина, с целью придания гладкости и регулирования размеров кристаллов льда.

КАЗЕИН. Известно, что белки молока представлены в основном казеином (80...83%) и сывороточными белками. Казеин получают путем его осаждения из обезжиренного молока при изоэлектрической точке - рН 4, 6 и температуре 20°С. В зависимости от вида осадителей выпускают солянокислый, молочнокислый, хлорокальциевый и другие виды казеина, различающиеся функциональными свойствами. Однако все виды казеина способны образовывать гели. В пищевой технологии казеин используют как эмульгатор и загуститель для производства майонезных соусов и кондитерских же­лейных изделий.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение понятия «пищевые добавки». Определите их роль в создании продуктов питания. Приведите классификацию пищевых добавок с различными технологическими функциями. Расскажите о рациональной системе цифровой кодификации пищевых добавок с литерой «Е».

2. Что понимают под гигиенической регламентацией пищевых добавок в продуктах питания? Назовите главные условия, выполнение которых обеспечивает безопасность применения пищевых добавок.

3. Дайте классификацию пищевым красителям. Чем объясняется повышеное внимание потребителей и технологов к окраске продуктов питания? Назовите основные натуральные красители. Что представляют собой каротиноиды, хлорофиллы, энокрасители? Какие другие представители натуральных красителей вам известны?

4. Приведите примеры синтетических красителей. Их особенности по сравнению с натуральными красителями. Дайте определение понятно цветорегулирующие материалы. Назовите известных вам представителей этой группы соединений.

5. Перечислите основные группы загустителей и гелеобразователей.

6. Привидите несколько примеров пищевых эмульгаторов, опишите их смежные функции.

7. Какие группы соединений определяют вкус и аромат пищевых продуктов? Какова их роль в технологии продуктов питания? Роль ароматообразующих веществ в оценке пищевой ценности продуктов питания.

8. Дайте определение эфирным маслам. Назовите основных представителей эфирных масел. Какие химические компоненты входят в состав эфирных масел? Дайте определение понятия «пищевые эссенции». В чем отличие натуральных, идентичных натуральным синтетических ароматизаторов? Какие химические компоненты входят в их состав? Какие пищевые добавки относятся к усилителям и модификаторам вкуса? Приведите примеры.

9. Дайте определение понятия «подслащивающие вещества» (подсластители). На какие группы веществ их можно разделить? В чем причина широкого применения интенсивных подсластителей в пищевой технологии? Какие представители интенсивных подсластителей вам известны? Назовите их.

10.Дайте определение понятия «консерванты». Их роль в сохранении пищевого сырья и готовых продуктов. Приведите примеры основных консервантов. Охарактеризуйте их. С чем связана необходимость применения консервантов?

11.Какие добавки применяют для ускорения технологических процессов?

12. Каковы требования к ферментным препаратам, получаемым из генетически модифицированных организмов?

13.Каков спектр воздействия улучшителей на качество хлеба?

14.Для какой цели используют полирующие средства?

15.Как выбирают растворители для применения их в пищеовм производстве?

Тесты

1. Дайте определение понятия «пищевые добавки».

а) Пищевые добавки – химические вещества и природные соединения, сами по себе не употребляемые как пищевой продукт или обычный компонент пищи. Они преднамеренно добавляются в пищевые системы по технологическим соображениям на различных этапах производства, хранения, транспортировки готовых продуктов с целью увеличения стойкости продукта к различным видам порчи, сохранение структуры и внешнего вида продукта или намеренного измерения органолептических свойств.

б) Пищевые добавки – группы веществ природного или искусственного происхождения, используемых для усовершенствования технологии, получение продуктов специализированного назначения.

в) Пищевые добавки – это природные или синтезированные вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты с целью придания им заданных свойств и не употребляемые сами по себе в качестве пищевых продуктов или обычных компонентов пищи.

г) Пищевые добавки – группа веществ природного или искусственного происхождения, повышающих пищевую ценность продуктов (витамины, микроэлементы и т.д.).

2. Приведите общую классификацию пищевых добавок в соответствии с различным технологическим предназначением.

а) Кислоты; регуляторы кислотности; вещества, препятствующие слеживанию и комкованию; пеногасители; антиокислители; наполнители; красители; эмульгаторы; усилители вкуса и запаха; гелеобразователи; консерванты, подсластители;

б) Пищевые добавки, улучшающие внешний вид пищевых продуктов. Пищевые добавки, предотвращающие микробную или окислительную порчу продуктов и увеличивающие сроки хранения. Пищевые добавки, регулирующие консистенцию и формирующие текстуру. Пищевые добавки, регулирующие вкус продукта.

в) Е 100 и далее – красители; Е 200 и далее – консерванты; Е 300 и далее – антиоксиданты; Е 400 и далее - стабилизаторы консистенции; Е 450 и далее – эмульгаторы; Е 500 и далее – регуляторы кислотности; Е 600 и далее – усилители вкуса и аромата; Е 900 и далее – антифламинги и улучшители хлеба.

г) Ускорители технологических процессов. Фиксаторы миоглобина. Улучшители качества хлеба. Полирующие средства. Детергенты, моющие и дезинфицирующие средства. Растворители. Осветлители и комплексообразующие вещества.

3. Что входит в понятие «Пищевые добавки, регулирующие вкус продукта»?

а)Ароматизаторы натуральные, ароматизаторы идентичные натуральным, ароматизаторы синтетические.

б) Подсластители натуральные, подсластители идентичные натуральным, подсластители синтетические.

в) Ароматизаторы, вкусовые добавки, подслатители, кислоты и регуляторы кислотности.

г) Эфирные масла, эссенция, заменители сахара.

4. Что входит в понятия «Пищевые добавки, регулирующие консистенцию и формирующие текстуру продукта»?

а) Модифицированные крахмалы, пектины, агары, альгинаты.

б) Поверхностно-активные вещества ионогенные и неионогенные.

в) Низкоэтерифицированные пектины, высокоэтерифицированные пектины.

г) Загустители, гелеобразователи, стабилизаторы, эмульгаторы, разжижители, пенообразователи.

5. Что входит в понятие «Пищевые добавки, повышающие сохранность продуктов питания»?

а) Сорбиновая кислота, сорбаты, бензойная кислота, бензоаты.

б) Консерванты, антиоксиданты, влагоудерживающие агенты, плекообразователи.

в) Стабилизаторы, улучшители, ингибиторы.

г) Токоферолы, каротиноиды, аскорбиновая кислота.

Т.В. Шленская, Чичева-Филатова Л.В., Тырсин Ю.А.

Пищевые и биологически активные добавки. Часть 1.

Учебно-практическое пособие

Подписано к печати:

Тираж:

Заказ №