Загустители — вещества, увеличивающие вязкость пищевых продуктов, т.е. загущающие их. Гелеобразователями (желеобразователями) называются вещества, способные в определённых условиях образовывать желе (гели) — структурированные дисперсные системы. Загустители и гелеобразователи позволяют получать пищевые продукты с нужной консистенцией, улучшают и сохраняют структуру продуктов, оказывая при этом положительное влияние на вкусовое восприятие. Благодаря способности связывать воду загустители и гелеобразователи стабилизируют дисперсные системы: суспензии, эмульсии, пены. Они почти всегда одновременно выполняют другие технологические функции: стабилизаторов и влагоудерживающих агентов.
Чёткое разграничение между гелеобразователями и загyстителями не всегда возможно. Есть вещества, обладающие в разной степени свойствами и гелеобразователя, и загустителя. Некоторые загустители в определённых условиях могут образовывать прочные эластичные гели.
Общие сведения
Загустители и гелеобразователи по химической природе представляют собой линейные или разветвлённые полимерные цепи с гидрофильными группами, которые вступают в физическое взаимодействие с имеющейся в продукте водой. За исключением микробных полисахаридов — ксантана Е 415 и геллановой камеди Е 418, а также желатина (животный белок) — гелеобразователи и загустители являются углеводами (полисахаридами) растительного происхождения, растительными гидроколлоидами. Их получают из наземных растений или водорослей. Из бурых водорослей получают альгиновую кислоту Е 400 и её соли Е 401. 404. Наиболее популярные гелеобразователи — агар (агар-агар) Е 406 и каррагинан (в том числе фурцеллоран) Е 407 — получают из красных морских водорослей, а пектин Е 440 — чаще всего из яблок и цитрусовых. Полисахариды, полученные из растений, подразделяют на защитные коллоиды, выделяемые растением при повреждениях (экссудаты, смолы), и муку семян (резервные полисахариды растений). К смолам относятся: арабиногалактан Е 409, трагакант Е 413, гуммиарабик Е 414, камедь карайи Е 416, камедь гхатти Е 419. К резервным полисахаридам — мука семян рожкового дерева Е 410, овсяная камедь Е 411, гуаровая камедь Е 412 и камедь тары Е 417.
По химическому строению гидроколлоиды подразделяют на три группы: кислые полисахариды с остатками уроновой кислоты, кислые полисахариды с остатками серной кислоты и нейтральные полисахариды. В качестве загустителей применяются кислые гидроколлоиды с остатками уроновой кислоты (например, трагакант Е 413 и гуммиарабик Е 414), а также нейтральные соединения (например, камедь бобов рожкового дерева Е 410 и гуар Е 412). Кислые полисахариды с остатками серной кислоты применяются в качестве гелеобразователей (например, агар Е 406 и каррагинан Е 407).
Эффективность действия гидроколлоидов определяется не только структурными особенностями их молекул (длиной цепи, степенью разветвления, природой мономерных звеньев и функциональных групп и их расположением в молекуле, наличием гликозидных связей), но и составом пищевого продукта, способом его получения и условиями хранения. На растворение и диспергирование гидроколлоидов влияют размер и форма их частиц, удельная поверхность, гранулометрический состав. Большое значение имеет способ приготовления раствора (дисперсии): интенсивность и время перемешивания, температура, значение рН, присутствие электролитов, минеральных веществ и гидратируемых веществ (например, сахара), возможность образования комплексов с другими имеющимися в системе соединениями, процессы распада, вызываемые ферментами или микроорганизмами. Есть загустители, которые могут образовывать ассоциаты с другими высокомолекулярными компонентами пищевого продукта, что вызывает заметное возрастание вязкости.
Поведение нейтральных полисахаридов, в отличие от полиэлектролитов, практически не зависит от изменения рН среды и концентрации соли.
Наиболее часто встречается следующий механизм загущения. Молекулы загустителя свёрнуты в клубки. Попадая вводу или в среду, содержащую свободную воду (например, в напиток или в смесь для мороженого), клубок молекулы загустителя благодаря сольватации раскручивается, подвижность молекул воды ограничивается, а вязкость раствора возрастает.
Свойства загустителей, особенно нейтральных полисахаридов, можно менять путём физической (например, термической) обработки или путём химической модификации (например, введением в молекулу нейтральных или ионных заместителей). Путём химической или физической модификации крахмала можно добиться: понижения или повышения температуры его клейстеризации; понижения или повышения вязкости клейстера; повышения растворимости в холодной воде; появления эмульгирующих свойств; снижения склонности к ретроградации; устойчивости к синерезису, кислотам, высоким температурам, циклам оттаивания-замораживания. При этом получают разные виды модифицированных крахмалов (Е 1400. 1405, Е 1410. 1414, Е 1420. 1423, Е 1440, Е 1442, Е 1443, Е 1450). К модифицированным полисахаридам относят сложные эфиры целлюлозы Е 461. 467.
Гели (желе) представляют собой дисперсные системы, по крайней мере двухкомпонентные, состоящие из дисперсной фазы, распределённой в дисперсионной среде. Дисперсионной средой является жидкость. В пищевых системах это обычно вода, и поэтому гель носит название гидрогеля. Дисперсной фазой является гелеобразователь, полимерные цепи которого образуют поперечно сшитую сетку и не обладают той подвижностью, которая есть у молекул загустителя в высоковязких растворах. Вода в такой системе физически связана и тоже теряет подвижность. Следствием этого является изменение консистенции пищевого продукта. Структура и прочность пищевых гелей, полученных с использованием разных гелеобразователей, могут сильно различаться.
Гель практически является закреплённой формой коллоидного раствора (золя). Для превращения золя в гель необходимо, чтобы между распределёнными в жидкости молекулами начали действовать силы, вызывающие межмолекулярную сшивку. Этого можно добиться разными способами: снижением количества растворителя за счёт испарения; понижением растворимости распределённого вещества за счёт химического взаимодействия; добавкой веществ, способствующих образованию связей и поперечной сшивке; изменением температуры и регулированием величины рН.
Начало желирования сопровождается замедлением броуновского движения частиц дисперсной фазы (возрастанием вязкости), их гидратацией и образованием полимерной сетки. Способность полимеров образовывать полимерную сетку зависит от длины и числа линейно ориентированных участков их молекул, а также наличия боковых цепей, создающих стерические затруднения при межмолекулярном взаимодействии. Механизмы образования гелей могут сильно различаться, в настоящее время выделяют три основных механизма сахарокислотный (высокоэтерифицированные пектины), модель «яичной упаковки» (например, низкоэтерифицированные пектины) и модель двойных спиралей (например, агар).
Источник
Загустители и гелеобразователи
Загустители — вещества, увеличивающие вязкость пищевых продуктов, то есть загущающие их. Гелеобразователями (желеобразователями) называются вещества, способные в определенных условиях образовывать желе (гели) — структурированные дисперсные системы. Загустители и гелеобразователи позволяют получать пищевые продукты с нужной консистенцией, улучшают и сохраняют структуру продуктов, оказывая при этом положительное влияние на вкусовое восприятие. Благодаря способности связывать воду загустители и гелеобразователи стабилизируют дисперсные системы: суспензии, эмульсии, пены. Они почти всегда одновременно выполняют другие технологические функции: стабилизаторов и влагоудерживающих агентов. Кроме того, они относятся к пищевым волокнам. Четкое разграничение между гелеобразователями и загустителями не всегда возможно. Есть вещества, обладающие в разной степени свойствами и гелеобразователя, и загустителя. Некоторые загустители в определенных условиях могут образовывать прочные эластичные гели.
Общие сведения Загустители и гелеобразователи по химической природе представляют собой линейные или разветвленные полимерные цепи с гидрофильными группами, которые вступают в физическое взаимодействие с имеющейся в продукте водой. За исключением микробных полисахаридов — ксантана Е 415 и геллановой камеди Е 418, а также желатина (животный белок) — гелеобразователи и загустители являются углеводами (полисахаридами) растительного происхождения, растительными гидроколлоидами. Их получают из наземных растений или водорослей. Из бурых водорослей получают альгиновую кислоту Е 400 и ее соли Е 401. 404. Наиболее популярные гелеобразователи — агар (агар-агар) Е 406 и каррагинан (в том числе фурцеллеран) Е 407 — получают из красных морских водорослей, а пектин Е 440 — чаще всего из яблок и цитрусовых. Полисахариды, полученные из растений, подразделяют на защитные коллоиды, выделяемые растением при повреждениях (экссудаты, смолы), и муку семян (резервные полисахариды растений). К смолам относятся арабиногалактан Е 409, трагакант Е 413, гуммиарабик Е 414, камедь карайи Е 416, камедь гхатти Е 419; к резервным полисахаридам — мука семян рожкового дерева Е 410, овсяная камедь Е 411, гуаровая камедь Е 412 и камедь тары Е 417. По химическому строению гидроколлоиды подразделяют на три группы: кислые полисахариды с остатками уроновой кислоты, кислые полисахариды с остатками серной кислоты и нейтральные полисахариды. В качестве загустителей применяются кислые гидроколлоиды с остатками уроновои кислоты (например, трагакант Е 413 и гуммиарабик Е 414), а также нейтральные соединения (например, камедь бобов рожкового дерева Е 410 и гуар Е 412). Кислые полисахариды с остатками серной кислоты применяются в качестве гелеобразователей (например, агар Е 406 и каррагинан Е 407). Эффективность действия гидроколлоидов определяется не только структурными особенностями их молекул (длиной цепи, степенью разветвления, природой мономерных звеньев и функциональных групп и их расположением в молекуле, наличием гликозидных связей), но и составом пищевого продукта, способом его получения и условиями хранения. На растворение и диспергирование гидроколлоидов влияют размер и форма их частиц, удельная поверхность, гранулометрический состав. Большое значение имеет способ приготовления раствора (дисперсии): интенсивность и время перемешивания, температура, значение рН, присутствие электролитов, минеральных веществ и гидратируемых веществ (например, сахара), возможность образования комплексов с другими имеющимися в системе соединениями, процессы распада, вызываемые ферментами или микроорганизмами. Есть загустители, которые могут образовывать ассоциаты с другими высокомолекулярными компонентами пищевого продукта, что вызывает заметное возрастание вязкости. Поведение нейтральных полисахаридов, в отличие от полиэлектролитов, практически не зависит от изменения рН среды и концентрации соли. Наиболее часто встречается следующий механизм загущения. Молекулы загустителя свернуты в клубки. Попадая в воду или в среду, содержащую свободную воду (например, в напиток или в смесь для мороженого), клубок молекулы загустителя благодаря сольватации раскручивается, подвижность молекул воды ограничивается, а вязкость раствора возрастает (табл. 7).
Таблица 7.Вязкость растворов популярных загустителей (вязкость воды ≈1 сПз)
Загуститель
Вязкость 1 %-ого водного раствора, сПз
Камедь плодов рожкового дерева
Карбоксиметилцеллюлоза (на триевая соль)
Свойства загустителей, особенно нейтральных полисахаридов, можно менять путем физической (например, термической) обработки или путем химической модификации (например, введением в молекулу нейтральных или ионных заместителей). Путем химической или физической модификации крахмала можно добиться: понижения или повышения температуры его клейстеризации; понижения или повышения вязкости клейстера; повышения растворимости в холодной воде; появления эмульгирующих свойств; снижения склонности к ретроградации; устойчивости к синерезису, кислотам, высоким температурам, циклам оттаивания-замораживания. При этом получают разные виды модифицированных крахмалов (Е 1400. 1405, Е 1410. 1414, Е 1420. 1423, Е 1440, Е 1442, Е 1443, Е 1450, Е 1451). К модифицированным полисахаридам относят сложные эфиры целлюлозы Е 461. 467. Гели (желе) представляют собой дисперсные системы, по крайней мере двухкомпонентные, состоящие из дисперсной фазы, распределенной в дисперсионной среде. Дисперсионной средой является жидкость. В пищевых системах это обычно вода, и поэтому гель носит название гидрогеля. Дисперсной фазой является гелеобразователь, полимерные цепи которого образуют поперечно сшитую сетку и не обладают той подвижностью, которая есть у молекул загустителя в высоковязких растворах. Вода в такой системе физически связана и тоже теряет подвижность. Следствием этого является изменение консистенции пищевого продукта. Структура и прочность пищевых гелей, полученных с использованием разных гелеобразователей, могут сильно различаться. Гель практически является закрепленной формой коллоидного раствора (золя). Для превращения золя в гель необходимо, чтобы между распределенными в жидкости молекулами начали действовать силы, вызывающие межмолекулярную сшивку. Этого можно добиться разными способами: снижением количества растворителя за счет испарения; понижением растворимости распределенного вещества за счет химического взаимодействия; добавкой веществ, способствующих образованию связей и поперечной сшивке; изменением температуры и регулированием величины рН. Начало желирования сопровождается замедлением броуновского движения частиц дисперсной фазы (возрастанием вязкости), их гидратацией и образованием полимерной сетки. Способность полимеров образовывать полимерную сетку зависит от длины и числа линейно ориентированных участков их молекул, а также наличия боковых цепей, создающих стерические затруднения при межмолекулярном взаимодействии. Механизмы образования гелей могут сильно различаться; в настоящее время выделяют три основных механизма: сахарокислотный (высокоэтерифицированные пектины), модель «яичной упаковки» (например, низкоэтерифицированные пектины) и модель двойных спиралей (например, агар).
Товарные формы и применение Загустители и гелеобразователи выпускаются в виде порошков, стандартизованных с помощью инертных наполнителей (чаще всего сахара) по вязкости 1 %-ного раствора (например, гуаровая камедь) или по прочности стандартного геля (например, агары, желатины, пектины). Загустители и гелеобразователи обычно используют в виде водных растворов или вносят в водную фазу пищевого продукта, поскольку непременным условием их действия является растворение в холодной воде или диспергирование в холодной воде с последующим растворением в горячей. При растворении или диспергировании могут образовываться комки, что вызывается высокой влагоудерживающей способностью загустителей и гелеобразователей. Для предотвращения комкования рекомендуется перед растворением (диспергированием) смешать добавку с 7. 10-ти кратным количеством рецептурного количества сахара-песка или других сухих компонентов. Не рекомендуется готовить водные растворы загустителей и гелеобразователей заранее. Водные растворы гидроколлоидов являются исключительно благоприятной средой для развития микроорганизмов. Не случайно питательными средами в микробиологии являются агаровые и желатиновые студни. При совместном использовании двух и более загустителей возможно проявление синергического эффекта: смеси загущают сильнее, чем можно было бы ожидать от суммарного действия компонентов. Это проявляется, например, при смешении ксантана с гуаровой камедью или с камедью рожкового дерева. В последнем случае возможно даже гелеобразование. Комбинации загустителей, проявляющие синергизм в повышении вязкости:
Синергический эффект повышения вязкости может быть достигнут также при комбинировании загустителей с некоторыми биополимерами белковой природы, особенно часто он наблюдается с белками молока (например, каррагинаны). При комбинировании загустителей с гелеобразователями, а также гелеобразователей друг с другом тоже возможно проявление эффекта синергизма (взаимного усиления). Поэтому в пищевой промышленности всего мира такое широкое применение находят смеси загустителей и гелеобразователей. Чаще всего их называют стабилизаторами, стабилизационными системами или стабилизаторами-загустителями. Если же в их состав входят эмульгаторы, то смеси носят название стабилизаторов-эмульгаторов. До сих пор эти виды комплексных пищевых добавок были представлены только зарубежными торговыми марками (Grindsted, Palsgaard, Cremodan и др.), однако сейчас появились стабилизаторы и стабилизаторы-эмульгаторы российского производства (например, Стабилан). Загустители и гелеобразователи, как правило, являются достаточно эффективными стабилизаторами замутнения, сохраняя во взвешенном состоянии мелкодисперсные частицы замутненных жидкостей: соков, шоколадного молока, замутненных прохладительных напитков. Стабилизирующее действие гидроколлоидов на замутненные жидкости может быть различным. Большинство гидроколлоидов увеличивают вязкость жидкой фазы, тем самым затрудняя перемещение по ней частичек мути. Растительные камеди (например, гуммиарабик) предотвращают осаждение и всплывание на поверхность частичек мути, не увеличивая заметно вязкость напитка. Стабилизирующее действие кислого полисахарида карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) на фруктовый сок с мякотью основано на нейтрализации образующимися при диссоциации отрицательно заряженными молекулами КМЦ положительного заряда поверхности замутняющих частиц. Таким образом сокращается возможное взаимодействие между заряженными частицами замутнителя, способное вызвать флокуляцию. Пектин, подобно другим загустителям, увеличивет вязкость замутненных напитков (например, овощных соков), а также, обладая собственным отрицательным зарядом, нейтрализует, подобно КМЦ, положительный заряд на поверхности замутняющих частиц. Все это вместе очень эффективно предотвращает распад суспензии. Гидроколлоиды используются для повышения пеностойкости ряда продуктов, например, аналогов взбитых сливок, пива, низкожирных пен. Чем больше пена содержит свободной воды, тем меньше ее стойкость. Снизить количество свободной воды можно, добавив загустители или гелеобразователи. Если в процессе производства работают с горячей водой, используют преимущественно гелеобразователи, желирующие при нагревании (агар, каррагинан или желатин). Если же используется холодная вода, следует применять растворимые в холодной воде вещества (например, карбоксиметилцеллюлозу). Добавка гидроколлоидов составляет, как правило, 0,1. 0,6 %. Гидроколлоиды (например, КМЦ) благодаря своей способности связывать воду могут регулировать ее активность (aw) в пищевых продуктах, то есть выполнять функцию влагоудерживающих агентов, предохраняя продукты от высыхания, а также ухудшая условия существования микроорганизмов. И то и другое способствует увеличению сроков годности пищевых продуктов. Несмотря на такое многообразие технологических функций, основное действие загустителей и гелеобразователей — загущение и образование гелей. Желатины образуют легкоплавкие гели, которые плавятся уже во рту. Варьируя марку и количество желатина, можно получить пастообразный, мягкий желированный или резиноподобный продукт. Образование геля начинается при температуре ниже 30 oС, а уже при 32. 35 °С гель обратимо плавится. Прочность его зависит от рН среды, достигая максимума в интервале рН от 5,5 до 11,0. Добавка солей может полностью предотвратить образование геля. Желатин используется в производстве мясных и рыбных продуктов (студни, консервы), глазурей, десертов, кондитерских (мармеладно-пастильных) изделий. Как правило, желатин сначала замачивают в воде в течение 35. 40 мин для набухания, затем разогревают до температуры 65. 70 oС. Приготовленный таким образом желатиновый раствор используется в пищевом производстве. Обычная дозировка желатина составляет 2. 10%. Перед использованием желатин необходимо растворить в воде. Обычно для растворения на 1 часть желатина берут 10 частей воды.
Наиболее популярны следующие методы растворения желатина:1. С предварительным набуханием в холодной воде. Существует две разновидности этого метода, обе они требуют достаточно много времени, зато получаемые растворы не содержат воздуха:
желатин набухает в холодной воде в течение определенного промежутка времени (20. 40 мин), зависящего от размера его частиц; набухшие частицы затем гидратируют при перемешивании и нагревании до 60. 70 °С в емкости с рубашкой и мешалкой;
желатин набухает в холодной воде, затем добавляется в теплую жидкость, например, в сахарный сироп, в котором полностью гидратируется.
2. С приготовлением растворов в горячей воде. Растворение в горячей воде позволяет быстро получить растворы желатина высокой концентрации. Желатин добавляют в воду с температурой 90 °С в воронку жидкости, получающуюся при интенсивном перемешивании. По окончании диспергирования скорость перемешивания следует снизить, чтобы избежать захвата воздуха. Для этой цели рекомендуется использовать мешалки с двумя скоростями. Если захват воздуха все-таки произошел, выдерживание раствора при 60 °С позволит пузырькам уйти и раствор станет прозрачным. Для приготовления концентрированных растворов следует использовать желатин с крупным размером зерен, так как они легко диспергируются, не образуя комков. Для достижения быстрой гидратации при приготовлении растворов с высокой концентрацией желатина температура используемой воды должна быть 75. 95 °С. Можно работать и при более низких температурах (60. 75 °С), но при этом значительно возрастет время гидратации частиц желатина.
Независимо от выбранного метода растворения желатина, необходимо соблюдать следующие правила работы с ним:
Во избежание значительного термического гидролиза не следует кипятить растворы желатина.
Во избежание образования комков не следует добавлять воду в желатин, только желатин в воду.
Во избежание ненужного гидролиза не следует растворять желатин в присутствии кислот и фруктовых соков.
После растворения желатина необходимо удостовериться в том, что этот процесс прошел полностью. В противном случае концентрация желатина в конечном продукте будет ниже требуемой, и нужный эффект не будет достигнут.
В продаже встречаются желатины двух типов — А и В. Желатины типа А получают кислотной обработкой коллагена свиных шкур. Желатины типа В получают щелочной обработкой костей крупного рогатого скота. При равной с желатинами типа В желирующей способности, желатины типа А имеют меньшую вязкость и лучшую формоудерживающую способность. Высокоэтерифицированный пектин (0,3. 0,5%-ный раствор) в кислых растворах при содержании сухих веществ 55…80 % и охлаждении медленно (20. 120 мин) образует прозрачный неплавкий гель с блестящим изломом. Высокоэтерифицированный пектин применяется в производстве кондитерских желейных и пастельных изделий, для стабилизации кисломолочных напитков. Растворимость высокоэтерифицированного пектина возрастает с увеличением степени этерификации и уменьшением длины цепи. Прочность пектинового геля, независимо от вида пектина, возрастает с увеличением концентрации пектина и степени полимеризации. В зависимости от скорости и температуры начала желирования высокоэтерифицированные пектины делятся на две группы — быстро и медленно желирующие. Быстро желирующие пектины имеют более высокую степень этерификации и желируют при более высоких значениях рН. Наиболее благоприятная область рН для быстро желирующих пектинов от 3,0 до 3,4, для медленно желирующих — от 2,8 до 3,2. Полностью этерифицированный пектин может желировать без добавления кислоты, только с сахаром. Быстро желирующие пектины применяются в производстве варенья, особенно при температуре разлива выше 85 оС. Они гарантируют равномерное распределение фруктов по всему объему варенья. Медленно желирующие пектины преимущественно используются в производстве фруктовых желе и мармеладов. Пектины рекомендуется вносить в продукт в смеси с сахаром (на 1 часть пектина 7. 10 частей сахара-песка). Эту смесь вносят в кипящую воду при перемешивании и кипятят примерно 2 мин. Затем вносят оставшееся рецептурное количество сахара-песка и далее ведут процесс в соответствии с действующей технологической инструкцией. Изменением количества сахара и величины рН можно добиться ускорения процесса желирования. Наоборот, замедлить желирование позволяет использование буферных солей-ретардаторов. Ретардаторами являются, как правило, соли одновалентных катионов (например, ионов К+) и молочной, винной, лимонной или фосфорной кислот. Катионы мешают пектиновым цепочкам сблизиться для образования геля. Результатом является увеличение времени желирования и понижение его температуры. Кроме того, буферные соли повышают рН перед дозировкой кислоты, что помогает предотвратить преждевременное желирование. Степень этих изменений можно регулировать концентрацией буферных солей, хотя слишком высокая дозировка солей может отрицательно сказаться на вкусе и прочности геля. Низкоэтерифицированный, то есть сильно ионогенный, пектин (0,5. 1,5 %-ный раствор) в Са2+-содержаших растворах при охлаждении образует почти прозрачный, плавящийся гель. Скорость желирования и прочность геля зависят от ионов, образующих комплексы с Са2+ (цитраты, фосфаты), от значения рН и концентрации сахара. Низкоэтерифицированные и амидированные пектины применяются обычно в качестве загустителя и стабилизатора консистенции в производстве кисломолочных продуктов, фруктовых консервов, йогуртов, молочных десертов, напитков, кетчупов. Пектин позволяет получать термостабильные фруктовые начинки, не растекающиеся при выпечке, а также наппаж (глянец для выпечных изделий). Агар является эффективным гелеобразователем. Его гелеобразующая способность примерно в 10 раз выше, чем у желатина. Уже 0,85 %-ный водный раствор агара образует при охлаждении стабильный, стойкий к надрезу гель, обладающий стекловидным изломом. Этот гель плавится лишь при 80 °С, что дает ему преимущество по сравнению с желатином при использовании для покрытий и заливок в консервах, особенно мясных. Зефир, пастила, мармелад, фрукты в желе, жевательная резинка благодаря 1. 2 % агара приобретают свои специфические свойства. Здесь агар часто комбинируют с другими гелеобразователями и загустителями. Агар нерастворим в холодной воде, поэтому для получения водного раствора агара его кипятят с водой. Применение российского и импортного агаров несколько различается. Российский агар обычно представляет собой коричневатые пластинки или крупинки, которые необходимо подвергнуть операциям замачивания, промывки и набухания для удаления дурнопахнущих и красящих веществ, а также для ускорения растворения. Для промывки и набухания воздушно-сухой агар взвешивают порциями по 500 г в мешочки из бязи или марли (в два слоя) и помещают в ванну с проточной водой при температуре 15. 25 °С на 1. 3 ч. Продолжительность замочки зависит от степени окрашенности агара и температуры воды. По окончании замочки и набухания мешочки с агаром вынимают из ванны и в течение 15. 30 мин дают воде стечь. Затем агар добавляют в воду и кипятят до полного растворения. Импортный агар обычно представляет собой порошок без постороннего запаха и остаточных красящих веществ. Он не требует предварительной промывки, но рекомендуется подвергнуть его предварительной операции набухания (в течение 20. 40 мин в воде температурой 10. 25 °С). Это улучшит его растворимость и характеристики геля. Сухой или, лучше, предварительно набухший агар добавляется в воду и после 1 . 5-минутного кипячения образует раствор. При варке агаро-сахаро-паточного сиропа сначала загружают воду, затем набухший агар и растворяют его при кипячении в воде. После полного растворения агара (обычно достаточно кипятить его в течение 1 мин) загружают сахар-песок, по окончании растворения которого загружают патоку. Если изменить последовательность внесения компонентов в агаро-сахаро-паточный сироп, то есть сначала варить сахарный сироп, а потом добавить агар, время кипячения агаро-сахарного сиропа во избежание снижения прочности геля следует увеличить до 15. 30 мин. Существуют некоторые виды импортных агаров, которые можно подвергать тепловой обработке при уваривании не более 10 мин. Для таких агаров порядок внесения компонентов при варке агаро-сахаро-паточного сиропа меняется: сначала варят сахарный сироп, затем вносят агар, кипятя агаро-сахарный сироп не более 10 мин, затем патоку. Агары российского производства отличаются от большинства импортных заметно меньшим пенообразованием. Из-за этого переход с российских агаров на импортные может существенно увеличивать время варки агаро-сахаро-паточного сиропа в варочных котлах. Агары разных производителей могут различаться по кислотостойкости. Недостаточная кислотостойкость ограничивает применение агара в производстве пластовых мармеладов (длительное время контакта с кислотой) и мармеладов типа «лимонные дольки» (высокая концентрация кислоты). Причиной широкого применения каррагинана является его способность загущать практически любые пищевые продукты и образовывать прозрачный плавящийся гель. Качество этого геля можно существенно менять с помощью других полисахаридов, в особенности, добавлением камеди рожкового дерева. В зависимости от особенностей химического строения различают ί- (йота), κ- (каппа) и λ- (лямбда) каррагинаны. При применении очень важно соотношение этих трех типов каррагинана, количество других типов незначительно. Они по-разному ведут себя в различных растворителях. κ-Каррагинан желирует только в присутствии ионов К+, образуя хрупкие неустойчивые гели. λ.-Каррагинан самостоятельно не желирует. ί-Каррагинан в присутствии ионов Са2+ образует прочные эластичные гели, не склонные к синерезису и устойчивые к циклам замораживания — оттаивания. Каррагинаны проявляют эффект синергического усиления казеинового геля: одна и та же прочность геля достигается в молочной среде при концентрации каррагинана в 10 раз меньшей, чем в водной. κ-Каррагинан и ί-каррагинан образуют гели с молоком при концентрации 0,02. 0,2 %. Даже λ-каррагинан образует с молоком слабые гели. Каррагинан и фурцеллеран используют для формирования консистенции овощных и фруктовых консервов, плавленых сыров, творожных изделий, сливок, мороженого, соусов, кисломолочных и мясных продуктов, концентрированного молока, маргаринов. Обычная дозировка — 5. 10 г/кг продукта. В молочных продуктах предпочтительнее использовать каппа- и йота-каррагинан, в соусах — лямбда-каррагинан. На российском рынке представлен также так называемый эстагар. Производится он в Эстонии по ОСТ 15-94-75 из водоросли Furcellaria Lumbricalis. Производители называют его агаром из морской водоросли фурцеллярии, хотя по принятой в мире классификации это фурцеллеран, одна из разновидностей каррагинана. Так же как агар и каррагинан, эстагар может применяться в производстве мармеладо-пастильных изделий. Прочность студня, содержащего 1,25 % эстагара и 70 % сахара, не менее 1000 г по Валенту (на практике обычно 1200). Учитывая, что прочность стандартного студня, содержащего 0,85 % агара 900 и 70 % сахара, не менее 2600 г по Валенту, дозировка эстагара намного превышает дозировку агара для получения кондитерских изделий той же прочности. Тем не менее в ряде случаев использование эстагара может быть предпочтительным, тем более что время желирования студней из эстагара меньше времени желирования студней из агара. Альгиновая кислота и ее соли (альгинаты) используются в качестве загустителей и гелеобразователей в плавленом сыре, твороге, мясо- и рыбопродуктах, майонезах, соусах, мороженом и других десертах в количестве 2. 10 г/кг; в кондитерских изделиях в количестве 5. 30 г/кг. Пропиленгликольальгинат применяется в качестве загустителя и эмульгатора в производстве десертов, начинок, мороженого, сахарных кондитерских изделий, сдобы, соусов, жевательной резинки в количестве нескольких грамм на 1 кг. В количестве нескольких десятых грамма на литр напитка пропиленгликольальгинат не только загущает, но и стабилизирует пену. Например, добавление пропиленгликольальгината в пиво за 2. 3 дня до фильтрации в количестве 50. 500 мг/л резко улучшает пенообразующую способность пива. Наиболее популярными загустителями являются камедь бобов рожкового дерева Е 410, гуаровая камедь (гуар) Е 412 и ксантановая камедь (ксантан) Е 415. Камедь рожкового дерева (Е 410) широко используется в качестве загустителя благодаря тому, что на нее не влияют кислоты, соли и нагревание (как и на гуаран). При смешении с ксантаном, каррагинаном, гелланом, агаром или альгинатом камедь бобов рожкового дерева усиливает желирующее действие последних. Основной областью использования камеди рожкового дерева является производство плавленых сыров (4. 6 г/кг), мороженого и молочных продуктов (5. 10 г/кг), фруктовых и овощных консервов (3. 10 г/кг). Она может добавляться в тесто для сохранения свежести хлебобулочных изделий в количестве 1. 5 г/кг. Высокая степень разветвления молекулы обеспечивает хорошую растворимость гуаровой камеди (Е 412) даже в холодной воде. Однопроцентный раствор камеди обладает псевдопластическими и тиксотропными свойствами, имеет вязкость 3000. 7000 сПз, которая почти не изменяется при добавлении солей и кислот. Гуаровая камедь используется для загущения и стабилизации соусов, майонезов, кетчупов, мороженого (в количестве до 1,0 %), может использоваться для сохранения свежести хлебобулочных изделий (в количестве 0,2. 0,5 %). Вместо гуара и камеди рожкового дерева может использоваться камедь тары. Ксантановая камедь (Е 415) является очень сильным загустителем, чье действие совершенно не зависит от кислот, солей, нагрева и механического воздействия. При взаимодействии с другими загустителями, особенно с камедью рожкового дерева, ксантан образует тиксотропные, плавящиеся при 80. 90 °С, гели. Благодаря химической стабильности и независимости от внешних воздействий, ксантан особенно пригоден для загущения и/или желирования сильнокислых и солесодержащих продуктов. Он оказывает хорошее стабилизирующее действие на эмульсии, суспензии и пены. В майонезах, соусах, молочных продуктах, фруктовых и овощных консервах ксантан используется обычно в количестве 1. 4 г/кг, в напитках — 0,2. 0,5 г/кг. Геллановая камедь (Е 418) легко диспергируема в холодной воде, растворяется при нагревании и желирует при охлаждении. Уже начиная с концентрации 0,05 % гели устойчивы к разрезу, но очень склонны к синерезису. Прочность, твердость гелей из геллановой камеди и их плавление зависят от присутствия ионов кальция и других солей. Поэтому геллановая камедь часто применяется в комбинации с другими гелеобразователями — ксантаном, камедью рожкового дерева, модифицированными крахмалами и др. Такие свойства гелей, как прозрачность, стабильность, высвобождение аромата, улучшаются с помощью геллана. 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 распределенным по всему объему. 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 заменен дешевыми продуктами (пропиленгликольальгинатом, метилцеллюлозой, ксантаном). Обычные дозировки — от 5 до 10 г/кг. Дорогостоящий трагакант иногда заменяют в этих продуктах камедью карайи (Е 416), хотя она не обладает кислотостойкостью 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 метилцеллюлоза, 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 объема за счет 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 йоногенным эфиром целлюлозы, и ее 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. Очень большие различия в вязкости 1 %-х растворов разных товарных форм (табл. 7) определяют различия в дозировках. Нативные (натуральные) крахмалы обладают пищевой ценностью и не относятся к пищевым добавкам, но их основной технологической функцией является загущение и желеобразование. Незначительная стабильность клейстера/геля и его зависимость от температуры, старения, кислотности и солей ограничивают применение нативных крахмалов в качестве загустителей и гелеобразователей. Физическая и химическая модификации крахмала меняют свойства крахмального клейстера/геля, вследствие чего расширяется область применения и снижаются рекомендуемые дозировки. Крахмалы (нативные и модифицированные) используются для загущения и стабилизации овощных, грибных, рыбных консервов, кисломолочных продуктов, кетчупов, майонезов, соусов, продуктов быстрого приготовления, кондитерских изделий. Рекомендуемые дозировки модифицированных крахмалов, как правило, не превышают 60 г/кг. Крахмалы используются в производстве детского питания, в т.ч. в питании грудных детей. Образующийся при охлаждении растворов гидролизованных крахмалов (Е 1401, Е 1402, Е 1405) клейстер не очень клейкий и только при высоком содержании сухих веществ легко образует гель. Гидролизованные крахмалы применяются: в качестве наполнителей в супах, соусах; в качестве гелеобразователей во фруктовых жевательных конфетах; как компоненты глазирующих составов и носители пищевых добавок. Набухающие крахмалы используют в выпечных изделиях, продуктах быстрого приготовления и других пищевых продуктах, для которых характерно короткое время хранения после перемешивания, так что быстрая ретроградация клейстера не оказывает отрицательного влияния. Благодаря ацетилированию старение крахмала замедляется, но он становится менее стойким в отношении нагревания, механического воздействия и кислот, поэтому пищевые продукты с ацетатными крахмалами (Е 1420, Е 1421) нельзя стерилизовать. Ацетилированные сшитые крахмалы (Е 1414, Е 1422, Е 1423) применяют везде, где может использоваться обычный крахмал. Наиболее часто они используются для загущения и стабилизации кетчупов и других соусов. В противоположность ацетилированному крахмалу, оксипропилированные крахмалы (Е 1440, Е 1442, Е 1443) устойчивы при варке и стерилизации. Сшитый Е1442, кроме того, устойчив к надрезу, циклам замораживания/оттаивания и желирует. Фосфатные крахмалы (Е 1410, Е 1412, Е1413) применяются в тех же продуктах, что и нативные, обеспечивая получение консистенции, более стойкой к ретроградации (Е 1410), к воздействию температуры, кислот и надрезу (Е 1412), к циклам замораживания-оттаивания (Е 1413), чем при использовании нативных крахмалов. Вследствие этерификации октенилянтарной кислотой крахмал (Е 1450) приобретает эмульгирующие и пеностабилизирующие свойства. Он с успехом может применяться в производстве майонеза и как эмульгатор, и как стабилизатор эмульсии. Крахмалглицерины (Е 1411, Е 1423, Е 1443) в пищевой промышленности практически не применяются.
Токсикологическая безопасность и хранение Все загустители и гелеобразователи, разрешенные для применения в пищевых продуктах, встречаются в природе. Пектины и желатин являются природными компонентами пищевых продуктов, регулярно употребляемых в пищу: овощей, фруктов, мясных продуктов. Почти все загустители и гелеобразователи, за исключением крахмалов и желатина, являются растворимыми балластными веществами. Они не всасываются и не перевариваются. В количестве 4. 5 г на один прием для человека они, как правило, являются легким слабительным. Каррагинаны и пектины могут уменьшать степень и скорость всасывания других составляющих пищевых продуктов (например, холестерина). Пектин, особенно низкометоксилированный, обладает высокой комплексообразующей способностью, благодаря чему способствует выведению из организма тяжелых металлов и радионуклидов. Рекомендуемое суточное потребление пектиновых веществ в рационе взрослого здорового человека составляет 5. 6 г. Нативный крахмал является питательным веществом, он полностью усваивается после растворения; нерастворенный крахмал практически не усваивается. Модифицированные крахмалы расщепляются и усваиваются, как нативный крахмал, некоторые быстрее. Крахмалы, обработанные эпихлоргидрином, считаются непригодными для пищевого производства, поскольку контакт с токсичным и канцерогенным эпихлоргидрином вызывает у токсикологов опасения. Желатин является съедобным белком, поэтому может считаться пищевым продуктом. Из-за отсутствия эссенциальной аминокислоты триптофана собственная пищевая ценность этого белка низкая, однако желатин может увеличивать пищевую ценность других белков (например, белков мяса с 92 до 99 %). В соответствии с рекомендациями JECFA, ДСП подавляющего большинства загустителей и гелеобразователей не ограничено (есть ограничение ДСП для полуочищенного каррагинана — 20 мг/кг веса тела в день). Срок годности сухих загустителей и гелеобразователей от полугода до двух лет. Сухие порошки загустителей и гелеобразователей могут храниться и дольше. Они обязательно должны храниться в сухом месте и быть защищены от прямых солнечных лучей и длительного воздействия тепла. Емкости, в которых хранят добавку, обязательно следует плотно закрывать после отбора каждой порции. Все гидроколлоиды являются благоприятной средой для развития микроорганизмов, поэтому при работе с ними следует особенно тщательно соблюдать правила производственной санитарии и гигиены.
Л. А. Сарафанова Применение пищевых добавок Технические рекомендации 6-е издание, исправленное и дополненное Санкт-Петербург ГИОРД 2005
