Купить Загустители и Пищевые Добавки с доставкой по Москве и России

Пищевые добавки

Загустители и гелеобразователи

Их нельзя четко разграничить между собой. Есть вещества, обладающие в разной степени свойствами и гелеобразователя, и загустителя. Некоторые загустители в определенных условиях могут образовывать прочные эластичные гели. Загустители и гелеобразователи улучшают и сохраняют структуру пищевого продукта, позволяют получать продукты с нужной консистенцией, что положительно влияет на вкусовое восприятие (так называемый эффект «mouthfeel»).

Благодаря способности связывать воду и увеличивать вязкость водных сред загустители и гелеобразователи стабилизируют дисперсные системы: суспензии, эмульсии и пены. Они почти всегда одновременно выполняют другие технологические функции: стабилизаторов и влагоудерживающих агентов. Кроме того, они относятся к пищевым волокнам.

Загустители и гелеобразователи являются гидроколлоидами; их молекулы по химической природе представляют собой линейные или разветвленные полимерные цепи с гидрофильными группами, которые вступают в физическое взаимодействие с имеющейся в продукте водой. Полярные молекулы воды располагаются при этом вокруг полярных групп загустителя.

За исключением микробных полисахаридов — ксантановой камеди (Е415) и геллановой камеди (Е418), а также желатина (животный белок) — загустители и гелеобразователи являются углеводами (полисахаридами) растительного происхождения, растительными гидроколлоидами. Их получают из наземных растений или водорослей.

Из бурых водорослей получают альгиновую кислоту (Е400) и ее соли (Е401…Е404). Наиболее популярные гелеобразователи — агар (агар-агар) (Е406) и каррагинан (включая фурцеллеран) (Е407) — получают из красных морских водорослей, а пектин (Е440) — чаще всего из яблок, цитрусовых и сахарной свеклы.

Полисахариды, полученные из растений, подразделяют на защитные коллоиды, выделяемые растением при повреждениях (экссудаты, смолы), и муку семян (резервные полисахариды растений).

К смолам относятся арабиногалактан (Е409), трагакант (Е413), гуммиарабик (Е414), камедь карайи (Е416), камедь гхатти (Е419); к резервным полисахаридам — камедь бобов рожкового дерева (Е410), овсяная камедь (Е411), гуаровая камедь (Е412) и камедь тары (Е417).

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 и гуммиарабик), а также нейтральные соединения (например, камедь бобов рожкового дерева и гуар). Кислые полисахариды с остатками серной кислоты применяются в качестве гелеобразователей (например, агар и каррагинан).

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.

Загустители и гелеобразователи являются достаточно эффективными стабилизаторами замутнения, сохраняя во взвешенном состоянии мелкодисперсные частицы замутненных жидкостей.

Гидроколлоиды благодаря своей способности связывать воду могут регулировать ее активность (аw) 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.

Загустители (thickening agents) — это вещества, увеличивающие вязкость пищевых продуктов и загущающие их. Наиболее часто встречается следующий механизм загущения. Молекулы загустителя свернуты в клубок. Попадая в воду (вязкость воды ≈1 сП) или в среду, содержащую свободную воду, клубок молекулы загустителя благодаря сольватации раскручивается, подвижность молекул воды ограничивается, а вязкость раствора возрастает (табл. 1).

Таблица 1. Вязкость растворов известных загустителей

Код Наименование Вязкость 1%-ного водного раствора, сП
Е401 Альгинат натрия 25…800
Е405 Пропиленгликольальгинат 100…500
Е410 Камедь рожкового дерева 2000…3500
Е412 Гуаровая камедь 3000…7000
Е414 Гуммиарабик 2000…5000
Е415 Ксантановая камедь 800…1800
Е461 Метилцеллюлоза 10…2000
Е466 Карбоксиметилцеллюлоза (натриевая соль) 500…12 000

Макромолекулы, которые при набухании частично или полностью переходят в вытянутое состояние, в наибольшей степени увеличивают вязкость, так как гидродинамическое сопротивление длинных вытянутых полимерных цепей является наибольшим. Вязкость возрастает экспоненциально с увеличением длины цепи.

Увеличение степени разветвления молекулы гидроколлоида приводит к уменьшению вязкости, если расположение боковых цепей мешает связыванию молекул воды. Если же полярные и неполярные группы расположены преимущественно на концах цепи, это благоприятствует связыванию воды и возрастанию вязкости.

Свойства загустителей, особенно нейтральных полисахаридов, можно менять путем физической (например термической) обработки или путем химической модификации (например введением в молекулу нейтральных или ионных заместителей). Ярким примером этого служат крахмалы, нативные и модифицированные.

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 (Е1400… Е1405, Е1410…Е1414, Е1420…Е1423, Е1440, Е1442, Е1443, Е1450, Е1451). К модифицированным полисахаридам относят сложные эфиры целлюлозы (Е461…Е467).

При совместном использовании различных загустителей возможно проявление эффекта синергизма. Это проявляется, например, при смешивании ксантана с гуаровой камедью или с камедью рожкового дерева, причем в последнем случае возможно даже гелеобразование.

Камедь рожкового дерева (Е410) широко используется в качестве загустителя благодаря тому, что на нее не влияют кислоты, соли и нагревание (как и на гуар). При смешивании с ксантаном, каррагинаном, гелланом, агаром или альгинатом камедь бобов рожкового дерева усиливает желирующее действие последних. Она может добавляться в тесто для сохранения свежести мучных кондитерских и хлебобулочных изделий в количестве 1…5 г/кг.

Гуаровая камедь (Е412) имеет высокую степень разветвления молекулы, что обеспечивает хорошую растворимость ее даже в холодной воде. Однопроцентный раствор камеди обладает псевдопластическими и тиксотропными свойствами, ее вязкость не изменяется при добавлении солей и кислот.

Ксантановая камедь (Е415) является очень сильным загустителем, ее вязкость 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.

Геллановая камедь (Е418) растворяется при нагревании и желирует при охлаждении. При концентрации 0,05 % гели устойчивы к разрезу, но очень склонны к синерезису. Прочность гелей зависит от присутствия ионов кальция и других солей. Поэтому эту камедь часто используют совместно с камедью рожкового дерева, ксантаном, модифицированными крахмалами и др.

Арабиногалактан (Е409) (смола лиственницы) имеет в растворах низкую вязкость. Например, вязкость 40 %-ного раствора составляет 23 сПз. Эти растворы устойчивы к действию солей, кислот, щелочей и могут стабилизировать эмульсии и суспензии.

Модифицированная целлюлоза (Е461, Е463…Е465, Е467) используется в качестве загустителя, при нагревании происходит обратимое гелеобразование. Все виды модифицированной целлюлозы, особенно метилцеллюлоза, являются хорошими наполнителями в таблетках.

Гуммиарабик (камедь акации, или аравийская камедь, Е 414) является одним из хорошо известных загустителей; его получают из смолы дерева акации, произрастающего в Африке, на территории Сенегала до Красного моря (рис. 1).

Рис. 1. Составляющие части акации: 1 — двоякоперистые мелкие листья; 2 — цветки акации; 3 — плоское семя; 4 — плод семейства бобовых; 5 — прилистники, видоизмененные в колючки

Химический состав гуммиарабика зависит от вида растения, его возраста, климатических условий его произрастания и др. Гуммиарабик относится к классу гликопротеинов, молекула которых содержит фрагменты как полисахаридной, так и белковой природы. Составными элементами полисахаридных фрагментов являются такие мономеры, как галактоза, арабиноза, рамноза, глюкуроновая кислота и ее метиловый эфир.

Неотъемлемую часть структуры гуммиарабика составляют белковые (полипептидные) фрагменты, характерной чертой состава которых является повышенное содержание гидроксипролина, серина и пролина.

Макромолекула гуммиарабика имеет сильно разветвленную структуру. В результате фракционирования гуммиарабика с использованием гидрофобной хромотографии были выделены три главных фракции, а именно: арабиногалактан-протеиновый комплекс (AГП), арабиногалактан (AГ) и гликопротеин (ГП) (рис. 2).

формула смолы акации на молекулярном уровне

Рис. 2. Структурная формула смолы акации на молекулярном уровне (арабиногалактан (АГ), арабиногалактан-протеиновый комплекс (АГП), гликопротеин (ГП))

Вышеуказанные три фракции гуммиарабика можно идентифицировать следующим образом:

  • AГ является относительно низкомолекулярной фракцией с молекулярной массой около 280 000 (содержит 20% общего белка);
  • комплекс AГП представляет высокомолекулярный продукт с молекулярной массой порядка 1 500 000 (содержит 10 % общего белка);
  • гликопротеин (ГП) является относительно низкомолекулярным с молекулярной массой 250 000 (содержит 30 % общего белка).

Ниже представлен химический состав смолы акации после гидролиза:

  • Галактоза 35…45 %
  • Арабиноза 25…45 %
  • Рамноза 4…13 %
  • Глюкуроновая кислота 6…15 %
  • Средняя молекулярная масса 350000
  • рН 25 % раствора 4,4
  • Характеристическая вязкость 12 мл/г
  • Вязкость (25 % раствора по Brookfield, 60 rpm) 70 cП
  • Белок 1…2 %
  • Общее количество золы (соли калия, кальция и натрия) 3…4 %
  • Арабиногалактан (АГ) 89…98 %
  • Арабиногалактан-протеиновый комплекс (АГП) 1…10 %
  • Гликопротеины (ГП) Менее 1 %

Разветвленность молекулярной структуры гуммиарабика определяет его уникально низкую вязкость при достаточно высоких концентрациях и довольно высокой средней молекулярной массе (460 000).

Органолептические и физико-химические показатели гуммиарабика представлены ниже:

  • Внешний вид: Гранулы, порошок
  • Цвет: Белый, желтый и светло-янтарный
  • Запах: Без постороннего
  • Вкус: Пресный
  • Прозрачность раствора с массовой долей продукта 5 %,%, не менее: 18
  • Массовая доля влаги,%, не более: 15
  • Общая кислотность, град: 6…7
  • рН 25 %-ного раствора гуммиарабика: 4,1…5,5
  • Массовая доля золы,%, не более: 4
  • Динамическая вязкость раствора с массовой долей гуммиарабика 25 %, МПа·с : (0,07…0,12) · 10–6
  • Размер частиц, мм: 0,25 (средний)
  • Сыпучесть: Хорошая (80…90 баллов)
  • Угол естественного откоса, град: 33…35

Содержание влаги в промышленной аравийской камеди должно составлять от 10 до 15%. Гуммиарабик значительно превосходит другие полисахариды как по растворимости в воде, так и по скорости гидратации. Вязкость растворов гуммиарабика на порядок ниже вязкости растворов других полисахаридов вследствие разветвленной структуры макромолекулы.

Гуммиарабик — источник диетической клетчатки, он оказывает пребиотический эффект. Смола акации широко используется в пищевой промышленности благодаря своим превосходным технологическим и питательным свойствам, обусловленным особенностями его химической структуры и свойствами.

Гуммиарабик применяют как инкапсулирующий материал для производства сухих ароматических добавок путем распылительной сушки; используют в производстве драже в качестве глазирующего агента, жевательной резинки и конфет, пастильных изделий с целью предотвращения процесса кристаллизации сахарозы, а также как связующий и влагоудерживающий компонент при производстве мучных кондитерских изделий, отделочных полуфабрикатов, и зерновых продуктов (кукурузные хлопья, мюсли и т. д.).

Карбоксиметилцеллюлоза — в форме натриевой соли (Е466) является одной из самых популярных пищевых добавок. Она хорошо растворима в горячей и холодной воде, ее действие зависит от концентрации соли и других свойств среды; используется в производстве десертов, желе, кремов, кондитерских изделий, орехов. Обычно дозировка составляет 1…8 г/кг.

Альгиновая кислота и ее соли (альгинаты) используются в качестве загустителей и гелеобразователей в десертах в количестве 2…10 г/кг, в кондитерских изделиях — 5…30 г/кг.

Пропиленгликольальгинат применяется в качестве загустителя и эмульгатора в производстве десертов, начинок, сахарных кондитерских изделий, сдобы, жевательной резинки в количестве нескольких грамм на 1 кг.

Нативные (натуральные) крахмалы обладают пищевой ценностью и не относятся к пищевым добавкам, их основной технологической функцией является загущение и желирование. Незначительная стабильность клейстера/геля и его зависимость от температуры, старения, кислотности и солей ограничивают применение нативных крахмалов в качестве загустителей и гелеобразователей.

Модифицированный крахмал получают кислотной обработкой нативного (натурального) картофельного или кукурузного крахмала, при этом происходит окисление крахмала с образованием альдегидных и карбоксильных групп. Для ускорения гидролиза крахмала в кислую среду вносят раствор перманганата калия.

Для получения модифицированного крахмала в его суспензию, нагретую до 40…50 °С, вводят заданное количество соляной кислоты и перманганата калия. После завершения реакции суспензию нейтрализуют раствором углекислого натрия, крахмал отделяют, промывают водой и высушивают.

Крахмалы, окисленные перманганатом калия, относятся к «жидкокипящим». При высокой концентрации они образуют клейстеры, отличающиеся пониженной вязкостью. При охлаждении такие клейстеры загустевают и образуют прочные студни.

Однако модифицированный крахмал как студнеобразователь находит ограниченное применение. Это объясняется двумя причинами:

  • для разваривания крахмала, образования клейстера требуется 10…12-кратное количество воды, которую затем необходимо выпарить или удалить при сушке отформованных изделий;
  • формирование структуры студня протекает очень медленно — в течение 3…4 ч.

Гидролизованные крахмалы применяются в качестве гелеобразователей в производстве фруктовых жевательных конфет, а также как компоненты глазирующих составов и носители пищевых добавок. Набухающие крахмалы используют в выпеченных изделиях и других продуктах, для которых характерно короткое время хранения после перемешивания, так что быстрая ретроградация клейстера не оказывает отрицательного влияния.

Гелеобразователи (желеобразователи, желирующие вещества) — это вещества, способные в определенных условиях образовывать гели (желе), представляющие собой дисперсные системы, по крайней мере двухкомпонентные, состоящие из дисперсной фазы, распределенной в дисперсионной среде.

Дисперсной фазой является желеобразователь, полимерные цепи которого образуют поперечно сшитую сетку и не обладают той подвижностью, которая есть у молекул загустителя в высоковязких растворах. Дисперсионной средой является жидкость; в пищевых системах это обычно вода, которая тут физически связана и теряет подвижность. Следствием этого является изменение консистенции пищевого продукта.

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 гели зависит от длины и числа линейно ориентированных участков их молекул, а также наличия боковых цепей, создающих определенные затруднения при межмолекулярном взаимодействии.

Для протекания процесса поперечной сшивки необходимо наличие активных или активированных групп (ОН, СООН) в определенных положениях.

Гелеобразователи не являются эмульгаторами, но могут выполнять функции стабилизаторов пены. В их молекулах отсутствуют липофильные и гидрофильные группы, однако некоторые гелеобразователи стабилизируют эмульсии. В первую очередь это относится к альгинатам, поэтому их обычно используют в кисломолочных продуктах, подвергаемых пастеризации.

При производстве кондитерских изделий используются различные гелеобразователи — пектин, агар, агароид, желатин, фурцелларан, каррагинан и др.

Пектины представляют собой группу высокомолекулярных полисахаридов, входящих в состав клеточных стенок и межклеточных образований совместно с целлюлозой, гемицеллюлозой и лигнином, выделенных из сока топинанбура в 1824 г. и за свои студнеобразующие свойства получивших название пектины (от лат. pectys — студень). Они являются составной частью растительной ткани и входят в состав стеблей, корней, плодов, листьев.

В растениях содержатся два основных вида пектиновых веществ: протопектин, нерастворимый в воде, спирте и эфире, и пектин, растворимый в воде. При гидролизе, которым сопровождается созревание плодов, протопектин частично превращается в пектин. Пектин — белый порошок, который в воде образует коллоидный раствор большой вязкости. Пектин может быть выделен из раствора спиртом или ацетоном.

Пектиновые вещества являются сложными полисахаридами, главным структурным компонентом которых является галактуроновая кислота. Значительная часть остатков галактуроновой кислоты соединена с метильными группами, молекулярная масса пектина колеблется от 50 тыс. до 200 тыс. (рис. 3).

Рис. 3. Схема строения молекулы пектина

Студнеобразующая способность у пектинов различной природы значительно различается. Лучший пектин можно получить из яблок и корочки цитрусовых. В промышленности пектин производят из яблочных выжимок и вытерок, из корочки цитрусовых и свекловичного жома.

Значительную часть пектина вырабатывают из свекловичного жома. При извлечении пектина из сырья протопектин разрушают нагреванием с соляной кислотой и образующийся при этом пектин осаждают спиртом или другим методом. Студнеобразующая способность пектина зависит от длины полисахаридной цепочки, то есть от молекулярной массы и степени его метоксилирования (от количества метоксильных групп, входящих в состав его молекулы).

Гидроксильные группы пектина могут быть частично ацетилированы. Содержание ацетильных групп в количестве более 1 % понижает студнеобразующую способность пектина. Кроме полигалактуроновой кислоты, в составе пектиновых веществ обнаружены полисахариды арабинан и галактан, а также моносахара: рамноза, галактоза, арабиноза, ксилоза.

Степень этерификации или метоксилирования является важным показателем пектина и выражается отношением количества метоксилированных групп к их общему количеству в пектиновых веществах. Пектиновые вещества со степенью метоксилирования больше 50 % относят к высокометоксилированным, а со степенью метоксилирования меньше 50 % — к низкометоксилированным.

Механизмы желирования высоко- и низкоэтерифицированных пектинов также могут сильно различаться. Способность желировать у высокоэтерифицированных пектинов (степень этерификации 50…75 %, молекулярная масса 10 000…300 000) основана на свойстве линейных молекул образовывать трехмерную полимерную сетку в присутствии воды, кислоты и сахара.

Межмолекулярные связи представлены водородными мостиками, свободные сегменты молекул сильно гидратированы. Присутствие определенного количества кислоты необходимо для подавления диссоциации свободных карбоксильных групп. Таким образом, общий отрицательный заряд молекул снижается и тем самым подавляется их взаимное отталкивание.

Высокая концентрация нейтральных сахаров, например сахарозы, в свою очередь снижает водную активность системы с одновременной дегидратацией пектиновых молекул, что приводит к более легкому сближению зон связывания.

Низкоэтерифицированные пектины (степень этерификации < 50 %), как и другие ионные гелеобразователи, желируют в присутствии определенных катионов, обычно кальция. Способность желировать для низкоэтерифицированных пектинов практически не зависит от содержания сухих веществ и значения рН.

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.

Быстро желирующие пектины применяются при производстве варенья, особенно при температуре разлива выше 85 °С. 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 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 — это соли одновалентных катионов 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.

Так, молочные гели имеют рН около 6,5, а желированные фруктовые и овощные соки — около 2,5. Связывание полимерных цепочек низкоэтерифицированных пектинов происходит посредством поливалентных катионов Са2 . Причем концентрация ионов кальция очень важна для свойств геля, например при их недостатке гель не образуется, а при избытке образуется гель, склонный к синерезису; кроме того, в осадок выпадает соль — пектинат кальция.

Низкоэтерифицированный, то есть сильно ионогенный пектин (0,5…1,5 %-ный раствор) в присутствии Са2 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 фруктовых консервов, йогуртов, молочных десертов. Пектин позволяет получать термостабильные фруктовые начинки, не растекающиеся при выпечке, а также наппаж (глянец для выпеченных изделий).

Пектин, образуя комплексы, выводит из организма человека тяжелые металлы (свинец, ртуть, кобальт, молибден и пр.) и долгоживущие (с периодом полураспада в несколько десятков лет) изотопы цезия, стронция и т. д., а также способен сорбировать и выводить из организма биогенные токсины, анаболики, ксенобиотики, продукты метаболизма и биологически вредные вещества, способные накапливаться в организме: холестерин, желчные кислоты, мочевину, продукты тучных клеток.

Всемирной организацией здравоохранения пектин признан абсолютно токсикологически безопасным продуктом. Он не имеет ограничений по применению и признан в подавляющем большинстве стран как ценный пищевой продукт.

Преимущества: пектин проявляет хорошую устойчивость к технологической обработке при рН 2,5…4,5, что оптимально подходит для условий фруктопереработки; гель на пектине не искажает, а подчеркивает фруктовый вкус продукта; гели на низкоэтерифицированных пектинах обладают тиксотропией, при соблюдении некоторых условий и правильном выборе пектина — хорошей термостабильностью; правильно подобрав пектин, можно добиться необходимой температуры желирования, что помогает предотвратить флотацию фруктов в розничной упаковке.

Недостатки: пектин плохо растворяется в воде, поэтому его необходимо смешивать с сахаром для предотвращения комкования, и для наибольшей эффективности его желательно вносить в растворе; гели являются термореверсивными только при невысоком содержании сухих веществ.

Агар-агар (агар) получают из наиболее дорогих морских водорослей (анфельция, геллидиум, грациллярия, эухеум) путем длительного вываривания (после их очистки) в горячей воде с добавлением щелочи. Полученный отвар фильтруют, охлаждают до полного застудневания, режут на бруски и сушат до влажности не более 18 %.

Агар представляет собой высокомолекулярное соединение типа полисахаридов, подобно пектину имеет цепеобразную молекулу (рис. 4).

Рис. 4. Схема строения молекулы агара

Молекулярная масса растворимых фракций агара колеблется в пределах 11000… 25 000. Агаровая цепь состоит из остатков D-галактозы, связанных между собой гликозидной связью в положении γ(1→3), и заканчивается остатком L-галактозы, у которой шестой атом этерифицирован серной кислотой.

Молекула агара не содержит группы СН3О, в ней обнаружены ацетильные группы СН3СО. В очищенном агаре содержится 1…3 % азотистых веществ. При гидролизе агара получается до 35 % галактозы по массе исходного агара. Это указывает на присутствие в последнем галактана.

Кроме галактозы, в препаратах агара обнаружены Са, Mg, K, Na, Р, S. Сера не отделяется диализом, так как находится в эфирной связи с углеводным комплексом агаровой молекулы. После деминерализации агара (удаления Са, Mg, K, Na) получается сложный органический комплекс, представляющий собой серный эфир линейного полисахарида.

Агар — самый сильный желирующий агент; 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.

Водный раствор агара образует студни при охлаждении до 45…40 °С. Температура плавления водного студня — 80…90 °С. Способность агара образовывать студни уменьшается при его нагревании в присутствии кислот, так как происходит гидролиз. Подщелачивание увеличивает прочность студня.

Агар используют в кондитерской промышленности при производстве зефира, пастилы, мармелада, желе, жевательной резинки, при изготовлении йогуртов, мороженого, где он предотвращает образование кристалликов льда, а также при осветлении соков. Студни, приготовленные на основе агар-агара, в отличие от всех других студнеобразователей, характеризуются стекловидным изломом.

Отечественный агар обычно представляет собой коричневые пластинки, которые необходимо подвергнуть операциям замачивания, промывки и набухания для удаления дурнопахнущих и красящих веществ, а также для ускорения растворения.

Импортный агар обычно представляет собой порошок без постороннего запаха и остаточных красящих веществ. Он не требует предварительной промывки, но рекомендуется подвергать его предварительной операции набухания (в течение 20…40 мин в воде с температурой 10…25 °С), что улучшает его растворимость и качество геля. Сухой, или лучше предварительно набухший, агар добавляется в воду и после 1…5 мин кипячения образует раствор.

Преимущества использования: гель хорошо высвобождает фруктовый вкус, аромат и термически обратим; простота применения гелеобразователя; возможность получения достаточно плотной структуры в очень широком диапазоне сухих веществ.

Недостатки: высокая цена; невысокая тиксотропия геля (способность обратимо восстанавливать структуру, разрушенную механическим воздействием) и его ограниченная термостабильность; зависимость от рН системы, наиболее эффективно агары работают при высоком значении рН, что затрудняет изготовление продукта с достаточно кислым вкусом.

Агароид (черноморский агар) получают из водорослей филлофоры, растущих в Черном море. Как и агар, агароид в холодной воде плохо растворим, в горячей образует коллоидный раствор, при охлаждении которого образуется студень затяжистой консистенции.

Температура застудневания у студня на агароиде значительно выше (около 70 °С), чем у студня, приготовленного с применением агара. Для снижения температуры застудневания в рецептуру вводят лактат натрия или кислый фосфат натрия. Водоудерживающая способность у агароида слабее, чем у агара, поэтому стойкость его студня к высыханию и засахариванию ниже, чем у студня, приготовленного на агаре.

Фурцелларан получают из балтийской водоросли фурцеллярии (Furcellaria Lumbricalis). Хотя фурцелларан содержит меньше серы, для него характерны все свойства, присущие каррагинану. Прочность студня фурцелларана меньше, чем у агара, но больше, чем у агароида.

Для получения прочного студня необходимо вводить его в кондитерские изделия в 1,5…2 раза больше, чем агара. В основе молекулы фурцелларана лежит цепочка из галактозы. Количество сульфатных групп у фурцелларана меньше, чем у агароида, но больше, чем у агара.

Каррагинан образует прозрачный плавящийся гель. В зависимости от химического строения различают ι-(иота), κ-(каппа), λ-(лямбда) каррагинаны. Они по-разному ведут себя в различных растворителях (табл. 2).

Таблица 2.  Растворимость каррагинанов в различных растворителях

Растворитель κ-Каррагинан ι-Каррагинан λ-Каррагинан
Раствор соли (5 %):

холодный

горячий

Нерастворим

Набухает

Нерастворим

Набухает

Растворим

Растворим

Раствор сахара (50 %):

холодный

горячий

Нерастворим

Растворим

Нерастворим

Нерастворим

Растворим

Растворим

Молоко:

холодное (20 °С)

горячее (80 °С)

Нерастворим

Растворим

Нерастворим

Растворим

Растворим

Растворим

κ-Каррагинан желирует только в присутствии ионов K , образуя хрупкие неустойчивые гели; ι-каррагинан в присутствии ионов Са2 образует прочные эластичные гели, не склонные к синерезису и устойчивые к циклам замораживания-оттаивания; -каррагинан самостоятельно не желирует.

Полурафинированные каррагинаны, несмотря на их невысокую цену, довольно сложно использовать в производстве джемов или конфитюров из-за довольно заметного привкуса и запаха водорослей. Поэтому для приготовления фруктовых гелей лучше использовать полностью рафинированные κ-каррагинаны.

Преимущества:

  • простота применения;
  • способность образовывать гели в очень широком диапазоне рН и с низким содержанием сухих веществ;
  • гели являются термореверсивными, если содержание сухих веществ не слишком велико.

Недостатки:

  • плохая гелеобразующая способность в системах с высоким содержанием сухих веществ — чем больше количество сухих веществ, тем выше должна быть дозировка каррагинана и тем более хрупким становится гель;
  • при средней и высокой дозировке гель может иметь незначительный нехарактерный привкус.

Желатин (от лат. gelatus — замерзший, застывший) — продукт переработки коллагена — основного белкового вещества соединительной ткани животных (костей, сухожилий, хрящей, кожи), служащего главным образом для восприятия растягивающих нагрузок; он состоит из цепей аминокислот, соединенных пептидными связями.

В основе получения пищевого желатина лежат процессы частичного разрушения структуры коллагена и перевода ее в водорастворимую форму.

В продаже встречаются желатины двух типов — А и В:

  • тип А — для его производства используют кислотную обработку коллагена свиных шкур (оптимальное рН от 7 до 9);
  • тип В получают при щелочной обработке костей крупного рогатого скота (оптимальное рН от 4,5 до 4,7).

При равной с желатинами типа В желирующей способности, желатины типа А имеют меньшую вязкость и лучшую формоудерживающую способность.

Желатин является ценным белковым продуктом, легко усвояемым человеческим организмом и незаменимым техническим сырьем для многих предприятий народного хозяйства. Однако, несмотря на высокое содержание белка, он является неполноценным пищевым белком, так как в нем отсутствует баланс незаменимых аминокислот (недостает триптофана).

В 100 г желатина с содержанием сухих веществ 90 % содержится в среднем: 87,2 г белка, 0,4 г жира, 0,7 г полисахаридов, 70 мг кальция, 300 мг фосфора, 80 мг магния, 2 мг железа, 1 мг натрия. Молекулярная масса желатина колеблется от 20 000 до 200 000 в зависимости от его происхождения.

Желатин выпускается в виде мелких пластинок, гранул, крупинок или порошка, стандартизованных по прочности стандартного геля. Прочность геля (студня) в соответствии с Российскими стандартами определяется по Валенту (ГОСТ 11293–89), в других странах — по Блуму (bloom). Взаимосвязь этих единиц представлена ниже (в г):

По Валенту                                       По Блуму

500 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

800 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

1100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

1300 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

Свойства желатина условно можно разделить на три группы:

  • первая — студнеобразующие: прочность геля (по Блуму) 30…300 г; продолжительность желирования; температура желирования и плавления; вязкость 6,67 %-ного раствора при 60 °С 3…7 МПа·с;
  • вторая — характеристики желатина как поверхностно-активного вещества, обусловленные наличием гидрофильных и гидрофобных частей молекул, а также ионогенных групп: образование и стабилизация пен и эмульсий; склеиваемость (адгезия/когезия); растворимость;
  • третья — показатели, регулируемые процессом производства: прозрачность (пропускание при 620 нм); цветность (пропускание при 450 нм); рН; влажность; размер частиц.

Обычно желатин 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 пищевых агентов. Для предотвращения комкования рекомендуется перед растворением (диспергированием) смешать добавку с трех-, пятикратным количеством рецептурного количества сахарапеска или других сухих компонентов.

Желатин образует легкоплавкие гели, которые плавятся уже во рту. Варьируя марку и количество желатина, можно получить пастообразный, мягкий желированный или резиноподобный продукт. Он обладает большой желирующей способностью и высокой вязкостью.

В холодной воде желатин не растворяется, а набухает, поглощая большое количество воды (10…12 объемов) с образованием прочного, упругого студня, при нагревании переходящего в раствор. Образование геля начинается при температуре ниже 30 °С, а уже при 33…35 °С гель обратимо плавится.

Как правило, желатин сначала замачивают в воде в течение 35…40 мин для набухания, затем разогревают до температуры 65…70 °С. Приготовленный таким образом желатиновый раствор используется в производстве.

В зависимости от качественных показателей (желирующей способности, прочности студня, температуры плавления, вязкости и др.) различают пищевой желатин (по прозрачности 5%-ного раствора, в %): 1-го сорта — 38, 2-го — 26 и 3-го сорта — 14; это мелкие пластинки, гранулы, крупинки или порошок от бесцветного до светло-желтого цвета, без постороннего запаха и вкуса. Физико-химические и бактериологические показатели качества желатина даны в табл. 3.

Таблица 3. Физико-химические и бактериологические показатели качества желатина

Показатели Норма для желатина сорта
со знаком качества 1-го, 2-го, 3-го
Массовая доля влаги,%, не более 16,0
Массовая доля золы,%, не более 1,5 2,0
рН 1 %-ного раствора желатина 5…7
Массовая доля сернистой кислоты (в пересчете на SO2), %, не более 0,075
Содержание меди, мг на 1 кг желатина, не более 30,0
Содержание свинца Не допускается
Содержание мышьяка Следы
Массовая доля посторонних примесей Не допускается
Общее количество бактерий в 1 г желатина, микробных тел, не более 10000 100000
Содержание бактерий группы кишечной палочки не допускается в массе желатина, г 1,0 0,01
Содержание патогенных микроорганизмов Не допускается
Содержание желатиноразжижающих бактерий в 1 г желатина, микробных тел, не более 10 200

Желатин используется в производстве глазурей, десертов, мармеладо-пастильных изделий, мягкого ириса. Обычная дозировка желатина составляет 2…10 %.

Наиболее популярны следующие методы растворения желатина:

1. С предварительным набуханием в холодной воде. Существует две разновидности этого метода:

  • а) 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;
  • б) 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. 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.

Независимо от выбранного метода растворения желатина необходимо соблюдать следующие правила работы с ним:

  • во избежание значительного термического гидролиза не следует кипятить раствор 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.

Желатин можно также использовать совместно с другими желеобразователями и гидроколлоидами, применяемыми в производстве кондитерских изделий. Это расширяет возможности по производству разнообразной продукции. На практике желатин часто комбинируют с модифицированным крахмалом, пектином, агаром и гуммиарабиком, что дает возможность расширить диапазон плотности карамели — от мягкой, эластичной до твердой и плотной.

Желатин применяется как стабилизатор в пенообразных массах, он создает вокруг пузырьков пены несущую оболочку, при этом удерживает воду, обволакивает мелкие пузырьки пены и заключает их в желеобразную пленку. Прочность защитной пленки зависит от желирующей способности желатина.

Необходимой прочности студня можно достичь и с применением желатина с низкой желирующей способностью путем повышения его количества, однако это вызовет повышение вязкости массы. При применении пищевого желатина с высокой желирующей способностью в меньших количествах это отрицательное свойство не проявляется.

Влагоудерживающая способность желатина почти соответствует влагоудерживающей способности фруктозы или инвертного сахара, а по сравнению с глюкозой или сахарозой она выше на 30…60 %. Пищевой желатин как рецептурный компонент удерживает в изделии влагу, препятствуя его высыханию.

Таким образом, способность желатина воспринимать растягивающие нагрузки, а также связывать молекулы между собой, дает возможность получить карамельную массу особенной структуры, обладающей эластичными и «жевательными» свойствами.

Эмульгаторы

Эмульгаторы (emulsifiers, emulsifying agents) — это вещества, способствующие образованию стойких эмульсий и стабилизирующие однородную смесь из двух или более несмешиваемых фаз, таких как масло и вода в пищевых продуктах.

Эмульгаторы представляют собой коллоидные системы из двух или более несмешивающихся фаз с развитой поверхностью раздела между ними. Одна из фаз (жидкость) образует непрерывную дисперсионную среду, по объему которой распределена дисперсная фаза в виде мелких твердых частиц, капель или пузырьков.

В пищевой промышленности часто встречаются эмульгаторы, состоящие из воды и масла. Если дисперсной фазой является масло, а дисперсионной средой вода, такая эмульсия относится к типу «масло в воде» (м/в) и называется прямой, например, майонез. В противном случае эмульсия «вода в масле» (в/м) называется обратной, типичный пример — маргарин.

Эмульгаторы представляют собой поверхностно-активные вещества (ПАВ) — органические соединения, молекулы которых имеют дифильное строение, то есть содержат лиофильные и лиофобные (обычно гидрофильные и гидрофобные) атомные группы. Гидрофильные группы обеспечивают растворимость ПАВ в воде, гидрофобные (обычно углеводородные) при достаточно высокой молекулярной массе способствуют растворению ПАВ в неполярных средах.

На границе фаз дифильные молекулы ориентируются энергетически наиболее выгодным образом: гидрофильные группы — в сторону полярной (обычно водной) фазы, гидрофобные — в сторону неполярной (газовой или масляной) фазы. Таким образом, формируется пограничный слой, благодаря которому снижается поверхностное натяжение, и становится возможным или облегчается образование эмульсий.

Действие эмульгаторов на этом не заканчивается. Благодаря образованию пространственных и электрических барьеров они дополнительно стабилизируют эмульсии, то есть предотвращают повторное слипание уже сформировавшихся частичек дисперсной фазы и повторное расслоение.

Основные физико-химические и технологические свойства ПАВ определяются так называемым гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) их молекул. ГЛБ отражает соотношение молекулярных масс гидрофильных и липофильных групп. Величина ГЛБ может иметь значение от 1 до 20 (эмпирическая шкала Гриффита).

Эмульгаторы, имеющие ГЛБ < 10, преимущественно липофильны, а имеющие ГЛБ > 10, преимущественно гидрофильны. Чем больше ГЛБ, тем ярче проявляется способность молекулы ПАВ к образованию и стабилизации прямых эмульсий (м/в), чем меньше ГЛБ — тем ярче проявляется способность к образованию и стабилизации обратных эмульсий (в/м).

Эмульгаторы, характеризующиеся величиной ГЛБ от 7 до 9, могут применяться в качестве смачивателей. Гидрофильно-липофильный баланс — величина аддитивная, то есть ГЛБ смеси эмульгаторов можно вычислить, сложив ГЛБ компонентов пропорционально их содержанию в смеси.

Эмульгатор (или смесь эмульгаторов) ускоряет образование и стабилизирует тот тип эмульсии, в дисперсионной среде которой он лучше растворим. Например, для получения маргарина, представляющего собой эмульсию типа «вода в масле», применяют эмульгаторы с величиной ГЛБ 3…6, а для майонеза, представляющего собой эмульсию «масло в воде», используют эмульгаторы, имеющие ГЛБ 8…18.

Действие эмульгаторов многосторонне, они влияют на взаимное распределение двух несмешивающихся фаз, консистенцию пищевого продукта, его пластичные свойства, вязкость и ощущение наполненности во рту («mouth-feeling»). Намазываемость жирового продукта, пластичность теста, жевательной резинки, взбитость начинки определяются диспергирующим действием эмульгаторов.

В жировом продукте стабилизирующее действие эмульгаторов на поверхности раздела фаз и влияние на процесс кристаллизации жира определяют срок годности, разбрызгиваемость продукта при нагревании и органолептические свойства.

В производстве шоколада, шоколадных глазурей и т. п. добавка эмульгатора снижает вязкость шоколадных масс, улучшает их текучесть за счет влияния на кристаллизацию масла какао.

Добавка эмульгаторов в сухое молоко, сухие сливки позволяет уменьшить размер жировых шариков, что ускоряет и облегчает разведение сухих продуктов в воде.

Эмульгаторы применяют для равномерного распределения нерастворимых в воде ароматизаторов, эфирных масел, экстрактов пряностей в напитках и пищевых продуктах. Характеристика наиболее популярных пищевых эмульгаторов, используемых в кондитерском производстве, представлена в табл. 4.

Таблица 4. Эмульгаторы, разрешенные в РФ, и величины их гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ)

Код Наименование ГЛБ Технологические

функции

ДСП, мг/кг веса

тела в день

Используется

в производстве

Е322 Лецитины:

фракционированный

стандартный

обезжиренный

ацетилированный

гидролизованный

обезжиренный

гидролизованный

ацетилированный

гидролизованный

2

4

5

6

8

9

10

Эмульгатор, антиокислитель Не огр.* Эмульсий, хлебобулочных изделий, кондитерских изделий
Е432 Полиоксиэтилен (20) сорбитан монолаурат, Твин 20 10…15 Эмульгатор, стабилизатор 25*** Кексов, жиров для выпечки, маргаринов, сливок
Е433 Полиоксиэтилен (20) сорбитан моноолеат, Твин 80
Е434 Полиоксиэтилен (20) сорбитан монопальмитат, Твин 40
Е435 Полиоксиэтилен (20) сорбитан моностеарат, Твин 60
Е436 Полиоксиэтилен (20) сорбитан тристеарат
Е442 Аммонийные соли фосфатидиловой кислоты 4…5

(в кислой среде)

Эмульгатор 70** Шоколада
Е445 Эфиры глицерина и смоляных кислот То же —** Жевательной резинки
Е450 Пирофосфаты Стабилизатор, регулятор кислотности, разрыхлитель, комплексообразователь, влагоудерживающий агент 70** Печенья
Е471 Моно- и диглицериды жирных кислот 3…4 Эмульгатор, стабилизатор Не опр. * Кондитерских изделий, сдобных изделий, модифицированного крахмала, маргарина, крема, молочных продуктов, десертов
Е472а Глицерина и уксусной и жирных кислот эфиры 2…3 Эмульгатор, стабилизатор, комплексообразователь Не огр.** Конфет, орехов, изюма, жевательной резинки, пищевых упаковочных материалов, маргаринов, жировых покрытий, наполнителей
Е472b Глицерина и молочной и жирных кислот эфиры 4…3 Эмульгатор, стабилизатор, комплексообразователь 50** Теста, маргарина для выпечки, десертов
Е472с Глицерина и лимонной и жирных кислот эфиры 4 (в кислой среде) — 12 (в нейтральной среде) Эмульгатор, стабилизатор, комплексообразователь Не огр.** Кондитерских изделий, смесей для десертов, сухих сливок
Е472d Моно-, диглицериды жирных кислот и винной кислоты, эфиры Кондитерских и хлебобулочных изделий
Е472е Глицерина и диацетилвинной и жирных кислот эфиры 8…10 Эмульгатор, стабилизатор, комплексообразователь Не огр.** Кондитерских и хлебобулочных изделий
Е472f Глицерина и винной, уксусной и жирных кислот смешанные эфиры
Е472q Моноглицеридов и янтарной кислоты эфиры Отсут.**
Е475 Полиглицерина и жирных кислот эфиры 6…11 Эмульгатор 25** Сдобных изделий, марагарина, жиров, масел
Е476 Полиглицерина и взаимоэтерифицированных рициноловых кислот эфиры 1,5…3 7,5** Шоколадных масс, эмульсий, спреев и восков для смазывания пекарских форм
Е477 Пропиленгликоля и жирных кислот эфиры 5…7 25** Десертов
Е478 Лактилированных жирных кислот глицерина и пропиленгликоля эфиры —** Жира
Е481 Лактилаты натрия 18 Эмульгатор, стабилизатор 20** Хлебобулочных изделий, сухих смесей для десертов
Е482 Лактилаты кальция 7…9
Е491 Сорбитан моностеарат, СПЭН 60 2…9 Эмульгатор 25*** Печенья, кексов, взбитых сливок, жиров для выпечки, шоколада и глазури, эмульсий
Е492 Сорбитан тристеарат
Е493 Сорбитан монолаурат, СПЭН 20
Е494 Сорбитан моноолеат, СПЭН 80
Е495 Сорбитан монопальмитат, СПЭН 40
Е496 Сорбитан триолеат, СПЭН 85 Эмульгатор, стабилизатор

* Пищевые добавки натурального происхождения или приближенные к натуральным.

** Вещества, которые по происхождению и своим свойствам не могут относиться к пищевым. Пищевые продукты с такими пищевыми добавками следует употреблять с осторожностью тем, у кого есть проблемы с органами пищеварения, больным аллергией, сахарным диабетом, людям пожилого и детского возраста.

*** Вещества, которые нельзя отнести к пищевым, и они, в большинстве своем, далеки от натуральных продуктов. Употреблять пищевые продукты с такими добавками следует всем с большой осторожностью, а детям их применение вообще нежелательно.

Глицерин — НОСН2СН(ОН)СН2ОН (1,2,3-триоксипропан); tпл = 17,9 °С, хорошо растворяется в воде, органических растворителях. Применяется как умягчитель тканей, кожи, бумаги, компонент эмульгаторов, смазок, медицинских мазей, ликеров и кондитерских изделий.

Глицерилмоностеарат — С17Н35СООСН2––СН(ОН)СН2ОН (моностеарин) — кремовое воскобразное вещество, tпл = 58…59 °С; не растворяется в воде, растворяется в маслах, используется как эмульгатор пищевых жиров, добавка к тесту для придания ему рассыпчатости, пластификатор и антистатик.

Пищевые пенообразователи

Пищевые пенообразователи (foaming agents, foamers) — это эмульгаторы, создающие условия для равномерной диффузии газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты, в результате чего образуются пены и газовые эмульсии.

Пена представляет собой дисперсную систему, состоящую из ячеек — пузырьков газа (пара), разделенных пленками жидкости (или твердого вещества). Обычно газ (пар) рассматривается как дисперсная фаза, а жидкость (или твердое вещество) — как непрерывная дисперсионная среда.

Для получения пен необходимой устойчивости в систему вводят пенообразователи, которые подразделяют на два типа:

  • истинно растворимые (низкомолекулярные) ПАВ;
  • коллоидные ПАВ, белки и ряд других природных высокомолекулярных соединений.

При образовании пены в присутствии ПАВ происходит абсорбция их молекул в тонком слое пленки жидкой дисперсионной среды на границе с газовой дисперсной фазой, что вызывает изменение поверхностного натяжения на границе раздела фаз.

В присутствии пенообразователей первого рода устойчивость пен повышается пропорционально концентрации введенного ПАВ, однако такие пены быстро разрушаются по мере истечения жидкости из пенных пленок. При использовании пенообразователей второго рода с увеличением

их концентрации повышается прочность структуры пены, каркас которой способен сдержать истечение межпленочной жидкости. При этом образуются устойчивые пены, время «жизни» которых составляет десятки минут и даже часы.

Если пенообразующим веществом служит яичный белок, то вследствие развертывания его молекул на границе межфазного раздела наступает поверхностная денатурация. Денатурированный белок повышает стабильность пен. Одновременно могут образовываться связи между полипептидными цепями с возникновением пространственной двух- и трехмерной структуры в виде сетки, которая благоприятствует повышению стабильности пены.

Пенообразные пищевые продукты содержат значительное количество влаги (например, пастила и зефир содержат до 14…18 % воды). При производстве пенообразных продуктов важным является подбор пищевых веществ, которые способствовали бы повышению устойчивости пены. Пищевые продукты в виде пен изготавливают также в аэрозольных упаковках.

Пищевые пенообразователи, разрешенные в Российской Федерации, представлены в табл.5.

Таблица 5. Пищевые пенообразователи, разрешенные в РФ

Код Наименование Технологические функции ДСП, мг/кг веса тела в день Используется в производстве
Е465 Метилэтилцеллюлоза Пенообразователь, стабилизатор Не опр. * Десертов
Е570 Жирные кислоты —* Сахара, молочных продуктов
Е999 Квиллайи экстракт —* Сахарных кондитерских изделий типа халвы
Е1505 Триэтилцитрат —* Пищевых ароматизаторов
Желатин Не огр. Кондитерских изделий, взбитых десертов, молочных коктейлей
Мыльного корня отвар (Acantophyllum sp.), плотность 1,05 —* Халвы
Солодкового корня экстракт Отсут. *

* Вещества, которые по происхождению и своим свойствам не могут относиться к пищевым. Пищевые продукты с такими пищевыми добавками следует употреблять с осторожностью тем, у кого есть проблемы с органами пищеварения, больным аллергией, сахарным диабетом, людям пожилого и детского возраста.

Мыльный корень — корень растения мыльнянки; содержит гликозид сапонин в количестве 4…5 %. При гидролизе сапонины, как и все гликозиды, дают агликоны (сапогенины) и несколько сахаров: глюкозу, галактозу, арабинозу, а также метилпентозы.

Сапонины обладают большой поверхностной активностью, они значительно понижают поверхностное натяжение, их растворы дают обильную и стойкую пену. Однако сапонины обладают гемолитическим действием, то есть вызывают растворение красных кровяных шариков.

Это действие в достаточной степени парализуется в присутствии жиров и сопровождающих их липоидов (лецитинов) и стеринов. Поэтому при производстве халвы отвар мыльного корня разрешено применять в небольших количествах (0,03% сапонина), а для других кондитерских изделий его употребление запрещено.

Мыльный корень без следов плесени или других признаков порчи с влажностью не более 13% поступает на производство в виде высушенных кусков длиной 15…20 см. Корень тщательно промывают в воде для удаления с его поверхности земли и пыли. Для лучшего экстрагирования сапонина мыльный корень предварительно замачивают в горячей воде (60…70 °С) в течение 2…3 ч, а затем измельчают на куски величиной 4… 6 см.

Измельчают корень на корнерезках или рифленых вальцовых дробилках. Куски корня помещают в варочный котел с паровой рубашкой, заливают водой и вываривают в течение 2…3 ч до получения экстракта с относительной плотностью 1,05 г/см3. Для более полного извлечения сапонина из корня после слива первого отвара его вываривают 3…4 раза с добавлением воды после слива первой порции отвара. Собранные отвары процеживают через фильтр и уваривают до относительной плотности 1,05 г/см3.

Готовый отвар мыльного корня должен быть темно-коричневым, без посторонних запахов, с содержанием сухих веществ 10 %, из них не менее половины составляет сапонин. Выход отвара составляет примерно 25 % от массы мыльного корня. При длительном хранении отвар мыльного корня плесневеет, теряет пенообразующие свойства, поэтому заготовка его впрок и хранение не рекомендуются.

Взамен мыльного корня в качестве пенообразователя можно использовать отвар солодкового корня. Он обладает меньшей пенообразующей способностью и поэтому отвар готовят более концентрированным, с относительной плотностью не ниже 1,12 г/см3. Экстракт солодкового корня может поступать в производство в виде готового концентрата.

Солодка гладкая (голая) — многолетнее травянистое растение с толстым корневищем, от которого во все стороны отходят стелющиеся подземные побеги, а вниз — маловетвистый корень. Длина корней различная, толщина от 7 до 50 мм, толщина корневища до 15 см. Корни и побеги солодки гладкой и уральской используют в высушенном виде.

Химический состав солодки: корни и корневища солодки содержат до 23 % сапонина — глицирризина (калиевая и кальциевая соль глицирризиновой кислоты), придающего приторно-сладкий вкус сырью, а также многочисленные производные глицирризиновой кислоты; около 30% флавоноидов (ликвиритин, ликуразид, глаброзид, уралозид, кверцетин, апигенин, ононин и др.);

до 20% моно- и дисахаридов (3% глюкозы, 5% сахарозы), до 34% крахмала, до 6% пектина, до 40% смол, до 4% горьких веществ, фенолкарбоновых кислот (салициловой, синаповой, феруловой) и их производных (ацетат салициловой кислоты); до 2,6% кумарина, до 14% дубильных веществ, алкалоидов, до 0,03% эфирного масла, до 4,6% органических кислот (винной, лимонной, яблочной, фумаровой). Надземная часть содержит сапонины, дубильные вещества, флавоноиды, эфирное масло, сахара, пигменты и другие вещества.

Солодковый корень, поступающий на производство, должен быть сухим (влажность не более 12 %), без признаков порчи, плесневений и затхлости, в разрезе он должен иметь желтый цвет.

Стабилизаторы пены. Стабилизаторы пены (foam stabilizers) — это эмульгаторы, добавляемые в жидкие взбитые продукты для предотвращения оседания пены; они позволяют сохранять однородную смесь двух или более несмешиваемых веществ в пищевом продукте или готовой пище и способствуют увеличению сроков годности изделий.

Как и другие коллоидные системы, пены термодинамически нестабильны. Газ и жидкость, из которых они состоят, стремятся образовать два слоя с минимальной поверхностью раздела фаз. Поэтому пены в готовых пищевых продуктах фиксируют путем термообработки (подсушивание зефира, выпекание бисквита), стабилизируют формированием мельчайших кристаллов сахара (нуга) или добавкой стабилизаторов пены.

Стабилизаторы пены преимущественно располагаются на поверхности пузырьков воздуха, образуя там прочную пленку, которая усиливает сопротивляемость пузырьков к слипанию. Чтобы пена образовалась и могла существовать, необходимо присутствие в системе поверхностно-активных веществ (ПАВ) — пенообразователей.

Эти же вещества чаще всего выполняют и роль стабилизаторов пены. Типичным и старейшим их представителем является белок куриного яйца, образующий на поверхности пузырьков воздуха эластичные белковые мембраны. Обычно стабилизирующее действие пенообразователей усиливают добавкой веществ, связывающих воду. Желатин, агар, пектин и другие гидроколлоиды увеличивают вязкость жидкой фазы и стабилизируют тем самым пену.

Существует различие между содержащими жир и нежирными взбитыми продуктами. Последние получают из растворов сахара и взбитых белков, рекомендуется также добавка фосфатов. Особенно нестойкими являются пены, содержащие большое количество свободной воды (> 20 %).

Пузырьки воздуха стремятся подняться вверх, а раствор сахара наоборот — опуститься на дно. Чем труднее им это сделать, тем стабильнее пена. Затруднить движение пузырьков воздуха и осаждение раствора сахара можно снижением количества свободной воды, например, добавив загустители или гелеобразователи в количестве 0,1…0,6 %.

Жиросодержащие взбитые массы содержат жиры, протеины, углеводы и эмульгаторы. Последние необходимы для оптимизации свойств пены. Выбор эмульгаторов определяется видом жира, способом получения пенных масс, их дальнейшей переработкой, условиями транспортировки и хранения.

Типичным примером жиросодержащего взбитого продукта являются взбитые сливки, трехфазная система из пузырьков воздуха и кристаллов жира, распределенных в жидкости. В аналогах взбитых сливок, в которых молочный жир и белок полностью заменены растительными жирами и немолочными белками, а также во взбитых сливках с пониженным содержанием жира, необходимо использовать эмульгатор для эмульгирования жира и гидроколлоид для повышения пеностойкости.

Стабилизаторы пены, разрешенные в Российской Федерации и используемые в кондитерском производстве, представлены в табл. 6.

Таблица 6. Стабилизаторы пены, разрешенные в РФ

Код Наименование Технологические функции ДСП, мг/кг веса тела в день Используется в производстве
Е322 Лецитины, фосфатиды Эмульгатор, антиокислитель Не огр.* Эмульсий, кондитерских и мучных кондитерских изделий
Е339 Фосфаты натрия Стабилизатор, эмульгатор 70* Сухих молока и сливок, сгущенного молока
Е340 Фосфаты калия Пекарских порошков, дрожжей, сухих молока и сливок
Е341 Фосфаты кальция Сухих молока и сливок, сгущенного молока, консервированных овощей и фруктов
Е400 Альгиновая кислота Стабилизатор, загуститель Не огр. * Десертов, кондитерских и мучных кондитерских изделий
Е401 Альгинат натрия Десертов, творожных изделий
Е402 Альгинат калия
Е403 Альгинат аммония
Е404 Альгинат кальция Стабилизатор, загуститель, пеногаситель
Е406 Агар Стабилизатор, загуститель, желирующий агент Не огр. * Зефира, пастилы, мармелада, желе, жевательной резинки
Е407 Каррагинан и его натриевая, калиевая, аммонийная соли, включая фурцеллеран Кондитерских изделий, овощных и фруктовых консервов, маргарина
Е407а Каррагинан из водорослей EUCHEMA Стабилизатор, загуститель, желирующий агент 20*
Е409 Арабиногалактан —*** Эмульсий, суспензий
Е410 Камедь рожкового дерева Стабилизатор, загуститель —* Мучных кондитерских изделий, молочных продуктов, фруктовых и овощных консервов
Е411 Овсяная камедь Отсут.* Диетических продуктов
Е414 Гуммиарабик Не опр. * Драже, ароматизаторов и фруктовых порошков
Е415 Ксантановая камедь Молочных продуктов, фруктовых и овощных консервов
Е416 Карайи камедь Не опр. ** Мучных кондитерских изделий
Е417 Тары камедь Не огр. ** Кондитерских изделий, желе
Е418 Геллановая камедь Стабилизатор, загуститель, желирующий агент Не опр. ** Гелей
Е419 Гхатти камедь Отсут.***
Е426 Гемицеллюлоза сои Стабилизатор, загуститель До 10 г/кг продукта* Желированных кондитерских изделий, сдобных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий
Е440 Пектины Стабилизатор, загуститель, желирующий агент Не опр. * Кондитерских желейных и пастильных изделий, фруктовых консервов, молочных десертов
Е450 Пирофосфаты Стабилизатор, эмульгатор, регулятор кислотности, разрыхлитель, комплексообразователь, влагоудерживающий агент 70** Печенья
Е459 β-Циклодекстрин Стабилизатор, связывающее вещество —** Бисквитов, сахарного печенья
Е461 Метилцеллюлоза Стабилизатор, загуститель, эмульгатор Не опр. *** Сдобных мучных кондитерских и хлебобулочных изделий, десертов
Е463 Гидроксипропилцеллюлоза Стабилизатор, загуститель, эмульгатор Не опр. ** Хлебопекарных улучшителей, покрытий
Е464 Гидроксипропилметилцеллюлоза Сдобных мучных кондитерских и хлебобулочных изделий, десертов
Е465 Метилэтилцеллюлоза Стабилизатор, пенообразователь, загуститель, эмульгатор Десертов
Е466 Карбоксиметилцеллюлоза натриевая соль Стабилизатор, загуститель Не огр.** Кондитерских изделий, желе, кремов и паст, орехов, десертов
Е467 Этилгидроксиэтилцеллюлоза Стабилизатор, загуститель, эмульгатор Не опр. ** Десертов
Е471 Моно- и диглицериды жирных кислот Стабилизатор, эмульгатор Не опр. * Кондитерских изделий, сдобных изделий, модифицированного крахмала, маргарина, крема, молочных продуктов, десертов
Е472а Глицерина и уксусной и жирных кислот эфиры Стабилизатор, эмульгатор, комплексообразователь Не огр.** Конфет, орехов, изюма, жевательной резинки, пищевых упаковочных материалов, маргаринов, жировых покрытий, наполнителей
Е472b Глицерина

и молочной и жирных кислот эфиры

Стабилизатор, эмульгатор, комплексообразователь 50** Теста, маргарина для выпечки, десертов
Е472с Глицерина

и лимонной и жирных кислот эфиры

Стабилизатор, эмульгатор, комплексообразователь Не огр.** Кондитерских изделий, смесей для десертов, сухих сливок
Е472d Моно- и диглицериды жирных кислот и винной кислоты эфиры Кондитерских, мучных кондитерских и хлебобулочных изделий
Е472е Глицерина и диацетилвинной и жирных кислот эфиры Стабилизатор, эмульгатор, комплексообразователь Не огр.** Кондитерских, мучных кондитерских и хлебобулочных изделий
Е472f Глицерина и винной, уксусной и жирных кислот смешанные эфиры
Е472q Моноглицеридов и янтарной кислоты эфиры Отсут.**
Е481 Лактилаты натрия Стабилизатор, эмульгатор 20** Мучных кондитерских и хлебобулочных изделий
Е482 Лактилаты кальция
Е496 Сорбитан триолеат, СПЭН 85 Стабилизатор, эмульгатор 25*** Печенья, кексов, взбитых сливок, жиров для выпечки, шоколада и глазури, эмульсий
Е1400 Декстрины, крахмал, отработанный термически, белый и желтый Стабилизатор, загуститель, связывающее вещество Не огр. ** Карамели, драже и т. п., жевательной резинки
Е1401 Крахмал, обработанный кислотой Не опр. * Фруктовых жевательных конфет, пищевых добавок
Е1402 Крахмал, обработанный щелочью
Е1403 Крахмал отбеленный
Е1405 Крахмал, обработанный ферментными препаратами Не опр. *
Е1410 Монокрахмалфосфат Не опр. **
Е1412 Дикрахмалфосфат, этерифицированный тринатрийметафосфатом; этерифицированный хлорокисью фосфора Не опр. **
Е1413 Фосфатированный дикрахмалфосфат «сшитый» Стабилизатор, загуститель, связывающее вещество Не опр. ** Фруктовых жевательных конфет, пищевых добавок
Е1420 Крахмал ацетатный, этерифицированный уксусным ангидридом Не опр. *** Замедляется старение крахмала, но он становится менее стойким по отношению к нагреванию, механическому воздействию и кислотам
Е1421 Крахмал ацетатный, этерифицированный винилацетатом
Е1440 Крахмал оксипропилированный Не опр. *** Устойчив при варке и стерилизации
Е1442 Дикрахмалфосфат оксипропилированный «сшитый»
Е1443 Дикрахмалглицерин оксипропилированный
Е1451 Крахмал ацетилированный окисленный —** В пищевой промышленности
Е1452 Крахмала и алюминиевой соли октенилянтарной кислоты эфир Стабилизатор, глазирователь 35 г/кг**
Солодкового корня экстракт Стабилизатор, пенообразователь Отсут. ** Халвы
Мыльного коря отвар, плотность 1,05 —**
Желатин Не огр.* Кондитерских изделий, взбитых десертов

* Пищевые добавки натурального происхождения или приближенные к натуральным.

** Вещества, которые по происхождению и своим свойствам не могут относиться к пищевым. Пищевые продукты с такими пищевыми добавками следует употреблять с осторожностью тем, у кого есть проблемы с органами пищеварения, больным аллергией, сахарным диабетом, людям пожилого и детского возраста.

*** Вещества, которые нельзя отнести к пищевым, и они, в большинстве своем, далеки от натуральных продуктов. Употреблять пищевые продукты с такими добавками следует всем с большой осторожностью, а детям их применение вообще нежелательно.

Пищевые наполнители. Это инертные вещества, необходимые в производстве низкокалорийных продуктов, регулирующие консистенцию продуктов.

Пищевые наполнители не имеют или практически не имеют пищевой ценности и используются для компенсации потери массы и объема продукта при снижении содержания в нем жира, сахара и других углеводов. Кроме того, наполнители вызывают чувство насыщения, не привнося дополнительных калорий в рацион.

Пищевые наполнители также являются основой таблеток, например таблеток быстрорастворимых напитков или подсластителей. Простейшими «наполнителями» являются вода и воздух. Их использование в пищевых продуктах требует дополнительного внесения эмульгаторов и загустителей. Важнейшими пищевыми наполнителями являются крахмалы, сахар, различные виды целлюлозы.

Пищевые наполнители, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов в РФ:

  • E341(ii) дикальцийфосфат;
  • Е420 сорбит и сорбитовый сироп;
  • Е421 маннит;
  • Е460 целлюлоза;
  • Е461 метилцеллюлоза;
  • Е462 этилцеллюлоза;
  • Е468 кроскарамеллоза;
  • Е469 карбоксиметилцеллюлоза, ферментативно гидролизованная;
  • Е530 оксид магния;
  • Е967 ксилит;
  • Е1200 полидекстрозы А и N;
  • E1400 декстрины;
  • Е1401 крахмал, обработанный кислотой;
  • Е1402 крахмал, обработанный щелочью;
  • Е1405 крахмал, обработанный ферментными препаратами;
  • крахмал нативный.
Оцените статью
БАДы и Правильное питание
Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.