Полисахариды морских растений

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

АГАР-АГАР или АГАР (Е 406), является классическим представи­телем класса загустителей, стабилизаторов и гелеобразуюших веществ. Его получают из морских водорослей Белого моря и Тихого океана. Название этого полимера имеет малазийское происхожде­ние и означает «желирующий продукт питания из водорослей». Ос­нову агар-агара составляет дисахарид агароза, молекула которой построена из D-галактозы и 3,6-ангидро- L-галактозы.

Свойства агара различаются в зависимости от его происхождения. Обычно агар состоит из смеси агароз, различающихся по степени полимеризации; в их состав могут входить разные металлы (калий, натрий, кальций, магний) и присоединяться по месту функциональ­ных групп. В зависимости от соотношения полимеров, вида металлов значительно изменяются свойства агар-агара.

С гигиенической точки зрения агар безвреден, и во всех странах
допускается его использование в пищевых целях. Концентрация его не лимитирована и обусловлена рецептурами и стандартами на пи­щевые продукты.

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

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

АЛЬГИНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ СОЛИ (Е 400, Е 401, Е 402, Е 403, Е404) - загустители, стабилизаторы и гелеобразуюшие веще­ства, получаемые из бурых водорослей. Они представляют собой полисахариды. состоящие из остатков D-маннуроновой и L-гулуроновой кислот. Альгиновые кислоты в воде нерастворимы, но свя­зывают ее. При нейтрализации карбоксильных групп альгиновой кислоты образуются альгинаты, которые растворимы в горячей и холодной воде.

Альгинатные гели устойчивы к действию как низких, так и высо­ких температур, что выгодно отличает их от гелей агар-агара, желати­на, каррагинана. Они совместимы с белками и полисахаридами, не­совместимы с водорастворимыми спиртами, кетонами, арабик-клейковиной При добавлении молочной кислоты в гели альгиновой кис­лоты значительно увеличивается стойкость по отношению к хелатам. В гели альгината натрия из молочных продуктов можно добавлять различные пищевые добавки, при этом повышается стойкость вкуса, запаха, цвета. Такие смеси легко поддаются термической обработке в условиях высокого давления, не теряют свойств при хранении.

АГАРОИД (черноморский агар) получают из водорослей филлофлоры, растущих в Черном море. Основу агароида также составляет агароза. В молекулу агароида входят сульфокислые группы - 22...40 % от общего числа функциональных групп и карбоксильные - 3...5 %, тогда как в молекуле агара их соответственно 2...5 и 20...25 % всех функциональных групп. Эти различия в структуре определяют и раз­ную студнеобразующую способность, которая у агароида в 2...3 раза ниже, чем у агара. Агароид, кроме того, имеет более низкие темпе­ратуры плавления и застудневания, меньшую химическую устойчи­вость. В пищевой промышленности агароид находит аналогичное агару применение.

К агару и агароиду по химической природе близок ФУРЦЕЛЛЕРАН (датский агар) - полисахарид, получаемый из морской водо­росли фурцеларии. По способности к студнеобразованию он зани­мает промежуточное положение между агаром и агароидом и при­меняется при производстве мармелада и желейных конфет, арома­тизированных молочных напитков и пудингов. Экспертным коми­тетом по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ определена ДСП фурцеллерана - до 75 мг на 1 кг массы тела.

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

Каррагинаны не расщепляются ферментами в желудочно-ки­шечном тракте и могут применяться в области производства низко­калорийных продуктов.

Каррагинан используется как структурообразователь при про­изводстве плавленых сыров, сгущенного молока, соусов, желе, мус­сов, халварина. ДСП по рекомендации Экспертного комитета по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ - до 75 мг на 1 кг массы тела. Про­мышленное применение находит не только каррагинан, но и его натриевая, калиевая и аммонийная соль.

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

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

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

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

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

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

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

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

От химического состава крахмала зави­сят его физико-химические свойства. Крахмальные зерна при обыч­ной температуре не растворяются в воде, а при повышении темпе­ратуры набухают, образуя вязкий коллоидный раствор, который при охлаждении превращается в устойчивый гель, известный под назва­нием «клейстер».

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

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

Желатин

Желатин является практически единственным гелеобразователем белковой природы, который широко используется в пищевой промышлен­ности. Желатин — белковый продукт, представляющий смесь линейных полипептидов с различной молекулярной массой (50 000-70 000) и их агрегатов с молекулярной массой до 300 000, не имеет вкуса и запаха.

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

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

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

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

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

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