49. Пищевые гидроколлоиды растительного происхождения. Характеристика альгинатов, каррагинанов и агара, особенности их применения.

В пищевой промышленности широко применяются стабилизаторы растительного •происхождения. Их еще называют по-другому - гидроколлоиды. Применение гидроколлоидов очень выгодно и удобно производителям, поскольку, таким образом, уменьшается калорийность продукции, снижается ее себестоимость, улучшаются структурно-механические и реологические свойства готовой продукции.

Гидроколлоидами называют большую группу органических соединений. По своему происхождению это чаще всего полисахариды, имеющие сложную разветвленную химическую структуру.

Среди гидроколлоидов на основе морских растений можно назвать: агар, фурацелларан, каррагинан, альгинаты.

Гидроколлоиды наземных растений, это: камедь гуара, гуммиарабик, камедь трагаканта, камедь гати, камедь тара, камедь караии, камедь рожкового дерева, пектин.

Среди микробиологических полисахаридов выделяют: декстрин, камедь гелана, камедь рамзана, камедь веллана, камедь ксантана, сахарогликан, микроволокнистая целлюлоза.

Также следует сказать о таких производных полисахарида, как: карбоксиметилцеллюлоза •^(КМЦ), метилгидрокси- пропилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, пропилен гликоль альгинат, гидроксипропил гуар, модифицированние крахмалы.

Эффективность применения гидроколлоидов наглядно видна при использовании во всех гетерогенных системах, эмульсиях, суспензиях, гелях, золях.

а

Основное свойство гидроколлоидов - отличное связывание воды и преобразование ее в системы с необходимыми структурно-механическими и реологическими свойствами.

Высокая способность коллоидов связывать влагу объясняется их химической структурой. Главным образом, тем, что в них имеется большое количество гидрофильных групп. Гидроколлоиды применяют в качестве загустителя или стабилизации водных систем.

Некоторые гидроколлоиды также способны к образованию гелей. Они действуют как флокулянты, смазка и антифрикционные вещества, связывают, образуют пленку.

Кроме этого, коллоиды слабо, но проявляют эмульгирующие свойства. Поскольку в их структуре имеется небольшое количество гидрофобных групп. Поэтому полисахаридам удается изменять и управлять реологическими свойствами водных систем.

Экстракты из водорослей. В красных водорослях главными углеводами являются полисахариды, аналогичные по строению амилопектину. Группа ученых из Норвегии, США и России предложила новую номенклатуру для полисахаридов различных красных морских водорослей. Полисахариды, содержащие остатки только D-галактозы, стали называть каррагинанами, а те, в которых есть и L-галактоза, — агаранами. Если один из остатков галактозы замещен в полисахаридах на остаток 3,6-ангидрогалактозы, то названия заменяются на «каррагиноза» и «агароза» соответственно. К агарозам относятся агар-агар и агароид.

Агар-агар получают из наиболее дорогих морских водорослей (анфельция, геллидиум, грациллярия, эухеум). Еще в начале 1990-х гг. в России было свернуто производство студнеобразователя агар-агара, который в настоящее время практически полностью закупается за рубежом.

Основными производителями агар-агара являются следующие фирмы: Volf & Olsen, Algas Marinas S. A., B & V, Setexam, Instrimpex consfit import & export company и др. Основные поставки агар-агара осуществляются из таких стран, как Германия, Чили, Испания, Италия, Марокко, Китай и др.

Агар — самый сильный желирующий агент. Способность агара образовывать студни уменьшается при его нагревании в присутствии кислот. Водный раствор агара образует студни при охлаждении до 45 оС. Температура плавления водного студня — 80–90 оС. Агар используют в кондитерской промышленности при производстве мармелада, желе, при получении мясных и рыбных студней, при изготовлении 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.

Применение агара в пищевой промышленности не лимитировано, а его количество, добавляемое в пищевые продукты, обусловлено рецептурами и стандартами на эти продукты.

Ориентировочная дозировка в кондитерских изделиях составляет 1–1,2% к массе готового продукта. В зависимости от содержания основного вещества желирующая способность агара, или прочность геля (концентрация 1,5%), может изменяться от 500 до 930 г/см при 20 оС по Никону. Желирующая способность определяет тип агара: 600, 700, 800, 900.

Каррагинаны получают водной экстракцией из нескольких видов красных морских водорослей. Широкое применение каррагинанов в пищевой промышленности обусловлено их уникальными стабилизирующими и уплотняющими свойствами, они способствуют улучшению структуры продукта, увеличивают выход готового продукта, придают эластичность и упругость, устойчивость к синерезису. Эти свойства каррагинанов позволяют применять их в производстве вареных колбас, сосисок и сарделек, ветчинных колбас, цельномышечных продуктов из свинины и говядины. В зависимости от вида сырья, рецептуры вырабатываемого продукта, соотношения мышечной, жировой и соединительной ткани, уровня использования немясных ингредиентов дозировка каррагинанов в мясных продуктах может составлять 0,2–2 кг на 100 кг несоленого сырья.

Каррагинаны широко используются в качестве вяжущего компонента при приготовлении пудингов и фруктовых йогуртов, диетических маргаринов и сливочного мороженого. Каррагинанами осветляют пиво и пропитывают ткани; его добавляют в самые разные изделия: в корм для кошек и собак, в облатки пилюль, в туалетное мыло и шампунь. Каррагинаны превращают жидкости в кремы или прозрачные желе, придают шоколадным напиткам тягучий вкус. Кроме того, благодаря каррагинанам мы не видим на замороженных продуктах кристалликов льда. В США и странах Юго-Восточной Азии это вещество добавляют даже в шницели и бифштексы, чтобы кусок мяса казался пышным, воздушным. Присутствие каррагинанов в продуктах питания показывает маркировка «E407», встречающаяся на упаковке.

Вид водоросли влияет на тип и свойства получаемого каррагинана, которые зависят от содержания полисахаридов.

Каррагинан, полученный из красной водоросли Eucheuma cottonii, предназначен для использования в качестве желирующего вещества в жидких желейных десертах. Данный вид каррагинана дает чистый коллоидный раствор, формирует прозрачный гель и может образовывать упругий гель с камедью рожкового дерева.

Используется также в мясоперерабатывающей промышленности, увеличивает выход готовых мясных продуктов.

Каррагинан получают также из ирландского мха (хондрус) — Chуndrus crispus (L.), произрастающего на северо-западном побережье Ирландии и американского штата Массачусетс. В Ирландии заготовку водорослей проводят осенью, а в Америке — летом. По химическому составу хондрус близок к агару и содержит 55–80% полисахаридов-каррагинанов. Основными являются a-, b- и g-каррагинаны, отличающиеся по количеству 3,6-ангидро-D-галактозы. Кроме того, ирландский мох, или хондрус, содержит около 10% белка, богат солями галогенов (йода, брома, хлора), карбонатом кальция. Особенностью ирландского мха в отличие от агара является высокое содержание серы.

Альгинаты. Среди всех получаемых полисахаридов из морских водорослей самая большая доля приходится на альгинаты — натриевые, калиевые, кальциевые соли альгиновой кислоты, экстрагируемые из бурых водорослей. Высокая потребность в альгинатах объясняется тем, что они находят самое широкое применение в целом ряде производств и отраслей промышленности. Альгинаты представляют собой полисахарид, состоящий из остатков D-маннуроновых и L-гулуроновой кислот. Альгинаты были изучены на людях. В результате исследований не было выявлено негативного влияния альгинатов на усвоение кальция из рациона питания. По данным экспертов ФАО/ВОЗ, допу-стимая суточная доза потребления альгинатов составляет до 50 мг на 1 кг веса тела человека, а это существенно выше той дозы, которая может поступить в организм с пищевыми продуктами.

Основным свойством альгинатов является способность образовывать особо прочные коллоидные растворы, отличающиеся кислотоустойчивостью. Растворы альгинатов безвкусны, почти без цвета и запаха. Они не коагулируют при нагревании и сохраняют свои свойства при охлаждении, при замораживании и последующей дефростации. Поэтому наиболее широко альгинаты применяются в пищевой промышленности в качестве студнеобразующих, желирующих, эмульгирующих, стабилизирующих и влагоудерживающих компонентов.

Добавление 0,1–0,2% альгината натрия в соусы, майонезы, кремы улучшает их взбиваемость, однородность, устойчивость при хранении и предохраняет эти продукты от расслаивания. Введение 0,1–0,15% альгината натрия в варенье и джемы предохраняет их от засахаривания. Альгинаты вводятся в состав мармеладов, желе, разнообразных заливных блюд. Их добавление в состав различных напитков предупреждает выпадение осадка. Альгинат натрия может использоваться также в качестве замутнителя при производстве безалкогольных напитков. Сухой порошкообразный альгинат натрия используют для ускорения растворения сухих порошкообразных и брикетированных пищевых продуктов (растворимые кофе и чай, порошкообразное молоко, кисели и т. д.). Альгинаты применяются для приготовления формованных продуктов — аналогов рыбного филе, фруктов и т. д., широко используются для приготовления гранулированных капсул, содержащих текучие пищевые продукты. Водные растворы солей альгиновой кислоты используют для замораживания филе мяса, рыбы и морских беспозвоночных животных. За послед-ние десятилетия особенно быстро росло потребление альгината для приготовления сливочного мороженого, которому он придает нежную консистенцию и значительно увеличивает стабильность при хранении.

Кроме пищевой промышленности альгинаты широко применяются в медицине, текстильной, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и других отраслях промышленности. В фармацевтической промышленности альгиновую кислоту и ее соли применяют в качестве склеивающего и разрыхляющего вещества при производстве таблеток, драже, пилюль. Благодаря способности альгинатов поглощать 200–300-кратное количество воды с образованием лишенных вкуса, цвета и запаха вязких стабильных гелей, их применяют в качестве компонентных основ для различных мазей и паст. Альгиновые гели используют также как носители антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Одним из наиболее ценных и перспективных свойств растворимых альгинатов является их способность задерживать всасывание радиоактивного стронция в кишечнике человека, предотвращая таким образом накопление этого радионуклеида в организме. Они препятствуют также накоплению солей тяжелых металлов. На основе альгината создан перевязочный материал — альгипор, который наряду с влагопоглощающими и ранозаживляющими свойствами оказывает четко выраженное антисептическое воздействие. В связи с этим альгипор может применяться при лечении открытых обширных раневых поверхностей, возникающих при ожогах и лучевых поражениях.