Структурообразующие свойства

Студне- (геле-) образующие свойства. Одним из важнейших свойств коллоидных растворов белков является их способность из свободноди­сперсного состояния переходить в связнодисперсное с образованием твердообразной системы, в которой дисперсная фаза и дисперсионная среда, как правило, остаются в прежних соотношениях. Образующаяся структурированная коллоидная система называется гелем (студнем), в котором частицы дисперсной фазы (белок) образуют пространствен­ную сетку (каркас). Ячейки пространственных сеток гелей заполнены растворителем (водой).

Механизм формирования структуры белковых гелей заключается в том, что в растворах белков при определенных условиях происходит конформационный переход макромолекул, в результате чего образу­ются агрегаты, являющиеся частицами дисперсной лиофильной фазы. С увеличением числа таких частиц возникают контакты между ними благодаря действию молекулярных сил сцепления, и образуется объ­емная структура геля, обеспечивающая системе соответствующие ме­ханические свойства (вязкость, упругость, эластичность, прочность).

При формировании структуры гелей образуются различные типы связей: водородные с участием пептидных цепей; электростатические между полярными группами, гидрофобные между углеводородными радикалами, а при наличии серосодержащих аминокислот могут об­разовываться дисульфидные связи. Процесс структурообразования и свойства структуры зависят от вида белка, условий, при которых он происходит (pH, температура, время), присутствия других белков, со­лей, полисахаридов.

Белок как гелеобразователь должен образовывать гели в широком диапазоне pH, ионной силы, при минимальной концентрации, при которой наступает гелеобразование (гель-точка), и с необходимыми физико-химическими и структурно-механическими свойствами. К по­следним относятся прочность, эластичность, тиксотропия (способность обратимо переходить в текучее состояние при механической обработке и вновь образовывать нетекучий гель после снятия нагрузки), темпера­тура размягчения и плавления, степень набухания, способность к сине- резису (отделение дисперсионной среды с сокращением объема геля), сорбция красителей и ароматических веществ и т. д. К универсальным гелеобразователям относится желатин.

Эмульгирующие свойства. В каждой белковой цепи имеются в на­личии гидрофильные и гидрофобные группы, которые обусловливают ее поверхностную активность, способность формировать межфазный адсорбционный слой. Это свойство белков широко используется при получении пищевых эмульсий. Эмульсиями называют дисперсные си­стемы, состоящие из нерастворимой жидкой дисперсной фазы и жид­кой дисперсионной среды.

Как известно, в результате эмульгирования, осуществляемого мето­дом механического диспергирования, создается однородная система, в которой одна из несмешивающихся жидкостей (масло или вода) об­разует дисперсионную среду, а другая находится в диспергированном состоянии (дисперсная фаза). При диспергировании происходит раз­дробление жидкости на мелкие капельки (наподобие шариков). Это приводит к увеличению ее поверхности, и тем большему, чем мельче частицы дисперсной фазы. Благодаря огромному увеличению поверх­ности раздела между двумя жидкостями система приобретает большой запас свободной поверхностной энергии, что делает такую систему неустойчивой. Это приводит к самопроизвольному слиянию (коалес- ценции) капелек дисперсной фазы. Если систему не стабилизировать каким-либо образом, эмульсия начнет разрушаться с образованием двух слоев жидкости.

Для того чтобы облегчить эмульгирование и обеспечить стабиль­ность эмульсии в процессе хранения в систему «масло—вода» вводят эмульгатор (поверхностно-активное вещество), который образует на границе раздела фаз прочные адсорбционные слои (защитные оболоч­ки), препятствующие коалесценции капель дисперсной фазы (напри­мер, масла). В качестве эмульгаторов используют белки (яичные, мо­лочные), желатин, а также другие поверхностно-активные вещества. Эмульгирующие свойства белков оценивают по эмульгирующей спо­собности и стабильности эмульсий. Помимо поверхностной активно­сти эмульгаторы должны обладать структурной вязкостью, т. е. прида­вать им необходимую консистенцию — выступать в роли загустителей.

Эмульгаторы, растворимые в воде, способствуют образованию прямых эмульсий — масло в воде.

В кулинарной практике яичные белки выступают в роли эмульгато­ров при приготовлении соусов — майонеза и голландского.

Пенообразующие свойства. Пенообразующие свойства белков обу­словлены присутствием в полипептидной цепи гидрофильных и ги­дрофобных групп, обеспечивающих распределение молекул опреде­ленным образом на границе раздела фаз вода — газ (воздух, углекислый газ). Пена представляет собой дисперсную систему, состоящую из ячеек — пузырьков воздуха, разделенных пленками жидкости (белка), в которой воздух является дисперсной фазой, а жидкость (белок) — непрерывной дисперсионной средой. Жидкие пленки, образованные раствором белка, разделяют пузырьки воздуха и образуют в совокуп­ности пленочный каркас, являющийся основой пены.

Структура пен определяется в основном соотношением объемов га­зовой и жидкой фаз. Ячейки пен продукции общественного питания (муссы, кремы, взбитые сливки, бисквитное тесто и т. д.) принимают форму, близкую к сферической.

Хорошими пенообразователями, широко используемыми в кули­нарной практике, являются белки яйца (куриные яйца, меланж), бел­ки молока и желатин. Кроме того, в качестве пенообразователя при производстве молочных напитков, майонезов, сладких изделий и дру­гой продукции используются белки сои.

Пенообразующая способность белков и устойчивость пены зависят от вида, концентрации, рН-среды, присутствия различных пищевых добавок и т. д.

Увеличение концентрации белка приводит к повышению устойчи­вости пены за счет снижения поверхностного натяжения и одновре­менной ориентации полярных групп в адсорбционном слое, проч­ность которого при этом возрастает.

Оптимальное значение pH для образования устойчивой пены для яичного белка находится в пределах pH 5,0...5,5, которого можно до­биться введением в белки перед окончанием взбивания нескольких капель лимонной кислоты (10 %-ный раствор). Стабильность пен обычно повышается при увеличении концентрации белка и вязкости его раствора. Имеются сведения, что сахар снижает пенообразующую способ­ность, но вместе с тем стабилизирует пенную структуру, повышая ее устойчивость. Жиры обычно препятствую образованию пены. Устойчивость белков в значительной степени обусловливается дис­персностью пены. Свойства пены зависят от продолжительности взби­вания. Недостаточно взбитые белки плохо сохраняют форму, име­ют невысокую прочность межфазных адсорбционных слоев и при соединении с другими продуктами быстро уменьшаются в объеме. При длительном взбивании пена получается с низкими структурно­механическими характеристиками (теряет эластичность, становится хрупкой), что отрицательно сказывается на качестве готовых изделий (малый объем, плотная консистенция). Это происходит потому, что возрастают дисперсность пены, поверхность ее раздела, уменьшается толщина пленок, эластичность пленок снижается вследствие денату­рации и агрегации белков в поверхностном слое. Потеря пленками эластичности приводит к тому, что при выпечке (например, бисквита) они начинают лопаться под давлением расширяющегося воздуха и вы­печенный полуфабрикат (изделие) имеет меньший объем и излишне плотную структуру (консистенцию).

Пены в кулинарной практике получают главным образом дисперга- ционным способом, при котором пена образуется в результате интен­сивного совместного диспергирования (взбивания) пенообразующего белкового раствора и воздуха. На объем пены оказывают влияние фор­ма рабочего органа взбивальной машины и интенсивность процесса, которая вначале должна быть невысокой, а затем включаются высокие скорости вращения рабочего органа. Чтобы получить пену с большим объемом, ее белки следует перед взбиванием охладить до температуры 3...5 °С. Хорошо взбитые белки увеличиваются в объеме в 5...8 раз, со­храняют форму, придают блюдам нежную консистенцию.

К взбивной продукции общественного питания относятся некото­рые сладкие блюда (муссы, самбуки, кремы, взбитые сливки, суфле, пудинги, мороженое и т. д.), коктейли молочные, бисквитное тесто, белково-взбивной полуфабрикат, крем безе, заварной крем и др.

Таким образом, белки пищевых продуктов (яиц, молока) и желатин являются универсальными структурообразователями в сложных мно­гокомпонентных системах, каковой является продукция обществен­ного питания, выполняя геле- (студне-) и пенообразующую и эмуль­гирующую роль.