6. Поверхностно-активные вещества: особенности строения; влияние на термодинамическую устойчивость пищевых дисперсных систем.

Поверхностно-активные вещества ПАВ - это вещества, адсорбирующиеся на поверхности раздела двух фаз и образующие на ней слой повышенной концентрации. Однако в понятие «поверхностно-активные вещества» (ПАВ) обычно вкладывают более узкий смысл, относя его лишь к группе органических соединений, адсорбция которых из их растворов даже очень малой концентрации приводит к резкому снижению поверхностного (межфазного) натяжения на поверхности раздела р-ра с газом (паром), др. жидкостью или твердым телом. Особенностью ПАВ является то, что его молекула дифильна,т.е. гидрофобна и гидрофильна.На поверхности раздела фаз молекулы ПАВ распределяются следующим образом: гидрофильная в воде, гидрофобная в масле. Процесс адсорбции ПАВ энергетически выгоден и приводит к снижению межфазного или поверхностного натяжения, т.о. к уменьшению свободной энергии системы и увеличению ее ТД устойчивости. Высокомолекулярные ПАВ – белки, поверхностная активность которых определяется особенностью их структуры, т.е. расположением полярных и неполярных группировок в молекуле. В процессе адсорбции нарушается равновесие сил, стабилизирующих молекулу белка, и аминокислотная цепь распределяется на поверхности раздела фаз так, что ее фрагменты распределяются между фазами, образуя хвосты, шлейфы. Далее молекулы белка взаимодействуют не только с масляной фазой, но и между собой, что приводит к образованию прочного гелеобразного слоя. Межфазный адсорбционный слой, образованный низкомолекулярными ПАВ не очень прочный, что существенно отличает высокомолекулярные ПАВ от низкомолекулярных. Гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ) – величина, характеризующая соотношение гидрофильных и гидрофобных частей молекулы ПАВ и имеет значение от 1 до 40: 6-8 – вещество одинаково растворимо и в воде и в масле; > 8 – ПАВ лучше растворяются в воде и стабилизирует прямые эмульсии, т.е. масло в воде; < 6 – ПАВ лучше растворяются в масле и стабилизируют обратные эмульсии, т.е. вода в масле.

7. Эмульгаторы и стабилизаторы эмульсий; цели использования; механизм действия. Влияние на

качество. Виды коммерческих препаратов, особенности использования.

Эмульсии - смесь 2-х несмешивающихся жидкостей. Как правило эмульсия = вода + масло/жир. Пищевые системы представляют собой дисперсии, средой в которых является вода с растворенными в ней веществами, а несколько фаз не взаимодействуют между собой, в результате чего на поверхности раздела образуется избыток энергии и система становится неустойчивой. По этой причине стабилизация эмульсий производится путем внесения в ДИСИ ПАВ, которые характеризуются наличием как полярных (гидрофобных), так и неполярных (гидрофобных) группировок, что обеспечивает снижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз. Эмульгаторы — вещества дифильного строения, подразделяются на: 1) низкомолекулярные (эмульгирующие соли, типа фосфатов, монодиглицериды жирных кислот, сапонины, эфиры сахарозы и пищевых кислот, лецитин). Как правило, низкомолекулярные ПАВ формируют мицеллу. Для пищевых технологий наиболее важны высокомолекулярные ПАВ, образующие гелеобразный межфазный достаточно прочный и эластичный слой. В большинстве высококонцентрированных пищевых эмульсий структурный матрикс представляет Собой «соты»: белковая сетка — гель, в ячейках которой включены капли диспергированного жира размером от 10 до 80 микрон + вода. Устойчивость и св-ва получаемых эмульсий зависят от: 1) количественного соотношения гидрофильных и гидрофобных групп (ГЛБ)(для эмульсий вода в масле ГЛБ = 2-8, для эмульсий масло в воде ГЛБ = 8-18); 2) концентрации ПАВ в система; 3) величины pH, t, ионного состава среды; 4) степени диспергирования жира (д/молочных продуктов D = 0,1 – 10 мкр, д/мясных от 40 до 120 мкр (20-80); 5) температуры плавления жира. Стабилизаторы – вещества. Главной технологической функцией которых являются стабилизация гомогенной пищевой системы, образованной из 2-х или более не смешивающихся веществ, или улучшение степени гомогенизации этой системы. Принцип действия стабилизаторов в пищевых системах аналогичен действию эмульгаторов, от которых они отличаются пониженной поверхностной активностью. Что обусловлено особенностями строения молекул. В молекулах стабилизатора гидрофильные группы, как правило равномерно распределяются по всей длине молекулы и изменяют характер ее поведения на границе раздела фаз. По своему поведению в пищевых системах стабилизаторы занимают промежуточное положение между эмульгаторами и загустителями, при этом эффект стабилизации может быть достигнут как за счет адсорбции их молекул на межфазных границах, образуемых частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды, так и за счет повышения вязкости дисперсионной среды, содержащей частицы дисперсной фазы. Коммерческие препараты: эмульгирующие крахмалы, моно- и диглицериды жирных кислот – продукты переработки растительных масел, например, соевого. При этом от гидрофобных молекул триглицерида, при определенных условиях отщепляется 1 или 2 молекулы, что в обоих случаях приводит к образованию дифильных молекул. При использовании в продукции этих веществ они способствуют образованию эмульсий, оказывают противоразбрызгивающее действие устраняют высыхание и отделение масла, песчанистость, улучшают вкус и запах. фосфолипиды...

8. Пищевые гидроколлоиды. Классификация. Пищевые волокна, агары, пектины, гуммиарабик, камеди, желатин, каррагинаны, галактомананы, нативные и модифицированные крахмалы, КМЦ : цель использования, особенности ФТС, механизм действия.Загустители – вещества,  вязкость ПП ,т.е загущающие их. Гелеобразователи (желеобразователи) – способны в определенных условиях образовывать гели (желе) – структурированные ДИСИ. Влияние: 1) на вкусовое восприятие, 2) улучшают консистенцию, стабилизируют структуру, 3) связывают воду стабилизируют ДИСИ: эмульсии, суспензии, пены, 4) выполнение технологических свойств: стабилизация, влагоудерживание. 5) относятся к пищевым волокнам, 6) четкой границы между гелеобразователями и загустителями нет. По химической природе: линейные и разветвленные полимерные цепи с гидрофильными группами, которые вступают в физическое взаимодействие с имеющейся в продукте водой за исключением микробных полисахаридов – ксантана и гелановой камеди, а так же желатина – животного происхождения, гелеобразователи и загуститители – полисахаридов растительного происхождения, раститительные гидроколлоиды. Их получают из наземных растений / водорослей. Бурые водоросли – альгиновая кислотата и соли. Наиб популярные: агар – агар, каррагинан, фурцеллеран : красные морские водоросли. Яблоки, цитрусовые – пектин. Полисахариды, получаемые из растений: 1) защитные коллоиды, выделяемые из растений при повреждениях (смолы, эксудаты), 2) мука семян ( резерв полисах растений). Смолы используемые как гелеобразователи и загустители: арабиногалактан, трагакант, гуммиарабик, камедь карайи, гхати. К резервным полисахаридам относятся: 1) мука семян рожкового дерева, 2) овсяная камедь, 3) гуаровая камедь, камедь тары. По химическому строению гидроколлоиды: 1) кислые полисахариды с остатками уроновой кислоты, 2) кислые полисахариды с остатками серной кислоты – агар, каррагинан, 3) нейтр полисахариды – камедь бобов рожкового дерева. Св-ва загустителей можно менять путем физической (t) обработки или путем химической модификации (введение в молекулу нейтральных ионных заместитителей). Путем химической или физической модификации крахмала можно добиться: 1) ↓↑t клейстеризации, 2) ↓↑ вязкости клейстера, 3) ↑ растворимости в холодной воде, 4) проявление эмульгирующих свойств, 5) ↓ склонности к ретроградация, 6) устойчивость к синерезису, к кислотам, ↑t, циклам оттаивания, замораживания. 1) Высокоэтерифицированный пектин образует прозрачный неплавкий гель с блеском, изломом (пастила, желе, зефир, стабилизирует кисломолочные продуты). Растворимость такого пектина ↑ с ↑ степени этерификации и ↓ длины цепи. Прочность пектинового геля ↑ с ↑ концентрации его и степени полимеризации. 2) Агар является эффективным гелеобразователем. В 10 раз больше эффект, чем у желатина. Образует стойкий к надрезу гель, стабильный, стекловидный, излом. Плавится при 80 град. не растворяется в холодной воде. Используется для покрытия заливных консервов, зефира, мармеладов. 3) Каррагинаны образуют прозрачный плавящийся гель, способный загущать практически любые пищевые продукты. Используется в составе с другими полисахаридами, в т.ч с КСРД. В зависимости от химического состава : к, i, λ. к – каррагинан желирует в присутствии К⁺, образует хрупкие неустойчивые гели. Λ – каррагинан самостоятельно не желирует. i – каррагинан в присутствии Са образует прочные элластичные гели, не склонные к синерезису, устойчивые к циклам замораживания / оттаивания. Каррагинан + фурцеллеран используется для формирования консистенции овощных и фруктовых консервов, плавленых сыров, творожных изделий, мороженного, соусов, кисломолочных прод и мясных продуктов. Галактоманнаны представляют собой гетерогликаны, содержащиеся в семенах стручковых растений. Они предотвращают обезвоживание семян. Коммерческие препараты растительных галлактоманнанов получили назване камедей. 4) Гуаровая камедь Е412 хорошо растворяется в холодной воде, 1% р-р камеди обладает псевдопластическими и тиксотропными свойствами. Используется для стабилизации соусов, майонезов, кетчупов, мороженого, х/б изделий. 5) Ксантановая камедь (Е415) сильный загуститель, его действие не зависит от действия кислот, солей, t, механического воздействия  пригоден для сильнокислых и солесодержащих продуктов. В майонезах, соусах, фруктовых и овощных консервах, молочных продуктах 0,2-0,5 г/кг. 6) Геллановая камедь – (Е418) легко диспергирует в холодной воде, растворяется в горячей воде и желирует при охлаждении. С концентрации 0,05% гели устойчивы к разрезу, но очень склонны к синерезису. Прочность, твердость и плавление гелей зависит от присутствия Са и других солей применение с ксантаном, КСРД, модифицированными крахмалами. 7) Гуммиарабик (Е414) – вряд ли можно считать загустителем, т.к его растворы имеют низкую вязкость даже при концентрации 50%. Он может стабилизировать дисперсии, эмульсии – масло в воде, не изменяя их консистенцию. Это свойство используется в производстве эмульсий для напитков – он позволяет ароматизатору при хранении напитка равномерно распространяться по всему объему. 8) Камедь гхатти (Е 419) оказывает стабилизирующие действие на эмульсии и дисперсии. Применяется вместо гуммиарабика или вместе с ним. Модифицированная целлюлоза – Е416,463-465,467 используется в качестве загустителя в холодной воде при повышении t – обратимое гелеобразование. Все виды модифицированной целлюлозы, особенно метилцеллюлоза – хороший наполнитель в таблетках. В х/б изделиях обеспечивает  объема за счет газообразования. Используется также в кетчупах, соусах, мороженом, газировки - ↑ газа. КМЦ (Na - соль) (Е466) – популярная пищевая добавка, хорошо растворяется в холодной и горячей воде. Его действие зависит от концентрации соли и других свойств среды. Область использования многочисленна. Нативные крахмалы – не относятся к пищевым добавкам, но их основной технологической функцией является загущение и желеобразование. Незначительная стабильность клейстера (гелеобразование зависит от t, старения, кислотности и солей) ограничивают применение натуральных крахмалов в качестве загустителя и гелеобразователя. Модифицированный крахмал – получают путем физической, химической, биохимической обработки обычного крахмала. Физические и химические модификации крахмала меняют свойства крахмального клейстера / геля. Крахмалы (нативные и модифицированные) используют для загущения и стабилизации овощных, грибных, рыбных консервов, майонезов, соусов, продуктов быстрого приготовления, кондитерстх изделий. Рекомендованная дозировка модифицированного крахмала не превышает 60 г/1 кг. Используется для производства детского питания. Образующийся при охлаждении растворов гидролизованный крахмальный (Е 1404,1402,1405) клейстер не очень клейкий и только при ↑ содержания сухих веществ образует гель. Модифицированный крахмал получают в результате 1-2 или более указанных превращений, которые могут протекать последовательно / одновременно.

9. Классификация белоксодержащих препаратов, используемых в технологии пищевых продуктов. Цели и способы их использования.Все виды белоксодержащих препаратов делятся на: 1) Животного происхождения - изготавливаются из продуктов переработки: а) убойных животных: - крови и ее фракции; - коллагенсодержащего сырья; - гидролизаты из костного или кератин содержащего сырья; б) молока: - сухое цельное и сухое обезжиренное молоко; - казеинат натрия; - сывороточные белковые концентраты; в) яйца: - цельное яйцо; - пастеризованный меланж;- яичный порошок; - яичный альбумин; 2) Растительного происхождения — изготавливают из продуктов переработки: - бобовых и масляных культур (соя. горох, подсолнечник); - злаковых (пшеница, рис, гречка, кукуруза, чечевица); 3) Продукты переработки гидробионтов: - рыбная мука из маломерной рыбы; - белок одноклеточных - хлорелла; 4) Биотехнологический белок — путем микробиологического синтеза (дрожжевые биомассы). В технологии пищевых продуктов широко используют белоксодержащие препараты животного и растительного происхождения, позволяющие унифицировать состав, стабилизировать уровень термодинамической устойчивости дисперсной системы, увеличить выход готовой продукции. Используют белоксодержащие препараты в виде суспензий (дисперсий), либо в виде эмульсий, которые добавляют к сырью в начале цикла его механической обработки в тумблерах либо массажерах, а также в составе шприцовочных рассолов.

10. Белковые препараты растительного происхождения, используемые в технологии пищевых продуктов. Классификация. Особенности состава, ФТС и способов использования.Белковые препараты растительного происхождения изготавливают из продуктов переработки: - бобовых и масляных культур (соя. горох, подсолнечник); - злаковых (пшеница, рис, гречка, кукуруза, чечевица). Современные технологии получения белковых продуктов из растительного сырья строятся на двух основных технологических подходах: - глубокое фракционирование макронутриентов сырья с максимизацией выхода белков, их очистка, концентрированно и при необходимости модификация функциональных и медико-биологических характеристик; - оптимальное фракционирование макро- и микронутриентов сырья с получением белково-липидных и белково-углеводных композитов заданного состава с максимальным сохранением фитохимического потенциала сопутствующих микронутриентов. В зависимости от степени очистки и концентрации белка, препараты подразделяют на:1) муку — не менее 35-50% белка; 2) концентраты - 65-70% белка; 3) изоляты - не менее 90% белка. Основные компоненты муки, прежде всего белки и крахмал, играют существенную роль в образовании и стабилизации мясных эмульсий. Белки, растворимые в водной фазе эмульсии, играю, прежде всего, роль эмульгаторов, т.е. ПАВ, облегчающих процесс эмульгирования; кроме того, они участвуют в формировании межфазных адсорбционных слоёв, препятствующих коалесценцни эмульсии. Помимо этого и белковая, и крахмальная фракции муки играют роль загустителя водной фазы, повышающего седиментационную устойчивость эмульсии. Технологическая форма изолятов и концентратов, как правило, порошки. Их использования в технологии белковых продуктов питания, белковые порошки обладают рядом преимуществ: получаемые продукты могут храниться дольше, чем исходное сырьё; из белковых порошков могут быть удалены или доведены до предельно допустимых концентраций антипитательные и другие нежелательные компоненты; можно получить практически любую концентрацию белка, что немаловажно при использовании этих продуктов в качестве обогатителей при создании аналогов пищевых, в том числе комбинированных продуктов; белковые порошки также удобны для разнообразия детского, а также диетического и лечебно-профилактического питания. Под ФТС понимают комплекс физико-химических характеристик ВМС, предопределяющих их поведение в процессе переработки сырья в пищевые продукты и обеспечивающие получение определенных структурных форм, технологических и потребительских показателей, устойчивость системы при последующем хранении. Например, ФТС белка: Б+вода — свойства : набухаемость, растворимость, водоудерживающая сп-ть; Б+Б - свойства : гелеобразующая способность, когезия; Б+ жир - свойства: ЖУС. Степень выраженности ФТС у белков в первую очередь зависит от таких физико-химических факторов, как : температура, pH среды, ионный состав среды, а также степени диспергирования ингредиентов и концентрации структурообразования в системе. ). К основным ФТС структурообразователей относят: набухаемость, растворимость, ВСС, ЖУС, гелеобразующая способность, эмульсионная способность (способность стабилизировать ДИСИ), адгезия, когезия, пленкообразующая способность, синерезис (устойчивость гельной сетки в процессе хранения).