Студнеобразное состояние и проблема получения искусственных продуктов питания

Широкие и разносторонние структурно-физические исследова­ния студней макромолекулярных веществ выполнены в связи с важной ролью студнеобразного состояния в организации и функ­ционировании биологических структур, практическим исполь­зованием студней в виде желейных кондитерских, других пище­вых продуктов и кулинарных изделий, большим значением студ­необразного состояния в процессах переработки технических поли­меров через растворы, а также при получении различных мемб­ран, сорбентов, включая материалы для хроматографии, и при иммобилизации ферментов. Структура и свойства студней пище­вых полимеров анализируются в ряде обзоров [32, 34, 37, 132—146], а также в монографии Папкова [38]. Условия по­лучения и свойства студней пищевых студнеобразоватслей рас­смотрены в работах [147—154].

Следует, однако, отметить, что практическое применение студ­ней в различных областях техники и пищевой технологии резко опережает их изучение и понимание природы студнеобразного состояния. Несмотря, например, на многочисленные научные ра­боты (многие десятки тысяч публикаций) в области пищевых студнеобразователей, получение желейных кондитерских изделий до сих пор основывается преимущественно на практическом опы­те, а подбор студнеобразующих систем и рецептур продуктов осуществляется эмпирически [155]. Состояние проблемы студнеоб-

70 Глава вторая

разного состояния в общем такое, что ее нельзя считать в до­статочной степени решенной [38].

Вопрос о природе студнеобразного состояния служил пред­метом многочисленных дискуссий [156—160]. Его подробное об­суждение, однако, выходит за рамки рассматриваемой нами про­блемы. Как отмечено выше, переработка белка связана с получе­нием многокомпонентных пищевых студней с необходимым со­ставом и свойствами [1, 2, 161—164]. Поэтому основная задача физико-химических исследований, возникающая в связи с пробле­мой получения искусственных продуктов питания, заключается в разработке путей получения студней с регулируемым составом, структурой, механическими и другими физико-химическими свой­ствами [1, 2]. По своему характеру она, очевидно, тесно примыкает к другим физико-химическим задачам получения изде­лий с необходимым комплексом свойств, возникающим, в частности, при получении желейных пищевых продуктов и технических по­лимерных материалов. (Возможность широкого использования при получении искусственных продуктов питания опыта и техни­ки мокрого прядения, экструзии и гранулирования, а также опы­та применения студнеобразователей в пищевой промышленности будет показана в гл. IV.) В то же время проблема получения ис­кусственных пищевых продуктов весьма специфична и выдвигает физико-химические задачи, существенно отличные от возникаю­щих в указанных двух областях. Поэтому она требует иного под­хода к исследованию студней. Кратко остановимся на характер­ных особенностях области получения искусственных продуктов питания.

Аналогия между процессами получения искусственных пи­щевых продуктов и технических изделий из полимеров отмечена в ряде работ [1, 2, 34, 164]. Она основана на том, что искус­ственные продукты получают переработкой пищевых полиме­ров — белков и полисахаридов — с помощью технологических процессов, применяемых при производстве текстильных волокон, пленок, клеев, пластмасс и т. п. Это позволяет использовать на­учно-технический опыт, накопленный в области переработки тех­нических полимеров. Рассмотренная аналогия является, однако, далеко неполной. Различие между двумя областями связано, в ча­стности, с ярко выраженной многокомпонентностью перерабаты­ваемых пищевых систем, разнообразием функций биополимеров в процессах их переработки и в составе готовых искусственных пищевых продуктов, а также высокой гетерогенностью перераба­тываемых белков по составу, молекулярным характеристикам и физико-химическим свойствам, преимущественно полиэлектролит­ной природой и особенностями конформации биополимеров. Так, белки имеют преимущественно глобулярную конформацию, не ха­рактерную для технических полимеров. Далее, хотя получение

Физико-химические основы переработки белка в ИПП 71

технических материалов путем переработки растворов полимеров (волокна, пленки, клеи, покрытия) протекает через стадию студ­необразного состояния [34, 37, 38], для готовых технических полимерных изделий это состояние не характерно. Напротив, в случае искусственной пищи студнеобразное состояние присуще не только промежуточным, но и конечным продуктам. Отсюда возникает ряд требований к механическим и другим физико-хи­мическим свойствам пищевых студней как готовых искусствен­ных продуктов питания.

Основной прием получения искусственных пищевых продук­тов, т. е. прием смешения пищевых веществ со студнеобразова-телем и перевода жидких систем в студнеобразное состояние, широко используют в пищевой промышленности. Оставляя в сто­роне получение пудингов, муссов, заливных и других кулинар­ных изделий, отметим, что опыт производства желейных и взбив-иых пищевых продуктов (кондитерские желе, мармелады, пасти­ла, зефир и т. п.) представляет определенную ценность для получения искусственной пищи. Прежде всего, в обоих случаях используют одни и те же студнеобразователи. В отечественной кондитерской промышленности применяют желатину, пектин, агар-агар, агароид, крахмал и его производные [154, 156]; в дру­гих странах — также альгинаты, каррагенин, производные цел­люлозы и различные камеди [147—154]. Отсюда следует воз­можность использования в производстве искусственных пищевых продуктов технологического опыта приготовления растворов пи­щевых студнеобразователей, их формования и перевода в студне­образное состояние для фиксации формы изделий и придания им необходимых свойств. В то же время между производством кон­дитерских изделий и искусственных продуктов питания сущест­вуют принципиальные различия. Они вытекают из различия в на­значении обоих типов продуктов и их места в рационе питания. Кондитерские изделия представляют собой вкусовые продук­ты и в большинстве случаев содержат лишь углеводы в сочета­нии с вкусовыми и ароматизирующими добавками. Они практиче­ски не содержат белка и имеют низкую пищевую ценность. На­против, искусственные пищевые продукты предназначены играть важную, если по решающую, роль в рационе человека, будучи продуктами массового потребления.

Искусственные продукты питания содержат большое коли­чество полноценных белков и обладают высокой биологической ценностью, а по структуре, органолептическим и потребитель­ским свойствам должны имитировать различные традиционные пищевые продукты, в том числе и те, которые подвергаются ку­линарной обработке при нагреве. Поэтому решающее отличие ис­кусственных продуктов от желейных кондитерских изделий за­ключается в их составе (высокое содержание белка) и комплек-