Товарознавство харчових продуктів функціонального призначення. Навчальний посібник (частина 1)
4.3.2. ГІДРОКОЛОЇДИ ЯК НАТУРАЛЬНІ ХАРЧОВІ СТАБІЛІЗАТОРИ
Створення нових рецептур харчових продуктів з використанням натуральних гі-дроколоїдних стабілізаторів дозволяє розширити асортимент молочних продуктів функціонального призначення, м’ясних виробів делікатесної групи, охолоджених і заморожених десертів (мусів, шербетів, суфле та ін.), борошняних кондитерських виробів з фруктово-ягідними начинками, напоїв і багатьох інших (табл. 4.7).
За останні десятиріччя у харчовій промисловості широко використовуються стабілізуючі суміші напівфункціонального призначення. Вони включають різні ви-ди загущувачів, гелеутворювачів, наповнювачів стабілізаторів емульсій та ін. Нату-ральні харчові стабілізатори — це велика група речовин різноманітної хімічної природи, що має полімерну природу, отриманих із сировини рослинного і тварин-ного походження.Таблиця 4.7
РЕКОМЕНДОВАНИЙ ВМІСТ МОДИФІКОВАНОЇ ЦЕЛЮЛОЗИ У ДЕЯКИХ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТАХ
Харчовий продукт Максимально допустимий рівень, г/кг
Хлібобулочні вироби (здоба, сайки, кренделі) 10
Креми 2
Морозиво 5
Желе, муси 5
Джеми 5
Мармелад 5
Варення 5
Супи, бульйони 5
Деякі дієтичні страви 1—5
Стабілізатори відіграють важливу роль у функціонуванні органів і систем ор-ганізму, передусім органів травлення. Вони адсорбують значну кількість жовчних кислот, а також інші метаболіти, токсини й електроліти, що сприяє детоксикації ор-ганізму.
За структурою і властивостями, які вони проявляють, більшість натуральних ха-рчових стабілізаторів є гідроколоїдами. Вони складаються із дуже великих і об'єм-них полімерних макромолекул, завдяки чому проходить їх гідратація й набухання. Здатність до гелеутворення дозволяє значною мірою змінювати реологічні характе-ристики харчових систем. Завдяки своїм іонообмінним властивостям і комплексо-утворювальній здатності більшість натуральних харчових стабілізаторів здатні ви-водити іони важких металів і радіонуклідів із організму.
Більшість натуральних гідроколоїдних стабілізаторів являють собою поліцукри-ди і полімери цукрових залишків. Виключенням є білки, желатин, казеїнати і деякі інші стабілізатори емульсій. Гідроколоїди забезпечують отримання продуктів пев-ної концентрації, поліпшують і зберігають їх структуру, позитивно впливають на відчуття смаку. Унікальна здатність утворювати гелі робить їх незамінними інгре-дієнтами у виробництві молочних, м’ясних, рибних продуктів, безалкогольних на-поїв, хлібобулочних і кондитерських виробів (табл. 4.8).
До функціонально-технологічних властивостей натуральних харчових гідроко-лоїдних стабілізаторів відносять:
• здатність до гелеутворення;
• збільшення в’язкості продуктів і зниження ризику виникнення синерезису;
• структурування і ущільнення харчових сумішей, поліпшення їх органолептич-них показників;
• підвищення вологозв’язуючої здатності харчових сумішей;
• підвищення харчової цінності продуктів з одночасним зниженням калорій-ності;
• збільшення тривалості їх зберігання;
збільшення об’ємів виходу готових виробів зі зниженням витрат сировини; зниження собівартості готової продукції.Таблиця 4.8
НАТУРАЛЬНІ ГІДРОКОЛОЇДНІ СТАБІЛІЗАТОРИ, ЩО ЗАСТОСОВУЮТЬСЯ У ВИРОБНИЦТВІ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ
Продукт Стабілізатори Функціонально-технологічні властивості
Молочні продукти Пектини, гуарова камедь, ка-медь рожкового дерева, кара-гинани, КМЦ, альгінат на-трію, ксантанова камедь Підвищення в’язкості, стабілізація згустку, гелеутворення
Хлібобулочні ви-роби Мікрокристалічна целюлоза, гуарова камедь, камедь рож-кового дерева, КМЦ, альгінат натрію, пектини Збільшення виходу продукту за рахунок ви-сокої вологозв’язувальної і вологоутримува-льної здатності, сповільнення процесу черст-віння, збільшення тривалості зберігання готових виробів
Фруктово-ягідні наповнювачі для кондитерських виробів Пектини, карагинани, жела-тин, ксантанова камедь, аль-гінат натрію, КМЦ, камедь рожкового дерева, крохмаль Підвищення стабільності начинки під час ви-пікання, запобігання витікання фруктових начинок з тіста, розривів поверхні тіста, зни-ження міграції вологи з продукту в упаковку, гелеутворення, підвищення в’язкості
Морозиво Карагинани, альгінат натрію, КМЦ, желатин, гуарова ка-медь, камедь рожкового де-рева, казеїнат натрію Підвищення в’язкості і стабілізація структу-ри, гелеутворення
М’ясні продукти КМЦ, карагинани, желатин, альгінат натрію, казеїнати, альбумін, рослинна клітко-вина Структурування, текстурування, загущення й стабілізація м’ясних фаршів, підвищення во-логозв’язуючої здатності і термінів придатно-сті готових продуктів
Рибні продукти КМЦ, карагинани, желатин, казеїнати, рослинна клітко-вина Структурування, загущення і стабілізація ри-бних фаршів, соусів і заливок рибних консер-вів, збільшення термінів придатності готових продуктів
Безалкогольні напої Ксантанова камедь, пектин Стабілізація і збереження консистенції та смакових властивостей
Гідроколоїдні стабілізатори, які здатні витримувати повторне заморожування в харчових системах з мінімальним ризиком виникнення синерезису, представлені гуаровою камедю рожкового дерева, карбоксиметилцелюлозою (КМЦ), альгінатом натрію, ксантаном, желатином і карагинаном. Їх широко використовують у рецеп-турах молочних продуктів, морозиві і фруктово-ягідних начинках. Стабілізатором для деяких видів фруктових десертів, кондитерських виробів і молочних продуктів у поєднанні з камедями служить пектин.
Натуральні гідроколоїдні стабілізатори можуть бути класифіковані залежно від морфологічної приналежності:
• білкової природи — желатин, казеїнати, альбумін;
• витяжки з рослин — гуміарабік, камеді (гхати, карайя, трагакантова камедь);
• камеді насіння — кароб (рожкове дерево), гуарова, псиліум;
• крохмаль і модифіковані види крохмалю;
• мікробні камеді — ксантан;
• екстракти водоростей — агар, альгінати, карагинан;
пектини — низькомолекулярний і високомолекулярний метоксил;• целюлози — карбоксиметилцелюлоза натрію, мікрокристалічна целюлоза, гід-роксипропілцелюлоза і гідроксипропілметилцелюлоза.
Функціональні характеристики гідроколоїдів можуть бути модифіковані шляхом зміни хімічної структури природних форм. Окремі гідроколоїди рідко виконують всі функції, що вимагаються. Частіше всього застосовують поєднання різноманіт-них стабілізаторів.
Карагинан (Е407) відкритий у кінці ІХ століття, але до цього часу зберігається дослідницький і практичний інтерес у його вивченні. Відомо понад 300 типів кара-гинана.
Карагинан — природний загусник, який отримують переробкою червоних мор-ських водоростей класу Rhodophyceae.
Виробничий процес переробки червоних морських водоростей і отримання ка-рагинану представлено на рис. 4.5.
Водорості,
підсушені до
вологості 20 % Промивання проточною водою 1
т
Екстрагування
Вода
Вода
»
Глибоке фільтрування
Відходи водоростей
т
Тонке очищення
т
Випарювання
т
Осадження
Спирт
»
Сушіння
Регенерація спирту
т
Подрібнення
»
Декстроза, хлорид
калію або хлорид
кальцію 1 Змішування
Нестандартний карагинан
> '
Стандартний карагинан
Рис. 4.5. Процес отримання карагинану
За хімічним складом карагинан — гідроколоїд, який складається із складних ка-лієвих, натрієвих, магнієвих і кальцієвих сульфатних ефірів галактози, а також із співполімерів 3,6-ангідро-галактози. Карагинан — лінійний поліцукрид, в якому залишки галактози зв’язані α (1→3) і ß (1→4) зв’язками.Карагинан складається із більш, ніж 2500 залишків сольових форм кальцію, на-трію, магнію, кальцієвих сірчистих ефірів галактози і 3,6-ангідро-галактози. Виді-ляють декілька типів: к-карагинан, г-карагинан, Я-карагинан. Всі карагинани вкрай еластичні, здатні желюватися, набрякати й утворювати суспензії. Застосовуються у виробництві молочних та м’ясних продуктів. Основні властивості к-карагинану представлено на рис. 4.6.
КАППА-КАРАГІНАН
підвищення в`язкості
стабілізація
гелеутворення
вологоутримуюча здатність
зміни поверхневої активності
термостабільність
Рис. 4.6. Основні властивості к-карагинану
Ефективність застосування гідроколоїдів для поліпшення якісних характеристик харчових продуктів визначається особливостями хімічної будови і фізико-хімічними властивостями добавок, стійкістю до дії температури, рН середовища, розчинністю а ін. Найбільш ефективним є одночасне використання декількох гіді роколоїдів у складі стабілізаційних сумішей.
У процесі переробки водоростей отримують декілька видів карагинанів, які від-різняються за хімічним складом, розчинністю, стійкістю гелю до хімічної й фізич-ної дії. У м’ясопереробній промисловості широко використовують к-карагинан, і-карагинан і Я-карагинан.
Залежно від відмінностей у структурі піддаються змінам і властивості карагина-ну (табл. 4.9—4.11).
Таблиця 4.9
ВЛАСТИВОСТІ ОКРЕМИХ ФОРМ КАРАГИНАНІВ
Середовище Розчинність
Каппа (κ) Йота (ι) Лямбда (λ)
Гаряча вода t = 60°С Розчинний при t > 60°С Розчинний при t > 60°С Розчинний
Холодна вода t = 18°С Натрієва сіль розчинна. Калієва й кальцієва солі нерозчинні Натрієва сіль розчин-на. Кальцієва сіль утворює тиксотропні дисперсії Розчинний
Гаряче молоко t = 60°С Розчинний Розчинний Розчинний
140
Таблиця 4.9
ВЛАСТИВОСТІ ОКРЕМИХ ФОРМ КАРАГИНАНІВ
Середовище Розчинність
Каппа (к) Йота (і) Лямбда (X)
Холодне молоко t = 18°С Натрієва сіль набухає. Ка-лієва й кальцієва солі не-розчинні Не розчинний Розчинний
Концентровані цукро-ві розчини Розчинний при t = 60°С Важко розчинний Розчинний при t = 60°С
Концентровані соляні розчини Не розчинний Розчинний при t = 60°С Розчинний при t = 60°С
Таблиця 4.10
ВПЛИВ РЕАКЦІЇ СЕРЕДОВИЩА НА ВЛАСТИВОСТІ РОЗЧИНІВ КАРАГИНАНІВ
Середо-вище Стабільність
Каппа (к) Йота (і) Лямбда (X)
рН>7 Стабільний Стабільний Стабільний
рН < 7 Гідролізує в розчині під час нагрівання. Стабільний у желюючій формі Гідролізує в розчині під час нагрівання. Стабільний у же-люючій формі Гідролізує в розчині без нагрівання
Таблиця 4.11
ВПЛИВ РІЗНИХ ЧИННИКІВ НА ГЕЛЕУТВОРЕННЯ
Гелеутворення
Каппа (к) Йота (і) Лямбда (X)
Ефект катіонів Утворює драглі най-краще з іонами К+ Утворює драглі най-краще з іонами Са2+ Не утворює драглів
Тип драглів Міцний і крихкий із синерезисом Пружний і еластич-ний без синерезису Не утворює драглів
Синергетичний ефект з борошном насіння рожко-вого дерева Високий Високий Відсутній
Стійкість до заморожу-вання — танення Відсутня Стійка Відсутня
Карагинан давно знайшов широке застосування у харчовій промисловості в ре-цептурах молочних (шоколадне молоко, шербети, сирні пасти, збиті вершки та ін.), м’ясних (м’ясо в желе, консерви та ін.) і рибних продуктів, приправ, безалкоголь-них напоїв, хлібобулочних (хлібне тісто, фруктові кекси) і кондитерських виробів.
Карагинан володіє біологічною активністю: антикоагулюючою, антивірусною, антираковою і антивиразковою, а також виводить із організму важкі метали.
Широкий асортимент гідроколоїдів дозволяє виробнику в повній мірі задоволь-нити свою потребу в карагинані, з відповідними характеристиками (табл. 4.12).Таблиця 4.12
ВЛАСТИВОСТІ ДЕЯКИХ ПРЕПАРАТІВ КАРАГИНАНІВ
Найменування Гідратація Сила гелю, г/см2 Галузь застосування Дозуван-ня
Біотонгель 151 1:50 350—550 Універсальний 0,1—
о;б%
Біотонгель 360 1:40 300—600 Емульговані продукти
Біотонгель 495 1:30—40 150—250 Емульговані продукти, шинки, проду-кти, які піддають вторинному нагрі-ванню
Біотонгель 649 1:50 700—900 Емульговані продукти
Біотонгель 651 1:60 700—1000 Універсальний
Біотонгель 778 1:65—70 600—800 Ін’єкціоновані цільном’язеві продук-ти, шинки
Біотонгель 852 1:80 550—700 Універсальний
Біотонгель 500 1:50—60 900—1300 Універсальний
Біотонгель 980 1:50—70 400—600 Емульговані продукти, консерви
Біотонгель 900 1:40—50 250^50 Емульговані продукти, паштети
Біотонгель 555 1:60 500—700 Ін’єкціоновані цільном’язеві продук-ти, шинки
Біотонгель 120 1:20—25 200^00 Універсальні
Біотонгель 393 1:30—35 350—450 Загущувач, стабілізатор консистенції для емульгованих продуктів, паштетів
Карагинан використовують як структуроутворювач у виробництві плавлених сирів, згущеного молока, соусів, желе, мусів. Він не розщеплюється ферментами в шлунково-кишковому тракті і може застосовуватись у виробництві низькокалорій-них продуктів.
ДДН за рекомендаціями Експертного комітету з харчових добавок ФАО/ ВООЗ — до 75 мг на 1 кг маси тіла.
12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66