 |
|
Товарные формы и применение загустителей и гелеобразователей. Токсикологическая безопасность и хранение загустителей и гелеобразователей.
Загустители и гелеобразователи.
Загустители — вещества, увеличивающие вязкость пищевых продуктов, то есть загущающие их. Гелеобразователями (желеобразователями) называются вещества, способные в определенных условиях образовывать желе (гели) — структурированные дисперсные системы. Загустители и гелеобразователи позволяют получать пищевые продукты с нужной консистенцией, улучшают и сохраняют структуру продуктов, оказывая при этом положительное влияние на вкусовое восприятие. Благодаря способности связывать воду загустители и гелеобразователи стабилизируют дисперсные системы: суспензии, эмульсии, пены. Они почти всегда одновременно выполняют другие технологические функции: стабилизаторов и влагоудерживающих агентов. Кроме того, они относятся к пищевым волокнам.
Товарные формы и применение загустителей и гелеобразователей.
Загустители и гелеобразователи выпускаются в виде порошков, стандартизованных с помощью инертных наполнителей (чаще всего сахара) по вязкости 1 %-го раствора (например, гуаровая камедь) или по прочности стандартного геля (например, агары, желатины, пектины).
Загустители и гелеобразователи обычно используют в виде водных растворов или вносят в водную фазу пищевого продукта, поскольку непременным условием их действия является растворение в холодной воде или диспергирование в холодной воде с последующим растворением в горячей. При растворении или диспергировании могут образовываться комки, что вызывается высокой влагоудерживающей способностью загустителей и гелеобразователей. Для предотвращения комкования рекомендуется перед растворением (диспергированием) смешать добавку с 7...10-ти кратным количеством рецептурного количества сахара-песка или других сухих компонентов.
Не рекомендуется готовить водные растворы загустителей и гелеобразователей заранее. Водные растворы гидроколлоидов являются исключительно благоприятной средой для развития микроорганизмов. Не случайно питательными средами в микробиологии являются агаровые и желатиновые студни.
При совместном использовании двух и более загустителей возможно проявление синергического эффекта: смеси загущают сильнее, чем можно было бы ожидать от суммарного действия компонентов. Это проявляется, например, при смешении ксантана с гуаровой камедью или с камедью рожкового дерева. В последнем случае возможно даже гелеобразование.
Комбинации загустителей, проявляющие синергизм в повышении вязкости:
карбоксиметилцеллюлоза + гуаровая камедь;
ксантан + каппа-каррагинан;
ксантан + гуаровая камедь;
карбоксиметилцеллюлоза + гидроксипропилцеллюлоза.
Комбинации гидроколлоидов, вызывающие гелеобразование:
камедь рожкового дерева + каппа-каррагинан;
камедь рожкового дерева + ксантан.
Синергический эффект повышения вязкости может быть достигнут также при комбинировании загустителей с некоторыми биополимерами белковой природы, особенно часто он наблюдается с белками молока (например, каррагинаны). При комбинировании загустителей с гелеобразователями, а также гелеобразователей друг с другом тоже возможно проявление эффекта синергизма (взаимного усиления). Поэтому в пищевой промышленности всего мира такое широкое применение находят смеси загустителей и гелеобразователей. Чаще всего их называют стабилизаторами, стабилизационными системами или стабилизаторами-загустителями. Если же в их состав входят эмульгаторы, то смеси носят название стабилизаторов-эмульгаторов. До сих пор эти виды комплексных пищевых добавок были представлены только зарубежными торговыми марками (Grindsted, Palsgaard, Cremodan и др.), однако сейчас появились стабилизаторы и стабилизаторы-эмульгаторы российского производства (например, Стабилан).
Загустители и гелеобразователи, как правило, являются достаточно эффективными стабилизаторами замутнения, сохраняя во взвешенном состоянии мелкодисперсные частицы замутненных жидкостей: соков, шоколадного молока, замутненных прохладительных напитков. Стабилизирующее действие гидроколлоидов на замутненные жидкости может быть различным. Большинство гидроколлоидов увеличивают вязкость жидкой фазы, тем самым затрудняя перемещение по ней частичек мути. Растительные камеди (например, гуммиарабик) предотвращают осаждение и всплывание на поверхность частичек мути, не увеличивая заметно вязкость напитка. Стабилизирующее действие кислого полисахарида карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) на фруктовый сок с мякотью основано на нейтрализации образующимися при диссоциации отрицательно заряженными молекулами КМЦ положительного заряда поверхности замутняющих частиц. Таким образом сокращается возможное взаимодействие между заряженными частицами замутнителя, способное вызвать флокуляцию. Пектин, подобно другим загустителям, увеличивет вязкость замутненных напитков (например, овощных соков), а также, обладая собственным отрицательным зарядом, нейтрализует, подобно КМЦ, положительный заряд на поверхности замутняющих частиц. Все это вместе очень эффективно предотвращает распад суспензии.
Несмотря на такое многообразие технологических функций, основное действие загустителей и гелеобразователей — загущение и образование гелей.
Желатины образуют легкоплавкие гели, которые плавятся уже во рту. Варьируя марку и количество желатина, можно получить пастообразный, мягкий желированный или резиноподобный продукт. Образование геля начинается при температуре ниже 30 oС, а уже при 32...35 °С гель обратимо плавится. Прочность его зависит от рН среды, достигая максимума в интервале рН от 5,5 до 11,0. Добавка солей может полностью предотвратить образование геля. Желатин используется в производстве мясных и рыбных продуктов (студни, консервы), глазурей, десертов, кондитерских (мармеладно-пастильных) изделий. Как правило, желатин сначала замачивают в воде в течение 35...40 мин для набухания, затем разогревают до температуры 65...70 oС. Приготовленный таким образом желатиновый раствор используется в пищевом производстве. Обычная дозировка желатина составляет 2...10%.
Перед использованием желатин необходимо растворить в воде. Обычно для растворения на 1 часть желатина берут 10 частей воды.
В продаже встречаются желатины двух типов — А и В. Желатины типа А получают кислотной обработкой коллагена свиных шкур. Желатины типа В получают щелочной обработкой костей крупного рогатого скота. При равной с желатинами типа В желирующей способности, желатины типа А имеют меньшую вязкость и лучшую формоудерживающую способность.
Высокоэтерифицированный пектин (0,3...0,5%-ный раствор) в кислых растворах при содержании сухих веществ 55…80 % и охлаждении медленно (20...120 мин) образует прозрачный неплавкий гель с блестящим изломом. Высокоэтерифицированный пектин применяется в производстве кондитерских желейных и пастельных изделий, для стабилизации кисломолочных напитков. Растворимость высокоэтерифицированного пектина возрастает с увеличением степени этерификации и уменьшением длины цепи. Прочность пектинового геля, независимо от вида пектина, возрастает с увеличением концентрации пектина и степени полимеризации.
В зависимости от скорости и температуры начала желирования высокоэтерифицированные пектины делятся на две группы — быстро и медленно желирующие. Быстро желирующие пектины имеют более высокую степень этерификации и желируют при более высоких значениях рН. Наиболее благоприятная область рН для быстро желирующих пектинов от 3,0 до 3,4, для медленно желирующих — от 2,8 до 3,2. Полностью этерифицированный пектин может желировать без добавления кислоты, только с сахаром.
Быстро желирующие пектины применяются в производстве варенья, особенно при температуре разлива выше 85 оС. Они гарантируют равномерное распределение фруктов по всему объему варенья. Медленно желирующие пектины преимущественно используются в производстве фруктовых желе и мармеладов. Пектины рекомендуется вносить в продукт в смеси с сахаром (на 1 часть пектина 7...10 частей сахара-песка). Эту смесь вносят в кипящую воду при перемешивании и кипятят примерно 2 мин. Затем вносят оставшееся рецептурное количество сахара-песка и далее ведут процесс в соответствии с действующей технологической инструкцией.
Низкоэтерифицированный, то есть сильно ионогенный, пектин (0,5...1,5 %-ный раствор) в Са2+-содержаших растворах при охлаждении образует почти прозрачный, плавящийся гель. Скорость желирования и прочность геля зависят от ионов, образующих комплексы с Са2+ (цитраты, фосфаты), от значения рН и концентрации сахара. Низкоэтерифицированные и амидированные пектины применяются обычно в качестве загустителя и стабилизатора консистенции в производстве кисломолочных продуктов, фруктовых консервов, йогуртов, молочных десертов, напитков, кетчупов. Пектин позволяет получать термостабильные фруктовые начинки, не растекающиеся при выпечке, а также наппаж (глянец для выпечных изделий).
Агар является эффективным гелеобразователем. Его гелеобразующая способность примерно в 10 раз выше, чем у желатина. Уже 0,85 %-ный водный раствор агара образует при охлаждении стабильный, стойкий к надрезу гель, обладающий стекловидным изломом. Этот гель плавится лишь при 80 °С, что дает ему преимущество по сравнению с желатином при использовании для покрытий и заливок в консервах, особенно мясных. Зефир, пастила, мармелад, фрукты в желе, жевательная резинка благодаря 1...2 % агара приобретают свои специфические свойства. Здесь агар часто комбинируют с другими гелеобразователями и загустителями. Агар нерастворим в холодной воде, поэтому для получения водного раствора агара его кипятят с водой. Применение российского и импортного агаров несколько различается.
Российский агар обычно представляет собой коричневатые пластинки или крупинки, которые необходимо подвергнуть операциям замачивания, промывки и набухания для удаления дурнопахнущих и красящих веществ, а также для ускорения растворения. Для промывки и набухания воздушно-сухой агар взвешивают порциями по 500 г в мешочки из бязи или марли (в два слоя) и помещают в ванну с проточной водой при температуре 15...25 °С на 1...3 ч. Продолжительность замочки зависит от степени окрашенности агара и температуры воды. По окончании замочки и набухания мешочки с агаром вынимают из ванны и в течение 15...30 мин дают воде стечь. Затем агар добавляют в воду и кипятят до полного растворения.
Импортный агар обычно представляет собой порошок без постороннего запаха и остаточных красящих веществ. Он не требует предварительной промывки, но рекомендуется подвергнуть его предварительной операции набухания (в течение 20...40 мин в воде температурой 10...25 °С). Это улучшит его растворимость и характеристики геля. Сухой или, лучше, предварительно набухший агар добавляется в воду и после 1 ...5-минутного кипячения образует раствор.
Причиной широкого применения каррагинана является его способность загущать практически любые пищевые продукты и образовывать прозрачный плавящийся гель. Качество этого геля можно существенно менять с помощью других полисахаридов, в особенности, добавлением камеди рожкового дерева.
В зависимости от особенностей химического строения различают ί- (йота), κ- (каппа) и λ- (лямбда) каррагинаны. При применении очень важно соотношение этих трех типов каррагинана, количество других типов незначительно. Они по-разному ведут себя в различных растворителях. κ-Каррагинан желирует только в присутствии ионов К+, образуя хрупкие неустойчивые гели. λ.-Каррагинан самостоятельно не желирует. ί-Каррагинан в присутствии ионов Са2+ образует прочные эластичные гели, не склонные к синерезису и устойчивые к циклам замораживания — оттаивания. Каррагинаны проявляют эффект синергического усиления казеинового геля: одна и та же прочность геля достигается в молочной среде при концентрации каррагинана в 10 раз меньшей, чем в водной. κ-Каррагинан и ί-каррагинан образуют гели с молоком при концентрации 0,02...0,2 %. Даже λ-каррагинан образует с молоком слабые гели.
Альгиновая кислота и ее соли (альгинаты) используются в качестве загустителей и гелеобразователей в плавленом сыре, твороге, мясо- и рыбопродуктах, майонезах, соусах, мороженом и других десертах в количестве 2...10 г/кг; в кондитерских изделиях в количестве 5...30 г/кг. Пропиленгликольальгинат применяется в качестве загустителя и эмульгатора в производстве десертов, начинок, мороженого, сахарных кондитерских изделий, сдобы, соусов, жевательной резинки в количестве нескольких грамм на 1 кг. В количестве нескольких десятых грамма на литр напитка пропиленгликольальгинат не только загущает, но и стабилизирует пену. Например, добавление пропиленгликольальгината в пиво за 2...3 дня до фильтрации в количестве 50...500 мг/л резко улучшает пенообразующую способность пива.
Наиболее популярными загустителями являются камедь бобов рожкового дерева Е 410, гуаровая камедь (гуар) Е 412 и ксантановая камедь (ксантан) Е 415.
Камедь рожкового дерева (Е 410) широко используется в качестве загустителя благодаря тому, что на нее не влияют кислоты, соли и нагревание (как и на гуаран). При смешении с ксантаном, каррагинаном, гелланом, агаром или альгинатом камедь бобов рожкового дерева усиливает желирующее действие последних. Основной областью использования камеди рожкового дерева является производство плавленых сыров (4...6 г/кг), мороженого и молочных продуктов (5... 10 г/кг), фруктовых и овощных консервов (3... 10 г/кг). Она может добавляться в тесто для сохранения свежести хлебобулочных изделий в количестве 1...5 г/кг.
Высокая степень разветвления молекулы обеспечивает хорошую растворимость гуаровой камеди (Е 412) даже в холодной воде. Однопроцентный раствор камеди обладает псевдопластическими и тиксотропными свойствами, имеет вязкость 3000...7000 сПз, которая почти не изменяется при добавлении солей и кислот. Гуаровая камедь используется для загущения и стабилизации соусов, майонезов, кетчупов, мороженого (в количестве до 1,0 %), может использоваться для сохранения свежести хлебобулочных изделий (в количестве 0,2...0,5 %). Вместо гуара и камеди рожкового дерева может использоваться камедь тары.
Ксантановая камедь (Е 415) является очень сильным загустителем, чье действие совершенно не зависит от кислот, солей, нагрева и механического воздействия. При взаимодействии с другими загустителями, особенно с камедью рожкового дерева, ксантан образует тиксотропные, плавящиеся при 80...90 °С, гели. Благодаря химической стабильности и независимости от внешних воздействий, ксантан особенно пригоден для загущения и/или желирования сильнокислых и солесодержащих продуктов. Он оказывает хорошее стабилизирующее действие на эмульсии, суспензии и пены. В майонезах, соусах, молочных продуктах, фруктовых и овощных консервах ксантан используется обычно в количестве 1...4 г/кг, в напитках — 0,2...0,5 г/кг.
Модифицированная целлюлоза (Е 461, Е 463...465, Е 467) используется в качестве загустителя (в холодной воде), при нагревании происходит обратимое гелеобразование. Все виды модифицированной целлюлозы, особенно метилцеллюлоза, являются хорошими наполнителями в таблетках. Они позволяют уменьшить добавку жира в продукт, а в сдобных хлебобулочных изделиях (в количестве 1...5 г/кг) обеспечивают увеличение удельного объема за счет усиления газообразования. Модифицированные целлюлозы (5...10 г/кг) загущают при холодном и горячем способе производства кетчупы и соусы, стабилизируют пену, улучшают структуру, уменьшают синерезис в мороженом и других взбитых десертах. Очень малое количество модифицированной целлюлозы (0,1...0,5 г/кг), добавленное в газированные напитки, способствует замедлению выделения из них газа.
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) в форме натриевой соли (Е 466) является одной из самых популярных пищевых добавок. Она хорошо растворима в холодной и горячей воде, однако является йоногенным эфиром целлюлозы, и ее действие зависит от концентрации соли и других свойств среды. Несмотря на это области использования КМЦ чрезвычайно многочисленны: десерты, мороженое, желе, майонезы, соусы, кремы, оболочки для мяса, рыбы, кондитерских изделий, орехов. Обычно дозировка составляет 1...8 г/кг. Существуют товарные формы КМЦ, дозировки которых могут заметно отличаться от стандартных. Очень большие различия в вязкости 1 %-х растворов разных товарных форм (табл. 7) определяют различия в дозировках.
Нативные (натуральные) крахмалы обладают пищевой ценностью и не относятся к пищевым добавкам, но их основной технологической функцией является загущение и желеобразование. Незначительная стабильность клейстера/геля и его зависимость от температуры, старения, кислотности и солей ограничивают применение нативных крахмалов в качестве загустителей и гелеобразователей. Физическая и химическая модификации крахмала меняют свойства крахмального клейстера/геля, вследствие чего расширяется область применения и снижаются рекомендуемые дозировки. Крахмалы (нативные и модифицированные) используются для загущения и стабилизации овощных, грибных, рыбных консервов, кисломолочных продуктов, кетчупов, майонезов, соусов, продуктов быстрого приготовления, кондитерских изделий. Рекомендуемые дозировки модифицированных крахмалов, как правило, не превышают 60 г/кг. Крахмалы используются в производстве детского питания, в т.ч. в питании грудных детей.
Гидролизованные крахмалы применяются: в качестве наполнителей в супах, соусах; в качестве гелеобразователей во фруктовых жевательных конфетах; как компоненты глазирующих составов и носители пищевых добавок.
Набухающие крахмалы используют в выпечных изделиях, продуктах быстрого приготовления и других пищевых продуктах, для которых характерно короткое время хранения после перемешивания, так что быстрая ретроградация клейстера не оказывает отрицательного влияния.
Фосфатные крахмалы (Е 1410, Е 1412, Е1413) применяются в тех же продуктах, что и нативные, обеспечивая получение консистенции, более стойкой к ретроградации (Е 1410), к воздействию температуры, кислот и надрезу (Е 1412), к циклам замораживания-оттаивания (Е 1413), чем при использовании нативных крахмалов. Вследствие этерификации октенилянтарной кислотой крахмал (Е 1450) приобретает эмульгирующие и пеностабилизирующие свойства. Он с успехом может применяться в производстве майонеза и как эмульгатор, и как стабилизатор эмульсии. Крахмалглицерины (Е 1411, Е 1423, Е 1443) в пищевой промышленности практически не применяются.
Токсикологическая безопасность и хранение .
Все загустители и гелеобразователи, разрешенные для применения в пищевых продуктах, встречаются в природе. Пектины и желатин являются природными компонентами пищевых продуктов, регулярно употребляемых в пищу: овощей, фруктов, мясных продуктов.
Почти все загустители и гелеобразователи, за исключением крахмалов и желатина, являются растворимыми балластными веществами. Они не всасываются и не перевариваются. В количестве 4...5 г на один прием для человека они, как правило, являются легким слабительным. Каррагинаны и пектины могут уменьшать степень и скорость всасывания других составляющих пищевых продуктов (например, холестерина). Пектин, особенно низкометоксилированный, обладает высокой комплексообразующей способностью, благодаря чему способствует выведению из организма тяжелых металлов и радионуклидов. Рекомендуемое суточное потребление пектиновых веществ в рационе взрослого здорового человека составляет 5...6 г.
Нативный крахмал является питательным веществом, он полностью усваивается после растворения; нерастворенный крахмал практически не усваивается. Модифицированные крахмалы расщепляются и усваиваются, как нативный крахмал, некоторые быстрее. Крахмалы, обработанные эпихлоргидрином, считаются непригодными для пищевого производства, поскольку контакт с токсичным и канцерогенным эпихлоргидрином вызывает у токсикологов опасения.
Желатин является съедобным белком, поэтому может считаться пищевым продуктом. Из-за отсутствия эссенциальной аминокислоты триптофана собственная пищевая ценность этого белка низкая, однако желатин может увеличивать пищевую ценность других белков (например, белков мяса с 92 до 99 %).
В соответствии с рекомендациями JECFA, ДСП подавляющего большинства загустителей и гелеобразователей не ограничено (есть ограничение ДСП для полуочищенного каррагинана — 20 мг/кг веса тела в день).
Срок годности сухих загустителей и гелеобразователей от полугода до двух лет. Сухие порошки загустителей и гелеобразователей могут храниться и дольше.
Они обязательно должны храниться в сухом месте и быть защищены от прямых солнечных лучей и длительного воздействия тепла. Емкости, в которых хранят добавку, обязательно следует плотно закрывать после отбора каждой порции. Все гидроколлоиды являются благоприятной средой для развития микроорганизмов, поэтому при работе с ними следует особенно тщательно соблюдать правила производственной санитарии и гигиены.