Общие сведения. Загустители и гелеобразователи по химической природе представляют собой линейные или разветвлённые полимерные цепи с гидрофильны­ми группами

Загустители и гелеобразователи по химической природе представляют собой линейные или разветвлённые полимерные цепи с гидрофильны­ми группами, которые вступают в физическое взаимодействие с имею­щейся в продукте водой.

За исключением микробных полисахаридов — ксантана Е415 и геллановой камеди Е418, а также желатина (живот­ный белок) — гелеобразователи и загустители являются углеводами (полисахаридами) растительного происхождения, растительными гид­роколлоидами.

Их получают из наземных растений или водорослей. Из бурых водорослей получают альгиновую кислоту Е400 и её соли Е401...404. Наиболее популярные гелеобразователи — агар (агар-агар) Е406 и каррагинан (в том числе фурцеллеран) Е407 — получают из красных морских водорослей, а пектин Е440 — чаще всего из яблок и цитрусовых.

Полисахариды, полученные из растений, подразделяют на защитные коллоиды, выделяемые растением при повреждениях (экссудаты, смолы), и муку семян (резервные полисахариды расте­ний).

К смолам относятся арабиногалактан Е 409, трагакант Е 413, гум­миарабик Е 414, камедь карайи Е 416, камедь гхатти Е 419;

к резервным полисахаридам — мука семян рожкового дерева Е410, овсяная камедь Е 411, гуаровая камедь Е 412 и камедь тары Е 417.

Эффективность действия гидроколлоидов определяется не только структурными особенностями их молекул (длиной цепи, степенью разветвления, природой мономерных звеньев и функциональных групп и их расположением в молекуле, наличием гликозидных связей), но и составом пищевого продукта, способом его получения и условиями хранения.

На растворение и диспергирование гидроколлоидов влияют размер и форма их частиц, удельная поверхность, гранулометрический состав. Большое значение имеет способ приготовления рас­твора (дисперсии): интенсивность и время перемешивания, температура, значение рН, присутствие электролитов, минеральных веществ и гидратируемых веществ (например, сахара), возможность образования комплексов с другими имеющимися в системе соединениями, процес­сы распада, вызываемые ферментами или микроорганизмами. Есть за­густители, которые могут образовывать ассоциаты с другими высоко­молекулярными компонентами пищевого продукта, что вызывает за­метное возрастание вязкости.

Поведение нейтральных полисахаридов, в отличие от полиэлектролитов, практически не зависит от изменения рН среды и концентра­ции соли.

Наиболее часто встречается следующий механизм загущения. Молекулы загустителя свёрнуты в клубки. Попадая в воду или в среду, содержащую свободную воду (например, в напиток или в смесь для мо­роженого), клубок молекулы загустителя благодаря сольватации рас­кручивается, подвижность молекул воды ограничивается, а вязкость раствора возрастает

Свойства загустителей, особенно нейтральных полисахаридов, можно менять путём физической (например, термической) обработки или путём химической модификации (например, введением в молеку­лу нейтральных или ионных заместителей).

Таблица 12

Вязкость растворов популярных загустителей (вязкость воды = сПз)

Путём химической или физическоймодификации крахмаламожно добиться:

· понижения или повышения температуры его клейстеризации;

· понижения или повы­шения вязкости клейстера;

· повышения растворимости в холодной воде;

· появления эмульгирующих свойств;

· снижения склонности к ретроградации;

· устойчивости к синерезису, кислотам, высоким температурам, циклам оттаивания-замораживания.

При этом получают разные виды модифицированных крахмалов (Е 1400...1405, Е1410...1414, Е 1420...1423, Е1440, Е1442, Е1443, Е1450, Е1451). К модифицированным полисахаридам относят сложные эфиры целлюлозы Е 461...467.

Гели (желе) представляют собой дисперсные системы, по крайней мере двухкомпонентные, состоящие из дисперсной фазы, распределённой в дисперсионной среде.

Дисперсионной средой является жидкость. В пищевых системах это обычно вода, и поэтому гель носит название гидрогеля. Дисперсной фазой является гелеобразователь, поли­мерные цепи которого образуют поперечно сшитую сетку и не облада­ют той подвижностью, которая есть у молекул загустителя в высоковязких растворах. Вода в такой системе физически связана и тоже теряет подвижность. Следствием этого является изменение кон­систенции пищевого продукта. Структура и прочность пищевых гелей, полученных с использованием разных гелеобразователей, могут сильно различаться.

Гель практически является закреплённой формой коллоидного раствора (золя). Для превращения золя в гель необходимо, чтобы между распределёнными в жидкости молекулами начали действовать силы, вызывающие межмолекулярную сшивку. Этого можно добиться разными способами:

· снижением количества растворителя за счёт испарения;

· понижением растворимости распределённого вещества за счёт химического взаимодействия;

· добавкой веществ, способствующих образованию связей и поперечной сшивке;

· изменением температуры и регулированием величины рН.

Начало желирования сопровождается замедлением броуновского движения частиц дисперсной фазы (возрастанием вязкости), их гидратацией и образованием полимерной сетки. Способность полимеров образовывать полимерную сетку зависит от длины и числа линейно ориентированных участков их молекул, а также наличия боковых цепей, создающих стерические затруднения при межмолекулярном взаимодействии. Механизмы образования гелей могут сильно различаться; в настоящее время выделяют три основных механизма:

· сахарокислотный (высокоэтерифицированные пектины),

· модель «яичной упаковки» (например, низкоэтерифицированные пектины) и

· модель двойных спиралей (например, агар).