<<
>>

ЛЕКЦИЯ 14 ПИЩЕВЫЕ ГИДРОКОЛЛОИДЫ

  Группа структурообразователей, стабилизаторов консистенции, водоудерживающих агентов, которые часто называют пищевыми гидроколлоидами, занимает особое место среди пищевых добавок, используемых в технологии мясопродуктов.

Основная функция пищевых гидроколлоидов заключается в стабилизации коллоидных пищевых систем (регулирование кинетической и термодинамической устойчивости). Частицы гидроколлоидов способствуют снижению межфазного поверхностного натяжения, облегчают процесс диспергирования, формируют механический барьер, препятствуют коалесценции, образуют структуру и стабилизируют полученную систему.

Среди пищевых гидроколлоидов различают загустители и ге- леобразователи.

Загустители - вещества, повышающие вязкость пищевых систем.

Гелеобразователи (желеобразователи) структурируют пищевые дисперсные системы.

Разделить их не всегда возможно, так как некоторые загустители в определенных условиях способны образовывать прочные гели.

Загустители и гелеобразователи представляют собой линейные или параллельно разветвленные цепи, т. е. высокомолекулярные вещества (ВМВ), с гидрофильными группами, которые вступают во взаимодействие с водой.

Использование пищевых гидроколлоидов в технологии мясопродуктов позволяет: стабилизировать дисперсии и эмульсии за счет увеличения вязкости, снижения поверхностного натяжения, образования структурированных слоев на поверхности раздела фаз; повысить водосвязывающую способность системы; регулировать состояние структурно-механических свойств, стабилизировать текстуру, сохранить консистенцию продукта при замораживании и размораживании; вследствие особенностей реологических характеристик обеспечить повышение степени пластификации пищевых систем, что является достаточно важным в условиях сокращения или снижения количественных уровней введения жиров в мясопродукты; стабилизировать свойства продукта при разогреве готовой продукции; обеспечить увеличение периода хранения готовой продукции вследствие повышения доли связанной воды и таким образом снизить величину активности воды Aw; рассматривать пищевые гидроколлоиды как балластные вещества (пищевые волокна), так как они не перевариваются организмом; снизить себестоимость готовой продукции.

Эффективность действия гидроколлоидов определяется: видом гидроколлоидов; структурной особенностью молекул - длиной, степенью разветвления, количеством функциональных групп, их расположением в молекуле; способом получения, очистки, условиями хранения; способом приготовления и технологического использования; условиями среды: величиной pH, температурой, солевым составом; взаимодействием с другими веществами (явления синергизма либо конкурентные отношения).

К основным показателям функционально-технологических свойств пищевых гидроколлоидов относят: величину критической концентрации гелеобразования (ККГ), т. е. минимальную концентрацию препарата, при которой система переходит в гель; вязкость; гелеобразующую способность; водосвязывающую способность; эмульгирующую способность (для некоторых видов гидроколлоидов).

Многие пищевые гидроколлоиды рассматривают как инструмент для регулирования реологических свойств пищевых систем и структурно-механических свойств готовой продукции.

Одним из важных показателей загустителей является их вязкость.

Уровень вязкости загустителей в зависимости от их вида и концентрации весьма существенно изменяется. Вязкость растворов находится в пропорциональной зависимости от концентрации добавки: чем она больше и чем выше молекулярная масса гидроколлоида, тем выше вязкость.

Диапазон вязкости загустителей (Па, для 0,3%-ных растворов): гуммиарабик — 2—5; метилцеллюлоза — 10—2000; альгинат натрия — 25—800; гуаровая камедь — 3000—7000; камедь рожкового дерева — 2000-3500; NaKMC- 500-12000; ксантановая камедь - 800-1800; камедь конжак — 9000-35 000; каррагинаны полурафинированные - 2(М00; каррагинаны рафинированные - 50-150.

Следует отметить, что концентрация структурообразователя, необходимая для получения одной и той же вязкости, увеличивается в ряду:

Модифицированный крахмал lt; пектин яблочный lt; пектин цитрусовый lt; альгинат натрия.

Важной особенностью свойств пищевых гидроколлоидов является наличие у многих из них способности к синергизму, т.

е. проявлению принципиально новых или модифицированных свойств в присутствии других гидроколлоидов. Например, мука рожкового дерева и ксантан по отдельности действуют только как загустители, в составе же бинарной композиции они проявляют свойства гелеоб- разователей; кроме того, снижается величина их ККГ.

Многие стабилизаторы консистенции и водоудерживающие агенты выполняют функцию защитных коллоидов, т. е.: образуют защитный слой вокруг частиц масла в эмульсии для усиления действия эмульгатора; образуют защитную оболочку вокруг белков и предотвращают выпадение белков в осадок при резких изменениях величины pH; связывают избыток свободной воды и повышают уровень кинетической и термодинамической устойчивости пищевых дисперсных систем.

Принципиальная схема механизма гелеобразования у пищевых гидроколлоидов представлена на рис. 14.1.

Рис. 14.1. Схема механизма гелеобразования у пищевых гидроколлоидов

Образующиеся при гидратации пищевых гидроколлоидов гели - в основном молекулярные, термообратимые, проявляют синерезис в процессе хранения, что является одним из негативных свойств этой группы стабилизаторов пищевых систем.

Согласно общепринятой классификации, пищевые гидроколлоиды подразделяют на природные, природные модифицированные и синтетические.

Природные гидроколлоиды в настоящее время представлены препаратами животных белков на основе коллагенсодержащего сырья, молока, крови, яйца, а также желатином, соевыми белковыми препаратами, полисахаридами, препаратами микробного происхождения.

Наиболее широкое распространение с 60-х годов прошлого столетия получили полисахаридные стабилизаторы пищевых продуктов, которые благодаря своим функциональным и экономическим характеристикам стали вытеснять гидроколлоиды животного (белкового) происхождения.

Гидроколлоиды полисахаридного происхождения.

1. Экссудаты растений (гетерополигликаны):

Гуммиарабик (Е414) - высушенный на воздухе экссудат, полученный из надрезов стволов или ветвей Acacia Senegal L., а также из надрезов стволов или ветвей различных видов акаций.

Гуммиарабик состоит из мономеров D-галактозы, связанных Р-1,3-гликозидной связью с многочисленными разветвлениями, которые состоят из (3-галактозы и других сахаров или уроновых кислот.

Гуммиарабик имеет хорошие эмульгирующие свойства (ГЛБ - гидрофильно-липофильный баланс равен 13); слабый загуститель, несмотря на относительно высокую молекулярную массу (460 тыс.); хорошо растворим в воде.

Используется как эффективный стабилизатор дисперсных систем, эмульсий (масло-вода), пен и т. д., а также как регулятор струк-

туры и консистенции пищи, пленкообразователь, материал для инкапсулирования.

Вследствие того, что гуммиарабик максимально проявляет свои функциональные свойства при низких значениях pH, в технологии мясопродуктов он используется ограниченно.

Гуммиарабик, как и большинство гидроколлоидов растительного происхождения, может выполнять функцию пищевого волокна. Его введение в пищевые продукты приводит в норму выделение желудочного сока, тормозит выделение пищеварительных ферментов, обеспечивает снижение уровня холестерина в плазме крови на 6-30%, понижает уровень глюкозы в крови.

Трагакант - камедь (Е413) - стабилизатор, наполнитель, имеет высокую вязкость, сохраняя ее в кислых средах и при нагревании. Может выполнять функцию эмульгатора, его ГЛБ равен 11-14.

Применяется в основном в кислых соусах, маринадах.

Камедь Карайи (Е416) по свойствам похожа на трагакант, проявляет стабилизирующее, эмульгирующее действия, наполнитель. Вступает во взаимодействие с молочными белками, проявляя синергизм.

Камедь Гхати (Е419) по функциональным свойствам схожа с гуммиарабиком, применяется в качестве стабилизатора эмульсий и дисперсий.

Конжак - коньячная камедь - (Е425) - обладает высокой загущающей, водосвязывающей и эмульгирующей способностями, хорошо растворяется как в горячей, так и в холодной воде, совместим с большинством ингредиентов рецептур.

Используется как стабилизатор и наполнитель. Отличительная особенность - полное отсутствие синерезиса. Конжак проявляет синергизм в сочетаниях с ксантаном и каррагинанами, резко увеличивая вязкость полученных систем. Камеди семян бобовых (галактоманнаны):

Гуаровая камедь (Е412) проявляет свойства загустителя, стабилизатора, эмульгатора, наполнителя. Геля не образует, однако имеет очень высокую вязкость, растворимость, тиксотропные свойства. В 8 раз активнее связывает воду, чем ксантан. После термообработки существенно улучшает структурно-механические свойства мясопродуктов.

Камедь рожкового дерева LBG (Е410) может выполнять функцию наполнителя, гелеобразователя, загустителя. Полностью растворяется в горячей воде, образуя при температуре 80 °С вязкие растворы.

Выдерживает длительное воздействие высоких температур; гели не изменяют свойств в процессе низкотемпературного замораживания и при размораживании.

Имеет сильно выраженные синергетические свойства по отношению к другим гидроколлоидам, в частности к к-каррагинанам, ксантану, в связи с чем ее используют в составе бинарных и трехкомпонентных коммерческих смесей.

Камеди Тары и арабика (Е417) ограниченно представлены на российском рынке. Обладают водоудерживающими и эмульсионными свойствами. В практике применяются взамен гуаровых камедей либо камедей рожкового дерева, или параллельно с ними. Запасные полисахариды злаков и картофеля.

Растения накапливают энергию в виде углеводов или крахмала. Крахмал обычно содержится в виде маленьких закрытых гранул в стебле, зернах, листьях и корнях растений. Это второй (после целлюлозы) по распространенности биологический материал. Крахмалы и крахмалосодержащие продукты служат источниками приблизительно 75% потребляемой в мире пищевой энергии. В промышленности они используются в качестве стабилизаторов, связывающих, текстурирующих и желирующих агентов, наполнителей, источников энергии для ферментации, разрыхлителей печеных изделий, а также для производства сахара и глюкозы.

Нативные крахмалы представляют собой добавку к пище и не имеют индекса «Е». Крахмал - один из самых дешевых и распространенных в технологии мясопродуктов гидроколлоидов. Входит в состав рецептур мясопродуктов в количестве от 2 до 6%.

Общий рынок крахмалов в России составляет 450-480 тыс. т в год.

Натуральный крахмал - природный полимер, представляющий собой смесь двух полисахаридов - амилозы и амилопекгина (рис. 14.2).

Соотношение между амилозой и амилопектином в крахмалах разных видов колеблется от 1:1,5 до 1:4,5.

Несмотря на адекватность химического состава, амилоза и ами- лопектин достаточно существенно различаются между собой: цепь амилозы линейная, причем молекулы соединены водородными связями, у амилопекгина цепь разветвленная, спиралевидной формы.

Молекулярная масса амилозы - от 200 до 2000, молекулярная масса амилопекгина - более 10000. Растворимость у амилозы плохая, а у амилопекгина - хорошая.

Установлено, что чем больше доля амилозы в составе крахмалов, тем прочнее крахмальные гели.

Амилоза и амилопектин соединены в звенья, которые называют гранулами крахмала. Гранулы в зависимости от происхождения бывают различных форм и размеров. Например, гранулы кукурузного крахмала имеют малый размер, а гранулы картофельного крахмала - большие и овальные (табл. 14.1).

Пищевые гидроколлоиды

Молекулы амилозы состоят из одной длинной цепочки соединений глюкозы


Гранулы крахмалов различаются не только по размеру и форме. Содержание амилозы и амилопектина в них также различно. Например, кукурузный крахмал содержит 27% амилозы, а картофельный — 20/о.

К основным функционально-технологическим свойствам нативных крахмалов относят их вязкость, водосвязывающую и адгезионную способности.

Основной особенностью нативных крахмалов является то, что свои функционально-технологические свойства они проявляют при нагревании до определенной температуры, обеспечивающей процесс клейстеризации.

Процесс клейстеризации в технологических условиях осуществляют в два этапа.

Первый этап. На основе крахмала готовят водную суспензию, которую подвергают нагреву до 40-50 °С. При этом молекулы крахмала начинают поглощать воду и набухают. В нативном состоянии крахмал не способен растворяться в холодной воде (рис. 14.3). В хо-

лодном состоянии цепочки крахмала удерживаются вместе, и вода не в состоянии проникнуть между ними. Сравнительная характеристика гранул различных типов

крахмалов

Свойства

крахмалов

Карто

фельный

Кукуруз

ный*

Маисовый**

Пшенич- * ный

Тапиоко-

вый

Цвет

Белый

Желтова

тый

Желтоватый

Желтова

тый

Белый

Размер частиц, мм

5-100

2-30

3-26

1-45

4-35

Содержание, % воды

18-20

11-13

11-13

11-13

13-15

фосфора

0,08

0,02

0,01

0,06

0,01

протеина

0,1

0,35

0,25

0,4

0,1

жира

0,05

0,8

0,2

0,9

0,1

амилозы

20

27

-

28

17

Прозрачность

Очень прозрачный

Мутный

Прозрачный

Мутный

Прозрач

ный

Ретроградация

Средняя

Высокая

Очень низкая

Высокая

Низкая

Устойчивость к

механической

обработке

Средняя-

низкая

Средняя

Низкая

Средняя

-//-

Структура

Длинная

Короткая

Длинная

Короткая

Длинная

Максимальная вязкость («пик» вязкости)

800-2000

200-800

400-800

100-300

300-1000

отечественный; ** импортный.

Второй этап. При дальнейшем нагревании до температуры клейстеризации (определенной для каждого вида крахмала) крахмальные зерна дезагрегируют, крахмал растворяется и образуется прозрачный вязкий раствор. При последующем охлаждении происходит процесс структурирования с образованием трехмерной сетки молекулярного геля.

Образующиеся вязко-пластичные системы проявляют сильный синерезис при хранении.

Данные, представленные в табл. 14.2, свидетельствуют о том, что при выборе типа крахмала применительно к конкретному виду мясных изделий следует в первую очередь принимать во внимание температуру его клейстеризации, так как большая часть крахмалов полностью не реализует свой функционально-технологический потенциал при температурах, используемых в технологии мясопродуктов для тепловой обработки (68-72 °С).

Пищевые гидроколлоиды

14.2. Характеристика крахмалов

Вид крахмала

Температура

клейстеризации

Свойства гелей

Картофельный

59-75

Прозрачный, но не стабильный при хранении

Тапиока (маниока)

62-73

Прозрачная клейкая масса

Кукурузный (маисовый крахмал)

62-77

Непрозрачный гель с привкусом, низкая вязкость

Кукурузный (высокозамещенный)

63-92

Непрозрачный, очень плотный гель

Пшеничный

58-82

Непрозрачный гель, низкая вязкость

Рисовый

61-86

Мутный, мягкий гель

Кукурузный

амилопектиновый

62-80

Прозрачный, высокая ВУС, вязкость; высокая устойчивость при хранении

Сорго

68-78

Полупрозрачный, клейкий

Для повышения эффективности использования нативных крахмалов многие специалисты рекомендуют вводить в мясные системы

предварительно клейстеризованные крахмалы. С этой целью натуральный крахмал нагревают в воде до температуры 80-85 °С (на 3-5 °С выше температуры клейстеризации) и выдерживают в течение 2-3 мин. После охлаждения полученный клейстер вводят в рецептуры мясных изделий.

Применение предварительно клейстеризованных крахмалов существенно повышает ВУС и выход готовых изделий, устраняет явление «крошливости», обеспечивает гладкую блестящую поверхность на срезе продукта.

При введении крахмала в фарш в сухом виде при тепловой обработке (температура 68-72 °С) он полностью клейстеризоваться не может.

Водоудерживающая способность натуральных крахмалов находится в диапазоне от 2,5 до 3 кг на 1 кг крахмала. Величина ККГ от 3,2 до 4,5.

Чем выше концентрация поваренной соли в пищевой системе и чем ниже уровень pH, тем хуже идет процесс гелеобразования крахмалов и удерживания воды; в присутствии 2% поваренной соли величина ККГ возрастает на 1,7%.

Особенностью натуральных крахмалов является то, что они могут вступать в конкурентные отношения с рядом других высокомолекулярных соединений в процессе гидратации и снижать за счет этого общий уровень ВУС. В частности, крахмал вступает в конкурентные отношения с желатинами и каррагинанами. Экстракты высших растений:

Пектин (Е440) - стабилизатор, наполнитель, гелеобразователь. Образует термонеобратимые гели, оптимальные ФТС проявляет при pH среды в диапазоне от 2,8 до 3,4. Взаимодействует с солями некоторых металлов, что упрочняет образующиеся гели.

Предназначен для использования в технологии кисломолочных продуктов, мармеладов, желе, пастилы. Экстракты из водорослей:

Агар (Е406) - стабилизатор, гелеобразователь, наполнитель. Гелеобразующая способность в 10 раз выше, чем у желатина.

Гели образует при температуре 32-39 °С. Студневидность гелей наблюдается при pH gt; 4,5. ККГ 0,5-6,8%. Гели термообратимы, плавятся при температуре 80 °С.

Агар-агар проявляет синергизм с желатином, крахмалом, камедями.

Альгинат натрия (Е401) - наполнитель, стабилизатор, гелеоб- разователь. Является водоудерживающим агентом. Частично проявляет эмульгирующие свойства (оптимальный уровень pH 4,0).

Альгинат натрия плохо растворим в холодной воде, набухает в воде в течение 10-12 ч. Для его растворения используют горячую воду (желательно мягкую, так как в жесткой воде он комкуется, образует пленки).

Растворы альгината натрия вязкие, при добавлении ионов кальция образуют хрупкие, термонеобратимые гели.

Гелеобразующая и эмульгирующая способности альгината натрия возрастают при его совместном использовании с желатином и другими пищевыми волокнами. Водоудерживающая способность составляет 15-20 г воды на 1 кг препарата (pH 5).

Обладает криозащитным действием, т. е. замедляет рост кристаллов воды при замораживании. Допустимые дозировки его в производстве мороженого, майонезов, кондитерских изделии, соусов составляют от 2 до 30 г на 1 кг продукта.

В количествах 0,2-0,5% альгинат натрия используют в качестве криопротектора в технологии замороженных полуфабрикатов: связывая ионы кальция, он защищает мышечные белки от денатурации, создает между ними электростатический барьер.

Каррагинаны (Е407, Е407А). Экономическая эффективность производства мясопродуктов давно уже зависит не только от стоимости мяса как основного источника сырья для их производства, но и от стоимости других видов сырья растительного происхождения, получивших в последнее время широкое применение в производстве мясопродуктов. Естественно, что такое сырье, в пересчете на дополнительное удержание влаги, стоит в 1 кг колбасных изделий значительно (в 2-6 раз) дешевле, чем мясо.

Наибольший интерес представляет массово внедряемый в мясоперерабатывающей промышленности как природный загуститель, желе- образующее вещество и стабилизатор консистенции сульфитредуци- рованный полисахарид, полученный из красных водорослей - каррагинан, что обусловлено его полезными биологическими свойствами, а также способностью образовывать вязкие растворы и гели высокой прочности. Каррагинан превосходит другие гидроколлоиды в тех случаях, когда требуются высокая вязкость, эмульгирование и суспензиро- вание. Высокоочищенные каррагинаны препятствуют окислению жиров, и поэтому их часто используют и в качестве антиокислителей.

В соответствии с международным законодательством каррагинаны представляют собой очищенный экстракт морских водорослей, имеющий молекулярную массу более 100 000; коммерческие препараты обычно имеют молекулярную массу более 500 000 и содержат сопутствующий полисахарид - фурцеллеран.

Морские водоросли используют в пищевых целях и медицинской практике более шести столетий, однако только с середины прошлого века начался активный поиск и выделение из них биологически активных препаратов (БАП). Каррагинаны не расщепляются в желудочно-кишечном тракте человека, но играют роль пищевых волокон, выполняя все соответствующие функции, а также обладают антиканцерогенной, антиязвенной и антивирусной активностью.

Впервые термин «каррагинан» появился в 1837 г. - так называли морские водоросли, произрастающие вблизи местечка Каррагин на южном побережье Ирландии, которые использовали в пищу. В настоящее время основное производство каррагинанов сосредоточено в странах Восточной Азии (Южная Корея, Китай, Япония), где в дальневосточных морях распространены заросли имеющих наибольшее значение красных водорослей (класс Rhodophyceae), а также вдоль побережий северной Атлантики, Филлипин и Индонезии, близ Чили и Мексики, где произрастают субтропические разновидности красных водорослей.

Красные водоросли содержат в значительных количествах своеобразные сульфатированные полисахариды - галактаны, в частности каррагинан и агар, которые находят широкое применение в практике и не имеют аналогов среди других растительных полисахаридов.

В США и странах ЕЭС каррагинан признан безопасным и полезным компонентом, разрешен к применению в качестве пищевой добавки. В Японии он считается «природным продуктом» и не является предметом правил, регламентирующих применение пищевых добавок. В 1984 г. Экспертный комитет по пищевым добавкам и Рабочая группа Комиссии по пищевому кодексу ВОЗ представили токсикологический обзор по каррагинанам, который подтвердил, что каррагинан может быть безопасно использован в пище, и излишне определять нормы его суточного потребления.

Каррагинаны - это общий название гидроколлоидов, полученных из ряда родственных разновидностей красной водоросли. Из этого природного источника добывают сотни различных стабилизирующих и желирующих добавок, широко используемых в технологии пищевых продуктов, косметики, промышленных товаров и т. д.

За последние 10 лет производство каррагинанов в мире увеличилось более чем в 2 раза, что составляет десятки тысяч тонн.

Каррагинан Е407 - загуститель, гелеобразователь и стабилизатор консистенции, применение которого в этом качестве разрешено во всех странах мира.

Каррагинан представляет собой высокомолекулярный линейный полисахарид, . состоящий из повторяющихся единиц галактозы, 3,6 ангидрогалактозы (3,6-AG), сульфатной и несульфатной, соединенных между собой переменными а-1-3-, (3-1-4-гликозидными связями. Большинство красных водорослей, одобренных в качестве источников экстрактов, используемых в пищевой промышленности, содержат различное количество каррагинанов трех типов, известных как каппа, йота и лямбда. Основными отличиями, которые влияют на свойства каррагинанов этих типов, являются количество и расположение эфирных сульфатных групп на повторяющихся единицах галактозы.

Существует три основные разновидности водорослей, из которых получают каррагинаны:

Chondrus crispus - также известна как ирландский мох, небольшое кустистое растение высотой около 10 см, произрастает вдоль побережья Северной Атлантики, наиболее известная из всех красных водорослей; источник каппа- и лямбда-каррагинанов.

Eucheuma sp. - колючее кустистое растение высотой около 50 см, произрастает на коралловых рифах Дальнего Востока; источник каппа- и йота-каррагинанов.

Gigartina sp. - кустистое или листовое растение высотой до 5 м, произрастает в холодных прибрежных водах по всему земному шару; дает больше каррагинана, чем другие разновидности, источник каппа- и лямбда-каррагинанов.

Получение. Каррагинан представляет собой линейный полисахарид, количественное содержание которого составляет приблизительно 2-7% от массы морского растения и находится между целлюлозными волокнами. Для получения высококачественного каррагинана контроль качества сырья начинается уже при сборе водорослей. С этой целью водоросли после сбора и очистки быстро высушивают, тестируют и увязывают в тюки.

Подготовленные водоросли помещают в емкости для экстракции, в которых они подвергаются обработке в щелочных условиях в течение нескольких часов для получения оптимальных желирующих и вязкостных характеристик. После сушки каррагинан измельчают и передают на хранение.

Химический состав и строение. По химическому составу каррагинан представляет собой гидроколлоид, состоящий главным обра-

зом из калиевых, натриевых, магниевых и кальциевых сульфатных сложных эфиров галактозы.

i-Каррагинаны (йота-каррагинаны) образуют прочные гели в присутствии ионов кальция. Сами по себе гели - средней вязкости, достаточно эластичные, термообратимые, устойчивы к синерезису и стабильны к замораживанию и размораживанию (высоочищенные каррагинаны SP-100, SP-95, 6309 - компания MSC, Южная Корея)

Х-Каррагинаны (лямбда-каррагинаны) плохо растворимы в холодной воде, не желируют, образуют вязкие эластичные растворы (компания MSC, Южная Корея - каррагинаны 6067, 6108, 6174).

к -Каррагинаны (каппа-каррагинаны) образуют плотные прочные термообратимые гели, желируют только в присутствии ионов калия. Концентрация гелеобразования 0,2-0,3%. Гели нестабильны при замораживании и размораживании; становятся прозрачными при смешивании с сахаром.

Примерами могут служить рафинированные каррагинаны HGE, GHG, WG, HGE-I, HGE-F компании MSC.

к-Каррагинан стабилизирует консистенцию, повышает адгезию, вязкость и гелеобразующую способность, ВСС, а также частично проявляет эмульгирующую способность. Весьма эффективно использование к-каррагинанов при дефиците белка (если количество последнего ниже 6%).

Оптимальный pH к-каррагинана 9,5-10,2, но гель технологически устойчив в диапазоне pH 6,2-7,1. Изменение pH ухудшает гелеобразующую способность. Концентрация ККГ влияет на прочность и температуру плавления гелей.

При введении в рассолы каррагинаны сильно увеличивают их вязкость, что приводит к необходимости повышения давления вытеснения.

Для приготовления рассольных композиций выбирают рафинированные каррагинаны, которые образуют прозрачные гели и устойчивы к воздействию поваренной соли и явлению седиментации (осаждению) после окончания процесса перемешивания рассола.

Для фаршей в основном используют полурафинированные каррагинаны и их смеси.

Хранить готовые растворы гидроколлоидов длительное время не рекомендуется, так как они легко подвергаются микробиологической порче.

Свойства каррагинанов (табл. 14.3). Основные отличия, которые влияют на свойства каппа-, йота- и лямбда-каррагинанов, - это количество и расположение групп эфира серной кислоты на повторяющихся единицах галактозы. Более высокие уровни содержания эфира серной кислоты снижают температуру растворения каррагинана и способствуют образованию менее упругих гелей или ингибированию процесса гелеобразования (особенно у лямбда-каррагинана).

14.3. Свойства каррагинанов

Свойства

каррагинана

Тип каррагинана

Каппа

Йота

Лямбда

Растворимость

Да

Да

Да

вода 80 °С

Растворим с солью Na+

Растворим с солью Na+

Да

вода 20 °С

Набухает с солями К+, Са++, NH4+

Набухает с солью Са^ для получения тиксотропной дисперсии

5% раствор сахара

Г орячий

Нет

Да

5% раствор поваренной соли

горячий

Набухание

Набухание

Растворим

холодный

Нет

Нет

Растворим

Образование геля - нагревание до 80 °С/охлаждение до lt; 49 °С

Самые прочные гели

С ионами К+

С ионами Са++

Не гель

Структура геля

Ломкий

Эластичный

Не гель

Синерезис

Да

Нет

Нет

Устойчивость при

замораживании-

оттаивании

Нет

Да

Да

Синергизм с камедью рожкового дерева

Да

Нет

Нет

Взаимодействии с молочными белками

Ломкий гель

Эластичный гель

Слабый гель

Горячие растворы

Нет

Нет

Нет

Гели

Устойчивы при pH более 3,8

Устойчивы при pH более 3,8

Неприменимы

Примечание. Гидролиз при низком уровне pH протекает быстрее под действием высоких температур.

Тиксотропностъ. При низких концентрациях водные гели, образованные йота-каррагинаном, обладают тиксотропными реологическими свойствами. Их можно разжижать путем перемешивания или среза и снова получить гель, когда масса остается неподвижной. Данное тиксотропное свойство особенно важно, так как помогает стабилизировать системы (приостановление движения нерастворимых частиц).

Водные гели, образованные каппа-каррагинанами, не являются тиксотропными: при разрыве структура геля не восстанавливается, если только гель снова не нагреть и затем охладить.

Структура геля. В производстве используют три вида каррагинанов, обладающих различными свойствами: каппа образует жесткий и ломкий гель, слегка мутный, становится прозрачным при смешивании с сахаром; йота позволяет получить эластичный, упругий прозрачный гель, устойчивый при замораживании-оттаивании; лямбда образует практически бесформенный гель, обладает высокой вязкостью, не желирует, плохо растворяется в воде.

Поваренная соль оказывает отрицательное влияние на гелеобразующую способность каррагинана, при концентрации 5% и более он теряет растворимость; сахар оказывает такое же влияние.

к-Каррагинаны имеют температуру растворения выше 66-70 °С. Оптимальной температурой является 80 °С. После охлаждения жели- рование системы происходит при температуре от 45 °С. Температура плавления геля каррагинана 54 °С. Гели не обладают тиксотропией.

Уровень ЖУС - 0,5-1,2 г жира на 1 г препарата.

к-Каррагинаны не только могут образовывать индивидуальные матриксы, но и способны формировать комплексы с крахмалами и казеином молока за счет наличия ионов калия, а также с модифицированными крахмалами, молочно-белковыми препаратами и соевыми белками, что приводит к повышению эластичности и прочности гелей.

Структуру геля, образованного основными каррагинанами, можно изменять путем смешивания каррагинанов разных типов с другими видами пищевых гидроколлоидов так, чтобы структура отвечала определенным параметрам за счет эффекта синергизма (табл. 14.4). Гель можно сделать более или менее эластичным, смешивая каппа- и йота- каррагинаны, пока не будет получена желаемая структура. При смешивании с другими гидроколлоидами (камедями, целлюлозой и др.), помимо улучшения структуры, увеличивается влагоудерживающая способность каррагинанов. Гели, образованные каррагинанами, являются термически обратимыми, они становятся жидкими при нагревании до температуры выше той, которая составляет их точку плавления, и опять становятся твердыми при охлаждении. Потери первоначальной упругости геля в этом случае минимальны.

Факторы, влияющие на структуру геля.

Катионы. По мере увеличения концентрации катионов улучшается растворимость, увеличивается температура гелеобразования и повторного плавления.

Пищевые гидроколлоиды

277

14.4. Состав смесей и свойства гелей

Состав композиции

Свойства получаемых тельных систем

к- и i-каррагинаны

Повышенная эластичность геля

к-Каррагинан, ксантан, гуммиарабик

Повышает упругость геля, снижает синере- зис, повышает устойчивость к сахару и поваренной соли

к-Каррагинан, гуммиарабик

Величина ККГ уменьшается в 2,5 раза, повышает солеустойчивость

к-Каррагинан, ксантан, КС1

Снижает ККГ, повышает пластичность гелей

к-Каррагинан, NaCl

Повышает температуру плавления, уровень ККГ, снижает структурно-механические свойства, снижает степень синерезиса

к-Каррагинан, крахмал

Улучшаются структурно-механические свойства, в 10 раз повышается вязкость системы

к-Каррагинан, моносахариды (глюкоза, моноза, рибоза)

Повышает прочность геля и температуру плавления, снижает ККГ

к-Каррагинан + пищевые фосфаты

Снижает степень синерезиса при замораживании, повышает температуру плавления геля

к-Каррагинан + пищевые кислоты

Увеличивает рыхлость геля, ухудшаются прочностные характеристики

к-Каррагинан + конжак + камедь рожкового дерева

Повышается ВСС, эластичность гелей

к-Каррагинан + ксантан в соотношении 1:90

Отсутствие синерезиса в процессе хранения

к-Каррагинан + КМЦ в соотношении 1:5

То же

Ионы калия необходимы для эффективного гелеобразования. Благодаря содержанию ионов калия увеличивается упругость получаемого геля.

Температура. Как было сказано выше, водные гели, образованные каррагинанами, являются термически обратимыми. Гели могут быть подвергнуты повторному нагреванию/охлаждению, что лишь немного повлияет на их структуру (при нейтральном pH). Температуры гелеобразования и плавления зависят от концентрации катионов. Повышенное содержание кальция и калия в водном растворе приводит к увеличению температуры гелеобразования. Это позволяет регулировать температуры гелеобразования и плавления с целью согласования параметров переработки. Большинство других гидроколлоидов не обладают подобной гибкостью.

Сахара. Высокий уровень содержания сахара, обычного компонента многих пищевых гелей, уменьшает растворимость каррагина-

на. Его следует растворять в воде, если концентрация сахара в пищевой системе выше 50% от готового продукта.

Синергизм с другими камедями. При взаимодействии каппа- каррагинана с камедью рожкового дерева и конжаком проявляется эффект синергизма. Их взаимодействие значительно увеличивает упругость геля, улучшает влагосвязываемость и делает структуру геля более эластичной.

Синергизм с крахмалом. Йота-каррагинан увеличивает вязкость крахмальных систем. Она становится в 10 раз выше вязкости, которую дает один крахмал. Каррагинан можно использовать для изменения структурных, вкусовых и технологических свойств крахмальной системы. Увеличенная вязкость позволяет снизить общее содержание крахмала, чаще всего на 35-40%, а также улучшить структуру и аромат готового продукта.

Влияние pH. Растворы и гели, образованные каррагинаном, устойчивы при комнатной и пониженной температурах. При высокой температуре растворы каррагинана, содержащие подкислители, в некоторой степени теряют вязкость и потенциальную упругость геля. При низком уровне pH рекомендуется добавлять подкислитель на последнем этапе или непосредственно перед упаковкой в емкости.

Правша работы с каррагинанами.

Норма закладки каррагинана составляет, как правило, от 0,3 до 2,5%.

Можно использовать каррагинаны в сухом гидратированном виде и в составе рассолов. При гидратации каррагинан желательно сначала растворить в холодной воде, а затем нагреть до 77-80 °С, охладить до температуры 30-40 °С и после этого уже вводить в мясную систему.

В рассолы каррагинаны желательно вводить с сахарами и другими порошкообразными препаратами.

Растворение. Каррагинан следует разводить в холодной воде, а затем нагревать до температуры растворения, чтобы добиться оптимальной функциональности. Температура растворения зависит от уровня содержания ионов калия и кальция, типа каррагинана, концентрации поваренной соли в воде. Как каппа-, так и йота-каррагинаны для полной растворимости обычно требуется нагреть до 77-79 °С.

Для более легкого растворения и во избежание комкования необходимо соблюдать одну из приведенных ниже рекомендаций:

• предварительно смешать каррагинан с диспергирующим веществом, например, с сахаром (взять минимум 3 части каррагинана к

массе сахара) перед тем как растворять в холодной воде или мо-

локе. Каррагинан также можно смешать с сухими ингредиентами, входящими в состав рецептуры, чтобы избежать комкования; суспендировать каррагинан в растворе сахара, поваренной соли или глицерине (если присутствует в рецептуре). Эти ингредиенты замедляют процесс гидратации каррагинана, что способс твует более легкому растворению; медленно добавлять каррагинан в быстро перемешиваемую жидкость; энергично перемешивать высокоскоростным миксером; нагревать каррагинан при 82 °С до растворения - в том случае, если он по технологической инструкции не должен быть растворен холодным способом или набухнуть.

При растворении холодным способом каррагинан медленно добавляют в холодную воду и перемешивают. Рекомендуется предварительное смешивание с сахаром.

Смешивание. Медленно добавлять каррагинан в воду и быстро перемешивать, не допуская комкования, стараясь растворить его как можно быстрее.

Использование каррагинанов в производстве эмульгированных н цельномышечных мясопродуктов. Чтобы придать мясным продуктам желаемую консистенцию или улучшить ее, применяют в первую очередь загустители, эмульгаторы и стабилизаторы. Принцип и механизм действия этих добавок основан на изменении коллоидных систем мясных продуктов. Загустители образуют с водой высоковязкие растворы, а гелеобразователи и желирующие агенты - гели. В обоих случаях вода оказывается связанной, так что в коллоидной системе она теряе т свою подвижность, консистенция и структура мясного продукта изменяются.

Замена части сырья гидратированным каррагинаном (в пределах 15-30% от содержания белка) также способствует улучшению (уплотнению) консистенции и оказывает положительное влияние па структуру и вкусовые свойства продукта.

Использование 0,15-0,5% высокоочищенных каррагинанов (Е407) в рецептуре колбасных изделий, ветчин, копченостей и мясных консервов позволяет говорить об экономии сырья, так как I кг высокоочищенных каррагинанов заменяет от 70 до 100 кг мяса.

Показано, что хотя стоимость комплексных препаратов, в состав которых входят каррагинаны разной степени очистки, ниже стоимости высокоочищенных каррагинанов, использование последних (учитывая их уменьшенную дозировку по сравнению с комплексными препаратами) для предприятия выгоднее: дешевле на 20-25% на 1 т мясной продукции;

• качество готовой продукции лучше из-за высокой степени очистки и совместимости с другими ингредиентами.

Использование каррагинанов в производстве мясных консервов. Благодаря своим желирующим свойствам каррагинаны нашли применение в производстве не только колбасных изделий, ветчин и копченостей, но и мясных консервов, таких как свинина и говядина в собственном соку. По исследованиям профессора Бирса (1970 г.), добавление 0,1% каррагинана в рецептуру мясных консервов улучшает температурную стабильность указанных продуктов, приводит к образованию желе устойчивой консистенции, которая не изменяется при температуре хранения до 40 °С; желе имеет хорошую обратимость при повторном нагревании до 80 °С.

Использование каррагинанов в производстве мясных рубленых и полуфабрикатов в тесте. Каппа-йота-каррагинаны используют при производстве мясотестовых полуфабрикатов: они улучшают растяжимость теста при его приготовлении, препятствуют возникновению трещин при замораживании и сохраняют целостность формы при термообработке.

Для производства рубленых полуфабрикатов применяют йота- каррагинаны типа SP-100, SK-100, а также каппа-йота-каррагинаны типа CST, CSP.

Для натуральных полуфабрикатов используют высокорастворимые йота- или каппа-йота-каррагинаны, такие как SP-100, SK-100, CS-211. Благодаря способности набухать в холодной воде они могут хорошо удерживать воду уже на стадии инъецирования, препятствуют ее миграции при последующем замораживании-оттаивании и термообработке полуфабрикатов.

При составлении рассола для инъецирования натуральных полуфабрикатов используют йота- или каппа-йота-каррагинаны в смеси с камедью конжака.

Использование стабилизирующих систем на основе каррагинанов при производстве полуфабрикатов существенно (на 20-25%) повышает выход продуктов.

Как показывает анализ литературных данных и практический опыт в области исследования структуры и свойств гидроколлоидов, использование каррагинанов в пищевой и мясоперерабатывающей промышленности позволяет получить продукты питания с высокими качественными характеристиками и гарантированным уровнем безопасности. Пищевые гидроколлоиды микробного происхождения.

Ксантановая камедь (Е415) - наполнитель, загуститель, хороший стабилизатор пен, суспензий, эмульсий. Обладает высокой вы-

раженной псевдопластичностью. Плохо растворима в воде, загустевает через 30-40 мин при температуре 0-4 °С.

На функциональные свойства ксантана не оказывает влияния введение поваренной соли и сахара, изменение pH среды.

Ксантан пригоден для использования в технологии производства соесодержащих продуктов.

Проявляет синергизм с камедью рожкового дерева.

Геллан — гелеобразователь, стабилизатор, наполнитель. Образует вязкие растворы при нагревании и охлаждении.

Г ели устойчивы к разрезу, склоны к синерезису, проявляют синергизм к ксантану, камеди рожкового дерева, модифицированным крахмалам.

Введение ионов кальция в среду гидратации или их наличие в пищевых системах оказывают существенное влияние на свойства получаемых гелей. 

<< | >>
Источник: Рогов И.А. и др.. Биотехнология мяса и мясопродуктов: курс лекций. 2009

Еще по теме ЛЕКЦИЯ 14 ПИЩЕВЫЕ ГИДРОКОЛЛОИДЫ:

  1. ЛЕКЦИЯ 4 ВОДОСВЯЗЫВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ МЯСА
  2. ЛЕКЦИЯ 5 НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ МЯСНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
  3. ЛЕКЦИЯ 6 ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МЯСНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
  4. ЛЕКЦИЯ 7 ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ МЯСНЫХЭМУЛЬСИЙ
  5. ЛЕКЦИЯ 8 БЕЛКОВО-ЖИРОВЫЕ И БЕЛКОВОКОЛЛАГЕНОВЫЕ ЭМУЛЬСИИ
  6. ЛЕКЦИЯ 11 ПОВАРЕННАЯ СОЛЬ, ЕЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
  7. ЛЕКЦИЯ 12 ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕЛЬНОМЫШЕЧНЫХ И РЕСТРУКТУРИРОВАННЫХ МЯСНЫХ ИЗДЕЛИЙ
  8. ЛЕКЦИЯ 13 ПИЩЕВЫЕ ФОСФАТЫ
  9. ЛЕКЦИЯ 14 ПИЩЕВЫЕ ГИДРОКОЛЛОИДЫ
  10. ЛЕКЦИЯ 1 5 ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА. ПРЕПАРАТЫ КЛЕТЧАТКИ