Пищевые добавки, изменяющие структуру и физико — химические свойства продуктов питания.
План.
1. Общие сведения о добавки, изменяющие структуру и физико — химические свойства пищевых продуктов.
2. Гелезагущувачи и гелеобразователь.
3. Эмульгаторы.
4. Основные группы пищевых ПАВ.
5. Функции эмульгаторов в пищевых системах. Эмульгирующие соли.
1. Добавки, изменяющие структуру и физико — химические свойства пищевых продуктов, — вещества, которые вносятся для создания необходимых или изменения существующих реологических свойств пищевых масс, так как формирование заданной консистенции пищевых продуктов. К ним относят представителей пяти функциональных классов:
Загустители (функциональный класс 7) — Добавки, используемые для повышения вязкости продукта;
Гелеобразователь (функциональный класс 6) — Добавки, придающие пищевому продукту свойств геля (структурированной высокодисперсной системы с жидкой дисперсионной средой, заполняющей каркас, который образован частицами дисперсной фазы);
Стабилизаторы (функциональный класс 18) — Добавки, которые обеспечивают стабилизацию гомогенной пищевой системы, созданной из двух или более не смешивающих веществ, или улучшение степени ее гомогенизации;
Эмульгаторы и эмульгирующие соли (функциональные классы 22, 23) — Добавки, которые будучи введены в состав пищевого продукта. Обеспечивают возможность создания и сохранения однородной дисперсии двух или более не смешивающих веществ.
2. Загустители и гелеобразователь являются пищевыми добавками, на основе общности свойств, проявляющихся ими в пищевой системах, входящих в самостоятельную группу пищевых ингредиентов, получившая название «пищевые гидроколлоиды».
Пищевые гидроколлоиды — Ингредиенты, которые входят в жидкие или твердые продукты питания, в процессе их изготовления с целью предоставления желаемой вязкости или консистенции, а также в пищевые дисперсные системы (эмульсии, суспензии и т. п.) для их стабилизации. По химической природе гидроколлоиды представляют собой линейные или разветвленные полимерные соединения (полисахариды или белки) с гидрофильными группами, как правило, равномерно расположенными по длине молекул, которые способны регулировать консистенцию за счет взаимодействием с водной фазой, образования межмолекулярных ассоциатив или изменения характера проведения молекулы на межфазных границах. Они могут также принимать участие в обменной взаимодействия с ионами водорода и металлов, например кальция, а кроме того, с органическими молекулами меньшей молекулярной массы. Будучи введены в жидкую пищевую систему в процессе приготовления пищевого продукта, загустители и гелеобразователь связывают воду, в результате чего пищевая коллоидная система теряет свою подвижность и консистенция пищевого продукта меняется: повышается повышения вязкости или гелеобразования.
Подавляя большинство гидроколлоидов, включенных в приведенный список, имеет статус пищевых добавок. Все они относятся к классу полисахаридов. Исключением в этом списке есть полимер белковой природы — желатин, который не относится к категории пищевых добавок, а имеет статус пищевого ингредиента.
Пищевые добавки этой группы представляют собой преимущественно натуральные (природные) вещества растительного происхождения (пектины, агароида, камеди), а также продукты физической, химической или ферментативной модификации природных объектов: модифицированные целлюлозы, модифицированные крахмалы, амидировани пектины и др..
Сырьевыми источниками для получения гидроколлоидов полисахаридной природы служат различные виды наземных растений и водорослей, а также некоторые продукты микробиологического синтеза.
Основные представители гидроколлоидов.
К основным представителей гидроколлоидов относят модифицированные крахмалы и целлюлозы, пектины, полисахариды морских водорослей и некоторые другие соединения.
Модифицированные крахмалы (Е 1400-Е 1451) — Продукты фракционирования, деструкций и различных модификаций нативных крахмалов, которые представляют собой в основном смесь двух фракций гомоглюканов (полимеров глюкозы) линейного (амилоза) и разветвленной (амилопектин) строения.
Основные типы модификаций и видов модифицированных крахмалов.
Типы модификации |
Основные группы |
Основные подгруппы |
Набухание |
Набухающие крахмалы |
Растворимые в холодной воде (инстант — крахмалы): Полученные вальцов сушкой, Полученные экструзией. Набухающие в холодной воде |
Деполимеризация |
Расщепляющие крахмалы |
Декстрины, крахмал, обработанный термически, крахмал, обработанный кислотой, крахмал, обработанный щелочью; отбеленный крахмал; окисленный крахмал, крахмал, обработанный ферментами. |
Стабилизация |
Стабилизирующие крахмалы |
С сложным эфирной связью: Ацетиловани, фосфатные. С простыми эфирными связями: Оксиалкильни. |
Поперечное сшивание полимерных цепей |
Сшитые крахмалы |
Крахмалы, сшитые хлорокисью фосфора. Крахмалы, сшитые эпихлоргидрина. Крахмалы, сшитые адипиновой кислоты. |
Набухание представляет собой физический способ обработки суспензий нативных крахмалов в воде (получение инстант — крахмалов) или в спирте (получение набухающих крахмалов), в основе которого лежит образование крахмальным клейстером и их последующее быстрое высушивание. В результате такой модификации крахмалы приобретают способность растворяться или набухать в холодной воде.
В зависимости международным спецификациям эта группа модифицированных крахмалов не относится к пищевым добавкам и имеет статус пищевых ингредиентов.
Три других типа модификации связанные с химическими превращениями молекулы крахмала, в основе которых лежит деструкция или этерификация моно — или бифункциональных реагентами по реакционним центрам крахмальных молекул.
Основные представители деполимеризации (деструкции) являются:
Декстрины (Е 1400) — Продукты термической деструкции нативных крахмалов, которые, в зависимости от условий тепловой обработки, делятся на белые и желтые;
Крахмалы, обработанные кислотой (Е 1401), щелочью (Е 1402) или ферментными препаратами (Е 1405) — Продукты кислотного и ферментативного гидролиза, или постепенного расщепления с восстанавливающего конца крахмальных молекул под действием щелочи;
Отбеленная (Е 1403) и окисленные (Е 1404) крахмалы — Продукты обработки отбеливающими реагентами (Н2О2, КMnO4 и др.). Или окислителями (NaClO, KIO4).
Этерифицированные крахмалы разделяют на две группы:
Стабилизированные крахмалы (Е 1410, Е 1420, Е 1421, Е 1440, Е 1450, Е 1451) — Продукты химической модификации монофункциональных реагентами с образованием по гидроксильным группам простых (Е 1421, Е 1440) или сложноэфирные (Е 1410, Е 1420, Е 1450, Е 1451) связей;
Сшитые крахмалы (Е 1411 — Е 1414, Е 1422, Е 1423, Е 1442, Е 1443) — Продукты химической модификации бифункциональных реагентами или комбинацией моно — и бифункциональных реагентов.
Целлюлоза (Е 460) и ее производные (Е 461 — Е 467) — Продукты механической и химической модификации и деполимеризации нативной целлюлозы.
Большинство химически модифицированных целлюлозы могут проявлять в пищевых системах, в зависимости от технологической задачи, функции загустителя, стабилизатора или эмульгатора. Метилетилцелюлоза (Е 465), кроме перечисленных технологических функций, может проявлять свойства пенообразователя.
Пищевые добавки целлюлозной природы являются безвредными, поскольку не подвергаются в желудочно — кишечном тракте деструкции и выделяются без изменений. Суточный суммарный прием с пищей всех производных целлюлозы может составлять до 25 мг на килограмм массы тела человека. Их дозировка в пищевых продуктах определяются конкретными технологическими задачами.
Пектины (Е 440) — Кислые гетерополисахариды (мол. Масса 30 000 — 100 000), представляющие собой рамногалактуронаны (производные полигалактуроновых кислоты).
В промышленности получают и используют четыре вида пектинов, отличающихся строением и связанными с ними свойствами.
Особенности строения различных пектинов
Вид пектина |
|
Яблочный |
Високоетерификований |
Высокомолекулярный |
Неацетилований |
Цитрусовый |
Високоетерификований |
Высокомолекулярный |
Неацетилований |
Свекловичный |
Низькоетерификований |
Низкомолекулярный |
Ацетилований |
Подсолнечный |
Низькоетерификований |
Низкомолекулярный |
Ацетилований |
Суточная потребность амидированих пектинов (Е 440b) регламентируется и не должна превышать 25 мг на 1 кг массы тела.
Растворимость пектинов в воде повышается с увеличением степени этерификации их молекул и с уменьшением молекулярной массы.
Максимальная концентрация водных растворов пектина, полученные в условиях интенсивного перемешивания при температуре 60-80 ° C, может составлять 10%. Растворимость увеличивается в присутствии сахаров.
Из — за наличия в пектиновых молекулах дисоциюючих свободных карбоксильных групп, их водные растворы имеют кислую реакцию рН (около 3,5).
Гелеобразования в растворах пектинов зависит как от особенностей строения молекул (молекулярной массы, степени этерификации, характера распределения карбоксильных групп), так и от технологических параметров — температуры, рН среды и содержания дегидратирующего веществ.
Комплексные способность (образование циклических комплексов поливалентных металлов) различных пектинов зависит от содержания свободных карбоксильных групп, т. е. степени этерификации пектиновых молекул и не зависит от их молекулярной массы.
Галактоманнаны (камеди рожкового дерева — Е 410 и гуара — Е 412) — Нейтральные гетерогликаны (мол. Масса 80 000 и 250 000).
Растворы галактоманнанов имеют высокую вязкость, величина которой зависит от их концентрации: при низких концентрациях (до 0,5%) линейную зависимость, при более высоких — экспоненциально.
Особенностью галактоманнанив является синергическое взаимодействие с другими полисахаридами, что приводит к формированию растворов повышенной вязкости или гелей различной текстуры, которые не проявляют склонности к синерезису.
Гуммиарабик (Е 414) — Гликопротеид (мол. масса 250 000 — 750 000, в среднем — 460 000), полисахаридные фрагменты состоят из D — галактозы, L — арабинозы, L — рамнозы, D — глюкуроновой кислоты в соотношении примерно 3:3:1:1.
Основным отличием от большинства других гидроколлоидов является способность образовывать даже при высоких концентрациях растворы низкой вязкости, на которую оказывают влияние рН раствора (максимальна при рН 4,5-5,5), присутствие электролита (например, NaCl), что уменьшает значение в вязкости, а также температура: длительный нагрев растворов гуммиарабика сопровождается денатурацией и осаждением белковой фракции его молекулы.
Основная технологическая функция — стабилизация дисперсных систем, в частости, способность образовывать и стабилизировать прямые эмульсии в широком диапазоне рН.
Альгинаты (Е 400-Е 405) — Линейные гетерогликаны (мол. масса 200 000 — 600 000), полимерные молекулы, которых включают в разной последовательности остатки епимерних β — D — маннуроновои и α — L — гулуроновои кислот и их производных по карбоксильной группой.
Натриевые и калиевые соли альгиновой кислоты легко растворимые в воде с образованием высоковязких растворов. Соли из двух валентными катионами образуют гели или нерастворимые альгинаты.
Вязкость растворов альгинатов связана с длиной полимерной молекулы (молекулярной массой) и изменяется пропорционально концентрации добавки в растворе. При низких концентрациях повышение вязкости наблюдается при введении небольшого количества ионов кальция, которые связывают молекулы, фактически приводят к повышению молекулярной массы.
Применение альгинатов в пищевых продуктов связано с функциями повышения вязкости, гелеобразования, стабилизации дисперсных систем. Альгинат кальция проявляет также функцию пиногасителя.
Применения человеком альгиновых кислот и их солей может созревать 25 мг на 1 кг массы тела (в пересчете на свободную альгиновую кислоту).
Каррагинан (Е 407) — Полисахариды, которые представляют собой не разветвленные сульфатировани гетерогликаны, молекулы которых построены из повторяя дисахаридного звеньев.
Основные свойства различных типов каррагинана растворимые в горячей воде, а в виде натриевых солей они растворимы и в холодной по образованию вязких растворов. Особенностью свойств является синергическое взаимодействие с молочным белком.
Функциональные свойства каррагинанов в пищевых системах включают водозвьязуючу способность, способность стабилизировать эмульсии и суспензии, регулировать текущие свойства системы и образовывать устойчивые гели при комнатной температуре.
Ксантановая камедь (Е 415) — Гетерополисахарид (мол. масса 1 000 000 и выше) в состав которого входит три типа моносахаридов. Ксантановая камедь является загустителем и при температурах ниже 100 ° C образует растворы высокой вязкости, величина которой мало зависит от температуры, присутствие электролитов (например, NaCl), механического воздействия и стабильна в диапазоне рН от 1 до 13.
Применение ксантановая камедь в пищевых системах связано с функциями загустителя, стабилизатора эмульсий, суспензии и пин, а также гелеобразователь тиксотропных, тех которые плавятся при 80-90 ° C гелей в случаях ее использование в составе синергических смесей с другими гидроколлоидами.
Основные представители сгустителей:
Гуаровая камедь;
Камедь рожкового дерева;
Карбоксиметилцеллюлоза;
Альгинат натрия;
Гуммиарабик;
Ксантановая камедь.
Основные представители гелеобразователь:
Пектины;
Карагинана;
Альгинаты;
Агар;
Желатин.
3. Эмульгаторы (Функциональный Класс 22) — Поверхностно — активные вещества (ПАВ) — Органические соединения дифильное строение, регулирования консистенции которыми связано с проявлением поверхностно — активных свойств (способностью сорбироваться на границе разделения фаз, вызывая снижение поверхностного натяжения).
Проявления поверхностной активности на границах разделения реализуется в виде различных эффектов, в числе которых: снижение поверхностного напряжения;
Увеличения времени жизни пузырей газа (воздуха) в жидкости (воде);
Повышение эмульгирующими способности масел в воде;
Изменение степени агрегации и флокуляции диспергированих частей;
Изменение объема и характера осадка, образованного осажденного частицами;
Изменение свойств кристаллизации (степени кристаллизации, формы кристаллов).
Перечень эмульгаторов, разрешенных к применению при производстве пищевых продуктах в Украине.
Код |
Название эмульгатора |
Смежные технологические функции |
Е 322 |
Лецитин, фосфатиды |
Антиокислитель |
Е 445 |
Эфиры глицерина и смоляных кислот |
Стабилизатор |
Е 46 |
Целлюлоза (И) Целлюлоза микрокристаллическая (Ii) Целлюлоза в порошке |
Добавка, которая препятствует слеживанию и комкованию текстураторы |
Е 472f |
Смешанные эфиры глицерина и винной, уксусной и жирных кислот |
Стабилизатор, комплексообразователь |
Е 481 |
Лактилат натрия (И) Стеароиллактилат натрия (Ii) Олеоиллактилат натрия |
Стабилизатор |
Е 482 |
Лактилат кальция |
Стабилизатор |
Е 1000 |
Холевая кислота (холин) |
— |
Е 14040 |
Окисленный крахмал |
Загуститель |
4. Основные группы пищевых ЮАР. По химической природе основные виды эмульгаторов, применяемых в технологиях пищевых продуктов, представляют собой сложные эфиры спиртов (одно — и многоатомных) и жирных кислот.
Моно -, диглицериды жирных кислот (Е 471, Е 472 а — g) — неполные сложные эфиры трехатомных спирта глицерина с природными высшими жирными кислотами (моно — и диацилглицерины) и продукты их модификаций по свободной первичной гидроксильной группы пищевыми кислотами (уксусной, молочной, лимонной, винной и диацетилвиннои).
Фосфолипиды (Е 322, Е 442) — Природные сложные липиды, которые имеют в молекуле остаток фосфорной кислоты, которая связана эфирными связями с моно — или диглицериды и аминоспирты, аминокислотой или многоатомным спиртом (инозитом), или их синтетические аналоги, в которых остаток фосфорной кислоты находится в форме солей аммония (аммониевые фосфатиды).
Добавки природных фосфолипидов имеют общее наименование лецитин (по названию основной фракции) и представляют собой смесь фракций фосфатидов, полученной от животных или растительных объектов физическими методами, которые включают использование ферментов, в которой содержание веществ, нерастворимых в ацетоне (собственно фосфолипидов), составляет не менее 56-60%.
Величина ГЛБ аммониевых фосфатидов зависит от рН среды: ГЛБ в кислой среде равен 4-5, а в нейтральной и щелочной значительно выше.
Природные фосфолипиды характеризуются широким интервалом температур плавления, растворимые в жирах и маслах, углеводородах, средне растворимые в горячей воде и гликоля, не растворимые в холодной воде и ацетоне.
Аммониевые фосфатиды, аналогично естественным, плавятся в интервале температур, хорошо растворимые в углеводородах, теплых маслах, среднее растворимые в теплой воде и гликолей и не растворяются в холодной воде, этаноле и ацетоне.
Эфиры сахарозы и жирных кислот (Е 473) — Сложные моно -, ди — или триефиры сахарозы по первичным гидроксильными группами с высшими жирными кислотами.
Для этих добавок характерен широкий диапазон температур плавления, хорошая растворимость при нагревании в спиртах, гликолей и других органических растворителях и плохая растворимость в воде.
Эфиры сорбитана (Е 491 — Е 496) — Эфиры шестиатомного спирта сорбита в ангидроформи (ангидросорбиту) с естественными высшими жирными кислотами
Моноефиры сорбитана эффективны как эмульгаторы прямых эмульсий, ди — и триефиры — стабилизируют оборотные эмульсии. Все три вида эфиров способны вызвать возвратность фаз. Допустимая суточная потребность — 25 мг / кг массы тела.
Лактилат натрия (Е 481): (i) стеароиллактилат натрия, (ii) олеоиллактилат натрия — Натриевые соли стеароил — (олеоил -) молочной кислоты — смесь натриевых солей продуктов реакции жирных кислот с молочной кислотой, представляющий собой натриевые соли сложных эфиров высших жирных кислот с молочной или полимолочнимы кислотами.
Лактилат кальция (Е 482) — Смесь кальциевых солей продуктов реакции жирных кислот с молочной кислотой, которая представляет собой соли сложных эфиров пищевых жирных кислот с молочной и полимолочнимы кислотами.
Не устойчивы к гидролизу, поверхностная активность зависит от рН среды. Температура плавления уменьшается с увеличением доли молочной кислоты. Стабилизируют эмульсии первого рода (масло / вода), активные на границе газовой фазы (пенообразователи), проявляют синергизм с функциональными белками. Допустимая суточная потребность 20 мг / кг массы тела.
5. Наиболее значительными являются следующие свойства и функции эмульгаторов в пищевых продуктах.
Комплексообразование с крахмалом (амилозною фракцией) характерна для большинства эмульгаторов, которые имеют в составе молекулы остаток жирной кислоты. При этом замедляется процесс ретроградации крахмала, при котором вода мигрирует из мягче хлеба до корки и, испаряясь с поверхности, обусловливает черствения хлеба.
Взаимодействие с белком характерно для эмульгаторов, имеющие ионный заряд. Такое взаимодействие способствует улучшению структурных свойств белка, например клейковины муки, что способствует укреплению клейковинного каркаса теста, увеличению объема и улучшения структуры хлеба при выпечке.
Снижение вязкости пищевой системы, содержащей кристаллы сахара, диспергировани в жире, обеспечивают эмульгаторы, образующие гидрофобные оболочки вокруг кристаллов сахара. Это свойство является важным при получении необходимой текучести шоколадных масс.
Вспенивания при получении инстант — десертов, взбитые кремов, кексов и сухих смесей и других продуктов характерно для некоторых эмульгаторов, в состав молекул которых входят остатки насыщенных жирных кислот. Эмульгаторы, в состав молекул которых входят остатки ненасыщенных жирных кислот, которые способны подавлять пенообразование в технологиях молочных продуктов и при переработке яиц.
Модификация кристаллов жира (форма, размер и скорость роста кристаллов жира), необходимо в технологиях маргаринов, кондитерских жиров, шоколадного и орехового масел, обеспечивается, например, моно -, диглицериды и некоторыми другими эмульгаторами.
Увлажнения (смачивания) ингредиентов смеси является необходимым в инстант — десертах, сухих сливок для кофе, сухих смесей для напитков, при регидратации высушенных растительных продуктов.
Выбор эмульгатора зависит от типа увлажнения, что требует: увлажнение вископодибнои поверхности, капиллярное увлажнение, увлажнение порошкообразного продукта.
Эмульгирующие соли (Функциональный класс 23) — пищевые добавки, основная технологическая функция которых связана с образованием и стабилизацией дисперсных систем путем снижения межфазного натяжения.
Основная сфера использования — плавленые сыры, в которых наличие эмульгирующими соли обеспечивает равномерное распределение жиров и белков и улучшения пластичности продукта.
Контрольные вопросы:
1. На какие функциональные классы делятся пищевые добавки, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов.?
2. Какими свойствами обладают эмульгаторы и эмульгирующие соли?
3. Какими свойствами обладают стабилизаторы?
4. Какие добавки относят к пищевым стабилизаторов?
5. Какие добавки относятся к гелеобразователь?
6. Какие добавки относятся к эмульгаторов?
7. Которые гидроколлоиды относят к натуральных (природных) веществ?
8. Какими свойствами обладают гидроколлоиды в пищевых системах?
Литература:
1. СанПиН по применению пищевых добавок.
2. Закон Украины «О защите прав потребителей».
3. Нечаев А. П, Кочеткова А. А., Зайцев А. Н. Пищевые добавки. — М.: Колос, 2001. — 256 с.
4. Пищевые добавки. Энциклопедия. — СПб: ГИОРД. — 2004 Автор составитель Сарафанов Л. А. — 501 с.
Реферати :
- органолептический контроль
- технологическая схема приготовления теста бисквитного
- обоснование ассортимента сыра с ветчиной
- запыленность воздуха это
- взаимодействие микро и макроорганизмов
- расчеты по рассольным сырам
- технологическая схема кондитерского изделия
- в чем измеряется кислотность печенья
- shto teorema ostrogradskogo gaussa