Загустители и гелеобразователи по химической природе представляют собой линейные или разветвленные 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 ее 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.
По химическому строению гидроколлоиды подразделяют на три группы:
- кислые полисахариды с остатками уроновой кислоты;
- кислые полисахариды с остатками серной кислоты;
- нейтральные полисахариды.
В качестве загустителей применяются кислые гидроколлоиды с остатками уроновой кислоты (например, трагакант (Е413) и гуммиарабик (Е414)), а также нейтральные соединения (например, камедь бобов рожкового дерева (Е410) и гуар (Е412)). Кислые полисахариды с остатками серной кислоты применяются в качестве гелеобразователей (например, агар (Е406) и каррагинан (Е407)).
Наиболее часто встречается следующий механизм загущения:
 |  |
Свойства загустителей, особенно нейтральных полисахаридов, можно менять путем физической (например, термической) обработки или путем химической модификации (например, введением в молекулу нейтральных или ионных заместителей). Путем химической или физической модификации крахмала можно 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 (Е1400...1405, Е1410...1414, Е1420...1423, Е1440, Е1442, Е1443, Е1450). К модифицированным полисахаридам относят сложные эфиры целлюлозы (Е461...467).
Гели (желе) представляют собой дисперсные системы, по крайней мере двухкомпонентные, состоящие из дисперсной фазы, распределенной 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 закрепленной формой коллоидного раствора (золя). Для превращения золя в гель необходимо, чтобы между распределенными в жидкости молекулами начали действовать силы, вызывающие межмолекулярную сшивку. Этого можно добиться разными способами: снижением количества растворителя за счет испарения; понижением растворимости распределенного вещества за счет 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).
