К этой группе пищевых добавок относятся вещества, используемые для создания или изменения реологических свойств пищевых продуктов (регулирующие консистенцию): загустители, желе- и студнеобразователи. Загустители используют для получения коллоидных растворов повышенной вязкости, студнеобразователи – для получения поликомпонентных нетекущих систем, включающих высокомолекулярный компонент и низкомолекулярный растворитель. Гелеобразователи (желирующие вещества) – для получения структурированных коллоидных систем. Четкого разделения между этими группами добавок нет.
Загустители, геле- и студнеобразователи связывают воду, в результате коллоидная система теряет свою подвижность и изменяется консистенция пищевого продукта. В химическом отношении это макромолекулы, в которых равномерно распределены гидрофильные группы, взаимодействующие с водой.
Среди них натуральные природные вещества растительного (кроме желатина) происхождения: желатин, пектин, агароиды, камеди и вещества, получаемые искусственно (полусинтетически), в том числе из природных объектов (метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, амилопектин, модифицированные крахмалы и др.).
Желатин (студнеобразователь) – белковый продукт, представляющий собой смесь линейных полипептидов с различной молекулярной массой и их агрегатов, не имеет вкуса и запаха. Желатин получают из костей, хрящей, сухожилий животных. Он растворяется в горячей воде, при охлаждении водные растворы образуют гель. Желатин применяют при изготовлении желе (фруктовых и рыбных), мороженого, кремов, жевательной резинки, в кулинарии. В России и большинстве стран желатин применяют без ограничений.
Крахмал и модифицированный крахмал. Крахмал и его фракции (амилопектин, декстрины) и модифицированные крахмалы применяются в качестве загустителей, студнеобразователей и желирующих веществ в кондитерской, хлебопекарной промышленности, при производстве мороженого.
Модификация крахмалов позволяет существенно изменить их строение и свойства (гидрофильность, способность к клейстеризации, студнеобразование), а, следовательно, и направление использования.
Окисленные крахмалы образуют клейстеры с пониженной вязкостью и повышенной прозрачностью. Их используют в технологии мороженого, при производстве мармеладов и лукума.
Набухающие крахмалы способны набухать и растворяться в холодной воде. Они позволяют быстро приготовлять желеобразные десерты, кремовые смеси, пудинги, соусы.
Крахмалофосфаты образуют клейстеры повышенной прозрачности и вязкости, они устойчивы к нагреванию, кислотам, перемешиванию. Применяются при производстве майонезов, продуктов детского питания, соусов, приправ. Клейстеры крахмалофосфатов устойчивы к действию низких температур (замораживанию), с их использованием готовят продукты, сохраняемые в замороженном виде (паштеты, замороженные обеды, кремы и т.д.).
Пектиновые вещества – группа высокомолекулярных гетерополисахаридов, входящих совместно с целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином в состав клеточных стенок и межклеточных образований высших растений, а также присутствующих в растительных соках некоторых из них. Пектиновые вещества способны образовывать гели, связывать воду, взаимодействовать с катионами. Они играют важную роль в физиологических процессах, участвуют в водном и ионном обмене. Эти же свойства обуславливают их широкое применение в пищевой промышленности. В настоящее время выпускают несколько видов пектинов, выделяемых из различных источников сырья и отличающихся по составу и свойствам: яблочный, цитрусовый, свекловичный, пектин из корзинок подсолнечника, а также комбинированные пектины из смешанного сырья. Пектины, выделенные из яблочных выжимок и корзинок подсолнечника, являются высокомолекулярными, свекловичный и цитрусовый пектины – низкомолекулярными. В яблочных пектинах наблюдается равномерное распределение карбоксильных групп по всей длине пектиновой молекулы, в цитрусовых – неравномерное.
Строение молекул пектина определяет их основные физико-химические и потребительские свойства: гелеобразование в водной среде и комплексообразование с ионами поливалентных металлов. Образование геля – трехмерной пространственной структуры, происходит в результате взаимодействие пектиновых молекул между собою. Процесс зависит от молекулярной массы, степени этерификации молекул пектина, распределения карбоксильных групп; на его эффективность влияют температура и рН среды. Высокоэтерифицированные пектины образуют гели в присутствии кислот (рН 3.1-3.5) при содержании сахарозы более 50 %, низкоэтерифицированные – в присутствии ионов поливалентных металлов, например, кальция, независимо от содержания сахарозы, в диапазоне рН (рН от 2.5 до 6.5). В последнее время пектины широко используют в качестве профилактических средств для групп населения, проживающих в зонах риска отравления тяжелыми металлами и радионуклидами, из-за особенности низкоэтерифицированных пектинов образовывать комплексные соединения с ионами цинка, свинца, кобальта, стронция, радионуклидами.
Высокоэтерифицированные пектины применяют в технологии мороженого, фруктовых соков, майонеза; низкоэтирифицированных – студней, овощных желе и т.п.
Полисахариды, выделенные из морских водорослей, являются важным видом пищевых добавок. К ним относятся: агар-агар, агароиды (черноморский агар), альгиновая кислота и ее соли и др.
Агар-агар – представляет собой смесь агарозы и агаропектинов (смесь полисахаридов сложного строения, содержащая глюкуроновую кислоту и эфирно-связанную серную кислоту). Агар-агар получают из багряных (красных) морских водорослей (амфилия), произрастающих в Белом море и Тихом океане. В зависимости от водорослей состав выделенных полисахаридов может изменяться, так выделена агароза. Агар незначительно растворяется в холодной воде, но набухает в ней. В горячей воде образует коллоидный раствор, который при остывании дает хороший прочный сгусток, обладающий стекловидным изломом. Для получения таких студней не нужно добавлять сахар и кислоту, его желирующая способность в 10 раз выше, чем желатина. Наоборот, способность агара образовывать студни уменьшается при их нагревании в присутствии кислот. Применяют агар при приготовлении мороженого, при осветлении соков, при получении желе, пудингов, а в кондитерской промышленности – желейного мармелада, зефира.
Агароид (черноморский агар) получают из водорослей филлофора, растущих в Черном море. Плохо растворим в холодной воде, в горячей воде образует коллоидный раствор, при охлаждении которого формируется студень. Студнеобразующая способность в два раза ниже, чем у агара.
По химической природе к агару и агароидам близок каррагинан, получаемый из красных водорослей.
Каррагинан – полимеры, состоящие из сульфатированных в различной степени звеньев галактозы и сульфатированных или нет звеньев 3, 6-ангидрогалактозы, поочередно соединенных 1-3 и 1-4-связями. Это экстракт водорастворимых полисахаридов красных водорослей, произрастающих в основном у берегов шотландского города Каррик. Используется в пищевой промышленности как стабилизатор, эмульгатор, загуститель, гелеобразователь при производстве желе, глазури, кремов, кондитерских изделий, заливного, пудингов, теста, мясных консервов, соусов, молочных продуктов, напитков, мороженого, мягкого сыра и других продуктов.
По химической природе к агару и агароиду близок фурцеллеран, полисахарид, получаемый из морской водоросли – фурцелларии. По способности к студнеобразованию он значительно уступает рассмотренным ранее агароидам. Применяется при производстве мармелада и желейных конфет.
Альгиновая кислота и ее соли (альгинаты) – это полисахариды, являющимися компонентами бурых водорослей. Альгиновая кислота в воде не растворяется, не связывают ее альгинат натрия и калия, хорошо растворимые в воде. Альгиновая кислота и ее соли применяются для осветления соков; в качестве желирующих веществ и эмульгаторов. Пропиленгликольальгинат, не осаждающийся в кислых растворах, применяют в качестве стабилизатора в производстве мороженого, концентратов апельсинового сока.
Целлюлоза, простые эфиры целлюлозы. В качестве пищевых добавок широко применяются модифицированная целлюлоза и ее простые эфиры. Целлюлоза используется в качестве эмульгатора, добавки, препятствующей слипанию и комкованию пищевых продуктов. Из эфиров целлюлозы применяют метилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу и др. Эфиры целлюлозы используют при изготовлении мороженого, соусов, при производстве напитков. В молочной промышленности карбоксиметилцеллюлозу применяют для осаждения казеина молока.
