Харчові добавки, які змінюють структуру і фізико-хімічні властивості продуктів харчування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Харчові добавки, які змінюють структуру і фізико-хімічні властивості продуктів харчування

Загальні відомості про добавки, які змінюють структуру і фізико-хімічні властивості харчових продуктів.

Добавки, які змінюють структуру і фізико - хімічні властивості харчових продуктів, - речовини, які вносяться для створення необхідних чи зміни існуючих реологічних властивостей харчових мас, так як формування заданої консистенції харчових продуктів. До них відносять представників п'яти функціональних класів:

1. згущувачі (функціональний клас 7) - добавки, що використовуються для підвищення в'язкості продукту;

2. гелеутворювачі (функціональний клас 6) - добавки, що надають харчовому продукту властивостей гелю (структурованої високодисперсної системи з рідкою дисперсним середовищем, що заповнює каркас, який утворений частинками дисперсної фази);

3. стабілізатори (функціональний клас 18) - добавки, які забезпечують стабілізацію гомогенної харчової системи, що утворена із двох чи більше не змішуючих речовин, чи покращення ступеню її гомогенізації;

4. емульгатори і емульгуючі солі (функціональні класи 22, 23) - добавки, які будучі введені в склад харчового продукту. Забезпечують змогу утворення і збереження однорідної дисперсії двох чи більше не змішуючих речовин.

Гелезагущувачі і гелеутворювачі.

Загущувачі і гелеутворювачі являються харчовими добавками, які на основі спільності властивостей, що проявляються їми в харчовій системах, входять в самостійну групу харчових інгредієнтів, що отримала назву "харчові гідроколоїди".

Харчові гідроколоїди - інгредієнти, які входять в рідкі чи тверді продукти харчування, в процесі їх виготовлення з метою надання бажаної в'язкості чи консистенції, а також в харчові дисперсні системи (емульсії, суспензії і т. п.) для їх стабілізації. За хімічною природою гідроколоїди представляють собою лінійні чи розгалужені полімерні з'єднання (полісахариди чи білки) з гідрофільними групами, як правило, рівномірно розташованими по довжині молекул, які здатні регулювати консистенцію за рахунок взаємодією з водною фазою, утворення міжмолекулярних ассоціатів чи зміни характеру проведення молекули на міжфазних границях. Вони можуть також приймати участь в обмінній взаємодії з іонами водню і металів, наприклад кальцію, а крім того, з органічними молекулами меншої молекулярної маси. Будучи введені в рідку харчову систему в процесі приготування харчового продукту, згущувачі і гелеутворювачі зв'язують воду, в результаті чого харчова колоїдна система втрачає свою рухливість і консистенція харчового продукту змінюється: підвищується підвищення в'язкості чи гелеутворення. продукт барвник емульгатор

Подавляючи більшість гідроколоїдів, включених в приведений список, має статус харчових добавок. Всі вони відносяться до класу полісахаридів. Винятком в цьому списку є полімер білкової природи - желатин, який не відноситься до категорії харчових добавок, а має статус харчового інгредієнта.

Харчові добавки цієї групи представляють собою переважно натуральні (природні) речовини рослинного походження (пектини, агароїди, камеді), а також продукти фізичної, хімічної чи ферментативної модифікації природних об'єктів: модифіковані целюлози, модифіковані крохмалі, амідировані пектини і ін.

Сировинними джерелами для отримання гідроколоїдів полісахаридної природи слугують різні види наземних рослин і водоростей, а також деякі продукти мікробіологічного синтезу.

Основні представники гідроколоїдів.

До основних представників гідроколоїдів відносять модифіковані крохмалі і целюлози, пектини, полісахариди морських водорослів і деякі інші з'єднання.

Модифіковані крохмалі (Е 1400-Е 1451) - продукти фракціонування, деструкцій і різних модифікацій натівних крохмалів, які являють собою переважно суміш двох фракцій гомоглюканов (полімерів глюкози) лінійного (амілоза) і розгалуженої (амілопектин) будови.

Основні типи модифікацій і видів модифікованих крохмалів.

Набухання являє собою фізичний спосіб обробки суспензій нативних крохмалів в воді (отримання інстант-крохмалів) чи в спирті (отримання набухаючих крохмалів), в основі якого лежить утворення крохмальних клейстерів і їх послідуюче швидке висушування. В результаті такої модифікації крохмалі набувають здатність розчинятися чи набухати в холодній воді.

В залежності з міжнародними специфікаціями ця група модифікованих крохмалів не відноситься до харчових добавок і має статус харчових інгредієнтів.

Три інших типа модифікації пов'язані з хімічними перетвореннями молекули крохмалю, в основі яких лежить деструкція чи етерифікація моно - чи біфункціональними реагентами по реакціонним центрам крохмальних молекул.

Основні представники деполімеризації (деструкції) є:

декстрини (Е 1400) - продукти термічної деструкції нативних крохмалів, які, в залежності від умов теплової обробки, поділяються на білі і жовті;

крохмалі, оброблені кислотою (Е 1401), лугом (Е 1402) чи ферментними препаратами (Е 1405) - продукти кислотного і ферментативного гідролізу, чи поступового розщеплення з відновлюючого кінця крохмальних молекул під дією лугу;

відбілені (Е 1403) і окислені (Е 1404) крохмалі - продукти обробки відбілюючими реагентами (Н 2О 2, КMnO4 і ін.) чи окислювачами (NaClO, KIO4).

Етерифіковані крохмалі поділяють на дві групи:

стабілізовані крохмалі (Е 1410, Е 1420, Е 1421, Е 1440, Е 1450, Е 1451) - продукти хімічної модифікації монофункціональними реагентами з утворенням по гідроксильним групам простих (Е 1421, Е 1440) чи складноефірних (Е 1410, Е 1420, Е 1450, Е 1451) зв'язків;

зшиті крохмалі (Е 1411 - Е 1414, Е 1422, Е 1423, Е 1442, Е 1443) - продукти хімічної модифікації біфункціональними реагентами чи комбінацією моно - і біфункціональних реагентів.

Целюлоза (Е 460) і її похідні (Е 461 - Е 467) - продукти механічної і хімічної модифікації і деполімеризації нативної целюлози.

Більшість хімічно модифікованих целюлоз можуть проявлять в харчових системах, в залежності від технологічної задачі, функції згущувача, стабілізатора чи емульгатора. Метилетилцелюлоза (Е 465), крім перерахованих технологічних функцій, може проявляти властивості піноутворювача.

Харчові добавки целюлозної природи являються нешкідливими, оскільки не піддаються в шлунково - кишковому тракті деструкції і виділяються без змін. Добовий сумарний прийом з їжею всіх похідних целюлози може складати до 25 мг на кілограм маси тіла людини. Їх дозування в харчових продуктах визначаються конкретними технологічними задачами.

Пектини (Е 440) - кислі гетерополісахариди (мол. Маса 30 000 - 100 000), що представляють собою рамногалактуронани (похідні полігалактуронової кислоти).

В промисловості отримують і використовують чотири види пектинів, що відрізняються будовою і зв'язаними з ними властивостями.

Таблиця 1 - Особливості будови різноманітних пектинів

Добова потреба амідированих пектинів (Е 440b) регламентується і не повинна перевищувати 25 мг на 1 кг маси тіла.

Розчинність пектинів в воді підвищується з збільшенням ступеня етерифікації їх молекул і з зменшенням молекулярної маси.

Максимальна концентрація водних розчинів пектину, які отримані в умовах інтенсивного перемішування при температурі 60-80 °C, може становити 10%. Розчинність збільшується в присутності цукрів.

Із - за наявності в пектинових молекулах дисоціюючих вільних карбоксильних груп, їх водні розчини мають кислу реакцію рН (близько 3,5).

Гелеутворення в розчинах пектинів залежить як від особливостей будови молекул (молекулярної маси, ступеню етерифікації, характеру розподілення карбоксильних груп), так і від технологічних параметрів - температури, рН середовища і вмісту дегідратуючих речовин.

Комплексоутворююча здатність (утворення циклічних комплексів полівалентних металів) різних пектинів залежить від вмісту вільних карбоксильних груп, тобто ступеню етерифікації пектинових молекул і не залежить від їх молекулярної маси.

Галактоманнани (камеді рожкового дерева - Е 410 і гуара - Е 412) - нейтральні гетероглікани (мол. Маса 80 000 і 250 000).

Розчини галактоманнанов мають високу в'язкість, величина якої залежить від їх концентрації: при низьких концентраціях (до 0,5%) має лінійну залежність, при більш високих - експоненціальну.

Особливістю галактоманнанів являється синергічна взаємодія з іншими полісахаридами, що призводить до формування розчинів підвищеної в'язкості чи гелів різноманітної текстури, які не проявляють схильності до синерезису.

Гуміарабік (Е 414) - глікопротеїд (мол. маса 250 000 - 750 000, в середньому - 460 000), полісахаридні фрагменти складаються з D - галактози, L - арабінози, L - рамнози, D - глюкуронової кислоти в співвідношенні приблизно 3:3:1:1.

Основною відмінністю від більшості інших гідроколоїдів являється здатність утворювати навіть при високих концентраціях розчини низької в'язкості, на яку роблять вплив рН розчину (максимальна при рН 4,5-5,5), присутність електроліту (наприклад, NaCl), що зменшує значення в'язкості, а також температура: тривале нагрівання розчинів гуміарабіки супроводжується денатурацією і осадженням білкової фракції його молекули.

Основна технологічна функція - стабілізація дисперсних систем, в частості, здатність утворювати і стабілізувати прямі емульсії в широкому діапазоні рН.

Альгінати (Е 400-Е 405) - лінійні гетероглікани (мол. маса 200 000 - 600 000), полімерні молекули, яких включають в різній послідовності залишки епімерних в - D - маннуронової і б - L - гулуронової кислот і їх похідних за карбоксильною групою.

Натрієві і калієві солі альгінової кислоти легко розчинні в воді з утворенням високов'язких розчинів. Солі з двох валентними катіонами утворюють гелі чи нерозчинні альгінати.

В'язкість розчинів альгінатів пов'язана з довжиною полімерної молекули (молекулярною масою) і змінюється пропорціонально концентрації добавки в розчині. При низьких концентраціях підвищення в'язкості спостерігається при введенні невеликої кількості іонів кальцію, які зв'язують молекули, що фактично призводять до підвищення молекулярної маси.

Застосування альгінатів в харчових продуктів пов'язано з функціями підвищення в'язкості, гелеутворення, стабілізації дисперсних систем. Альгінат кальцію проявляє також функцію піногасителя.

Застосування людиною альгінових кислот і їх солей може достигати 25 мг на 1 кг маси тіла (в перерахунку на вільну альгінову кислоту).

Каррагінани (Е 407) - полісахариди, які являють собою не розгалужені сульфатировані гетероглікани, молекули яких побудовані з повторюючих дисахаридних ланок.

Основні властивості різних типів каррагінанів розчинні в гарячій воді, а у вигляді натрієвих солей вони розчинні і в холодній з утворення в'язких розчинів. Особливістю властивостей являється синергічна взаємодія з молочним білком.

Функціональні властивості каррагінанов в харчових системах включають водозв'язуючу здатність, здатність стабілізувати емульсії і суспензії, регулювати поточні властивості системи і утворювати стійкі гелі при кімнатній температурі.

Ксантанова камедь(Е 415) - гетерополісахарид (мол. маса 1 000 000 і вище) в склад якого входить три типи моносахаридів. Ксантанова камедь являється згущувачем і при температурах нижче 100°C утворює розчини високої в'язкості, величина якої мало залежить від температури, присутність електролітів (наприклад, NaCl), механічного впливу і стабільна в діапазоні рН від 1 до 13.

Застосування ксантанової камеді в харчових системах пов'язано з функціями згущувача, стабілізатора емульсій, суспензії і пін, а також гелеутворювача тиксотропних, тих які плавляться при 80-90°C гелів в випадках її використання в складі синергічних сумішей з іншими гідроколоїдами.

Основні представники згущувачів:

гуарова камедь;

камедь рожкового дерева;

карбоксиметилцелюлоза;

альгінат натрію;

гуміарабік;

ксантанова камедь.

Основні представники гелеутворювачів:

пектини;

карагінани;

альгінати;

агар;

желатин.

Основні групи харчових ПАР.

За хімічною природою основні види емульгаторів, які застосовуються в технологіях харчових продуктів, являють собою складні ефіри спиртів (одно - і багатоатомних) і жирних кислот.

Моно -, дигліцериди жирних кислот (Е 471, Е 472 а - g) - неповні складні ефіри трьохатомного спирту гліцерину з природними вищими жирними кислотами (моно - і диацилгліцерини) і продукти їх модифікацій по вільній первинній гідроксильної групи харчовими кислотами (оцтової, молочної, лимонної, винної і діацетилвинної).

Фосфоліпіди (Е 322, Е 442) - природні складні ліпіди, які мають в молекулі залишок фосфорної кислоти, що зв'язана ефірними зв'язками з моно - чи дигліцеридом і аміноспиртом, амінокислотою або багатоатомним спиртом (інозитом), чи їх синтетичні аналоги, в яких залишок фосфорної кислоти знаходиться в формі солей амонію (амонієві фосфатиди).

Добавки природних фосфоліпідів мають спільне найменування лецетини (за назвою основної фракції) і представляють собою суміш фракцій фосфатидів, що отримана від тваринних чи рослинних об'єктів фізичними методами, які включають використання ферментів, в якій вміст речовин, нерозчинних в ацетоні (власне фосфоліпідів), складає не менше 56-60%.

Величина ГЛБ амонієвих фосфатидів залежить від рН середовища: ГЛБ в кислому середовищі дорівнює 4-5, а в нейтральній і лужній значно вище.

Природні фосфоліпіди характеризуються широким інтервалом температур плавлення, розчинні в жирах і маслах, вуглеводнях, середньо розчинні в гарячій воді і гліколях, не розчинні в холодній воді і ацетоні.

Амонієві фосфатиди, аналогічно природним, плавляться в інтервалі температур, добре розчинні в вуглеводнях, теплих маслах, середнє розчинні в теплій воді і гліколях і не розчиняються в холодній воді, етанолі і ацетоні.

Ефіри сахарози і жирних кислот (Е 473) - складні моно -, ди - чи триефіри сахарози за первинними гідроксильними групами з вищими жирними кислотами.

Для цих добавок характерний широкий діапазон температур плавлення, добра розчинність при нагріванні в спиртах, гліколях і інших органічних розчинниках і погана розчинність в воді.

Ефіри сорбітану (Е 491 - Е 496) - складні ефіри шестиатомного спирту сорбіту в ангідроформі (ангідросорбіту) з природними вищими жирними кислотами

Моноефіри сорбітану ефективні як емульгатори прямих емульсій, ди - і триефіри - стабілізують оборотні емульсії. Всі три види ефірів здатні викликати зворотність фаз. Допустима добова потреба - 25 мг/кг маси тіла.

Лактилати натрію (Е 481): (і) стеароіллактилат натрію, (іі) олеоіллактилат натрію - натрієві солі стеароіл - (олеоіл -) молочної кислоти - суміш натрієвих солей продуктів реакції жирних кислот з молочною кислотою, що представляє собою натрієві солі складних ефірів вищих жирних кислот з молочною чи полімолочними кислотами.

Лактилати кальцію (Е 482) - суміш кальцієвих солей продуктів реакції жирних кислот з молочною кислотою, яка представляє собою солі складних ефірів харчових жирних кислот з молочною і полімолочними кислотами.

Не стійкі до гідролізу, поверхнева активність залежить від рН середовища. Температура плавлення зменшується з збільшенням долі молочної кислоти. Стабілізують емульсії першого роду (масло/вода), активні на границі газової фази (піноутворювачі), проявляють синергізм з функціональними білками. Допустима добова потреба 20 мг/кг маси тіла.

Емульгатори. Функції емульгаторів в харчових системах. Емульгуючі солі.

Емульгатори (функціональний клас 22) - поверхнево - активні речовини (ПАР) - органічні з'єднання дифільної будови, регулювання консистенції якими пов'язано з проявою поверхнево - активних властивостей (здатністю сорбуватися на межі розділення фаз, викликаючи зниження поверхневого натягу).

Проявлення поверхневої активності на границях розділення реалізується в вигляді різних ефектів, в числі яких:

- зниження поверхневої напруги;

збільшення часу життя пузирів газу (повітря) в рідині (воді);

підвищення емульгуючої здатності масел в воді;

зміна ступеня агрегації і флокуляції диспергірованих частин;

зміна об'єму і характеру осаду, утвореного осадженими частинками;

зміна властивостей кристалізації (ступені кристалізації, форми кристалів).

Перелік емульгаторів, що дозволені до застосування при виробництві харчових продуктах в Україні.

Таблиця 2 - Емульгатори, дозволені в Україні

Найбільш значними являються наступні властивості і функції емульгаторів в харчових продуктах.

Комплексоутворення з крохмалем (амілозною фракцією) характерна для більшості емульгаторів, які мають в складі молекули залишок жирної кислоти. При цьому уповільнюється процес ретроградації крохмалю, при якому вода мігрує із м'якіша хліба до корки і, випаровуючись з поверхні, обумовлює черствіння хлібу.

Взаємодія з білком характерно для емульгаторів, що мають іонний заряд. Така взаємодія сприяє покращенню структурних властивостей білка, наприклад клейковини муки, що сприяє укріпленню клейковинного каркасу тіста, збільшенню об'єму і покращення структури хліба при випічці.

Зниження в'язкості харчової системи, яка містить кристали цукру, диспергіровані в жирі, забезпечують емульгатори, що утворюють гідрофобні оболонки навколо кристалів цукру. Ця властивість являється важливою при отриманні необхідної текучості шоколадних мас.

Піноутворювання при отриманні інстант - десертів, взбитих кремів, кексів і сухих сумішей і інших продуктів характерно для деяких емульгаторів, в склад молекул яких входять залишки насичених жирних кислот. Емульгатори, в склад молекул яких входять залишки ненасичених жирних кислот, які здатні пригнічувати піноутворення в технологіях молочних продуктів і при переробці яєць.

Модифікація кристалів жиру (форма, розмір і швидкість росту кристалів жиру), необхідна в технологіях маргаринів, кондитерських жирів, шоколадного і горіхового масел, забезпечується, наприклад, моно -, дигліцеридами і деякими іншими емульгаторами.

Зволожування (змочування) інгредієнтів суміші являється необхідним в інстант - десертах, сухих вершків для кофе, сухих сумішей для напоїв, при регідратації висушених рослинних продуктів.

Вибір емульгатора залежить від типу зволожування, що потребує: зволоження віскоподібної поверхні, капілярне зволоження, зволоження порошкоподібного продукту.

Емульгуючі солі (функціональний клас 23) - харчові добавки, основна технологічна функція яких пов'язана з утворенням і стабілізацією дисперсних систем шляхом зниження міжфазного натяжіння.

Основна сфера використання - плавлені сири, в яких наявність емульгуючої солі забезпечує рівномірне розподілення жирів і білків і покращення пластичності продукту.

Література

1. СанПін по застосуванню харчових добавок.

2. Закон України "Про захист прав споживачів".

3. Нечаєв А.П, Кочеткова А.А., Зайцев А.Н. Пищевые добавки. - М.: Колос, 2011. - 256 с.

4. Пищевые добавки. Энциклопедия. - СПб: ГИОРД. - 2014 Автор составитель Сарафанов Л.А. - 501 с.

Размещено на Allbest.ru