Материал: А27633 Никифорова ТА Органические продукты и пищевые добавки для их производства

Гуаровая камедь (е 412) и камедь рожкового дерева (е 410)

Пищевые добавки Е 412 и Е 410 – это полисахариды галактоманнаны, в которых от основной цепи, состоящей из остатков маннозы, отходят боковые остатки галактозы.

Структурные формулы камедей (рис. 5, 6) отличаются: у камеди гуара на один остаток галактозы приходится два остатка маннозы, а в галактоманнане камеди рожкового дерева на один остаток галактозы приходится четыре остатка маннозы.

Такие, на первый взгляд, незначительные отличия сказываются на физико-химических свойствах пищевых добавок Е 410 и Е 412.

Рис. 5. Структурная формула камеди гуара

О–

Рис. 6. Структурная формула камеди рожкового дерева

Гуаровая камедь гидратируется как в горячей, так и в холодной воде и коллоидный раствор достигает максимальной вязкости в про-цессе выдерживания при температуре 65 ºС.

Камедь рожкового дерева гидратируется только в горячей воде и для достижения наибольшей вязкости необходим нагрев свыше 80 ºС. Однако в обоих случаях процесс растворения довольно длительный. Так, при 25 ºС максимальная вязкость гуаровой камеди достигается в течение 2 ч.

Сходны эти две пищевые добавки в том, что полуацетальные связи, объединяющие остатки моносахаридов, относительно неустойчивы. Галактоманнаны, присоединяя воду, способны гидролизоваться и катализируют этот процесс ионы водорода. Поэтому в кислых пищевых системах (рН < 3,2) гуаровая камедь и камедь рожкового дерева не способны создавать длительно стойкие и вязкие растворы.

В смеси с некоторыми полисахаридами галактоманнаны проявляют синергизм, образуя растворы многократно повышенной вязкости или стабильные гели. Например, сочетание камеди рожкового дерева с -каррагинаном приводит к формированию прозрачных, устойчивых и упругих гелей, в малой степени подверженных синерезису. Комбинация камеди рожкового дерева с ксантаном при растворении в воде образует термообратимые гели.

Вязкость растворов галактоманнанов зависит от их концентрации. При низкой (до 0,5 %) она имеет линейную зависимость, которая при дальнейшем повышении переходит в экспоненциальную.

Галактоманнаны обладают тремя ключевыми свойствами, которые делают их привлекательными для технологов:

1. Способность образовывать водные растворы требуемой вязкости.

2. Синергическое взаимодействие с другими полисахаридами, приводящее к формированию гелей различной структуры.

3. Способность регулировать процесс синерезиса.

Пищевая добавка Е 410 по внешнему виду представляет собой желтовато-белый порошок, без запаха, малогигроскопичный с молекулярной массой 50–3000 кDа. Пищевая добавка Е 412 – это порошок серовато-белого цвета без запаха. Промышленным сырьем для производства добавок является: для Е 410 – бобы стручков вечнозеленого рожкового дерева Ceratonia siliqua (L) (сем. Leguminosae), для Е 412 – Cyamopsis tetragonoloba (L) (сем. Leguminosae).

Технология получения коммерческих образцов галактоманнанов основана на водной экстракции полисахаридов из измельченного сырья, фильтрации и очистки экстракта, обработки его спиртом и последующей фильтрации, сушки и измельчения.

В настоящее время производителями галактоманнанов являются исключительно зарубежные фирмы. В России разработана технология их получения из семян гледечии – растения, произрастающего в южных регионах страны. Она позволяет получить препарат с содержанием галактоманнанов на уровне 85–88 %, но практической реализации не имеет.

Для достижения желаемого результата при работе с пищевыми добавками Е 410 и Е 412 или с их композициями необходимо учитывать опыт, накопленный технологами, который состоит в следующем:

1. Пищевая система, содержащая гуаровую камедь, достигает 85 % своей вязкости лишь через четыре часа после начала гидратации. Максимального значения вязкости система достигает спустя сутки.

2. Пищевые системы, содержащие исключительно гуаровую камедь, не подлежат длительному нагреву при температурах выше 100 ºС, так как это приводит к необратимой потере вязкости.

3. Органические кислоты (лимонная, молочная, винная) оказывают влияние на процесс гидратации. Внесение кислоты в начале гидратации ведет к потере пищевой системой 10–20 % от максимально возможной вязкости. Оптимальное значение рН системы, содержащей гидроколлоиды, находится в пределах 3,2–4,2.

4. На скорость гидратации оказывает влияние поваренная соль, если ее концентрация более 2–3 %.

5. На гидратацию не оказывают существенного влияния консерванты, используемые в концентрации до 0,5 % и сахара в концентрации до 2–3 %.

6. Наличие в пищевой системе, содержащей гидроколлоиды, лактобактерий и других кислотообразующих микроорганизмов приводит к падению вязкости.

7. При смешивании камеди рожкового дерева с каррагинаном, агаром или альгинатом ее желирующая способность возрастает.

Поскольку индивидуальное применение гуаровой камеди и камеди рожкового дерева ограничено большим количеством дестабилизирующих факторов, в большинстве случаев их используют совместно с другими загустителями в так называемых стабилизационных композициях. Составление таких стабилизационных композиций требует знаний о сочетаемости ингредиентов, как между собой, так и с другими рецептурными компонентами пищевых продуктов.

Допустимое суточное потребление для галактоманнанов не установлено. Галактоманнаны не расщепляются в желудочно-кишеч-ном тракте человека и выполняют роль балластных веществ.

Гуаровую камедь в количестве до 1,0 % используют для загущения и стабилизации пищевых систем в производстве майонезов, кетчупов, соусов, мороженого. Для сохранения свежести хлебобулочных изделий ее применяют в количестве 0,2–0,5 %.

Основные сферы применения камеди рожкового дерева и дозировка (г/кг):

Мороженое и молочные продукты..…...................	5–10
Плавленые сыры ….. ……………………………..	4–6
Фруктовые и овощные консервы …………...........	3–10
Хлебобулочные изделия (для сохранения свежести) ……………….............	1,0–5,0

Гуммиарабик (е 414)

Гуммиарабик – пищевая добавка Е 414 является природным соединением, известным с исторических времен. Еще в эпоху крестовых походов арабские купцы организовали торговлю смолой из акаций, закупая ее у африканских племен. В те времена эта смола получила название «Arabic gum» (гуммиарабик).

Гуммиарабик представляет собой высушенный экссудат, полученный при надрезе стволов и стеблей определенных разновидностей акации (Acacia Senegal L., Willdenaw или Acacia Seyal и др.), собранный вручную с деревьев в возрасте от 5 до 25 лет.

В пищевой промышленности Е 414 зарекомендовала себя как эффективный стабилизатор дисперсных систем, регулятор структуры и консистенции пищи, пленкообразователь и др.

С химической точки зрения гуммиарабик является гликопротеидом, полисахаридные фрагменты которого состоят из D-галакто-зы, L-арбинозы, L-рамнозы и D-глюкуроновой кислоты в соотношении 3:3:1:1.

Гуммиарабик образует растворы низкой вязкости, что нетипично для полисахаридов вообще и обусловлено особенностями его молекулы, которая имеет сильно разветвленную структуру. Главная цепь макромолекулы гуммиарабика состоит из мономеров D-галак-тозы, соединенных β-(1,3)-гликозидной сязью с многочисленными боковыми разветвлениями, состоящими из α- или β-галактозы и других сахаров, остатков глюкуроновой кислоты и ее метилового спирта.

Раствор гуммиарабика ведет себя как ньютоновская жидкость и его вязкость не зависит от скорости сдвига.

Технология пищевой добавки Е 414 предусматривает сбор смолы акации, ее размол, растворение в воде, очистку ультрафильтрацией, пастеризацию и сушку.

Состав пищевой добавки зависит от вида и возраста растения, из которого он получен, а также от места произрастания.

По внешнему виду гуммиарабик – это капли янтарного цвета, или желтовато-белый порошок, или гранулы.

Полученный продукт характеризуется следующими свойствами: он не токсичен, хорошо растворим в воде, хуже в спиртах, не обладает выраженным вкусом и запахом; раствор с рН около 4,5 характеризуется прозрачностью. Цветность раствора колеблется от бесцветной до бледно-желтого и оранжево-коричневого оттенков.

Гуммиарабик устойчив к гидролизу пищеварительными ферментами человека, т. е. в желудке и в тонком кишечнике он не расщепляется и не всасывается. Поэтому его рассматривают и как источник растворимой клетчатки, потребление которой, по данным клинических исследований, снижает уровень холестерина и глюкозы в крови и улучшает работу желудочно-кишечного тракта человека.

Допустимое суточное потребление гуммиарабика не определено. В РФ он относится к разрешенным пищевым добавкам.

Гуммиарабик, что очень важно, не искажает вкус и аромат готового изделия.

Сфера применения гуммиарабика в производстве пищевых продуктов достаточно обширна. Гуммиарабик как стабилизатор эмульсии «масло в воде» используется в производстве безалкогольных напитков на основе эфирных масел, а также для стабилизации пульпы в производстве напитков с добавлением мякоти плодов. Низкоконцентрированные растворы смолы акации (0,017 %) применяют в производстве красных вин для стабилизации цвета.

В производстве пива для стабилизации пены пищевую добавку Е 414 вносят в незначительных количествах (0,025 %) после процесса ферментации до начала созревания. Для осветления дорогих сортов пива используют более концентрированный раствор гуммиарабика (1 %).

Поскольку гуммиарабик обладает способностью защищать ароматические добавки от окисления, как в технологическом процессе, так и в процессе хранения готовой продукции, его используют как инкапсулирующее вещество при производстве ароматизаторов и фруктовых порошков, полученных распылительной сушкой, а также для инкапсулирования растворимых в масле витаминов.

В кондитерской промышленности пищевая добавка Е 414 нашла применение в производстве жевательной резинки, жевательных конфет и драже.

Использование инкапсулированных с помощью гуммиарабика ароматизаторов в жевательной резинке позволяет снизить потери аромата до 50 % и тем самым улучшить качество продукции и увеличить длительность послевкусия.

При выпуске жевательной резинки без сахара с использованием основы, ароматизатора и подсластителя гуммиарабик рекомендуют использовать как эмульгатор и как связующий компонент для равномерного распределения в основе подсластителя и ароматизатора.

В жевательных конфетах и пастилках гуммиарабик применяют и как связующий агент, и для предотвращения кристаллизации сахара.

При производстве драже пищевая добавка Е 414 выполняет следующие функции: при дражировании шоколадом создает защитный слой для предотвращения перемешивания жировой фракции с внешним слоем шоколада, а также улучшения связи между твердым центром драже и шоколадом, выступает как наполнитель для образующихся в продукте полостей, осуществляет глазирование готового продукта для улучшения его внешнего вида, предотвращает кристаллизацию сахара и прилипание продукта к упаковке.

Использование пищевой добавки Е 414 в хлебобулочной промышленности обусловлено влагоудерживающей способностью гуммиарабика, а также его хорошими адгезионными свойствами. Высокая однородность и низкая вязкость гуммиарабика используется при распылении его 30–50 %-ных растворов на глазурь бисквитных изделий и пирожных перед выпечкой, что создает глянец глазури после испарения растворов. Замена масла раствором гуммиарабика уменьшает степень нежелательного обжаривания в период выпечки хлебобулочных изделий.

Гуммиарабик разрешено использовать как индивидуально, так и в сочетании с другими стабилизаторами пищевой системы, но он не совместим с желатином.

СанПиН 2.3.2.1293-03 предусматривает использование гуммиарабика и в производстве продуктов детского питания.

Ксантановая камедь (е 415)

Ксантановая камедь является продуктом микробиологического синтеза, получаемого при аэробной ферментации углеводов бактериями Xanthomonas campestris с последующим осаждением камеди из отфильтрованных растворов этанолом или изопропанолом. Впервые она была получена в 1950 г. в США, промышленное производство начато в 60-х годах прошлого столетия.

Химическая формула Е 415 дана на рис. 7 (см. [19]).

Камедь ксантана является высокоразветвленным, высокомоле-кулярным полисахаридом, построенным из β-D-глюкозы, α-D-маннозы и α-D-глюкуроновой кислоты в соотношении 3:3:2, образующим пентасахаридные фрагменты. Молекулярная масса камеди ксантана составляет от 2 000 до 50 000 кДа, средняя степень полимеризации – около 2 000.

основная цепь

(ацетат)

Рис. 7. Структурная формула ксантановой камеди

Внешне пищевая добавка Е 415 – это порошок белого или серовато-белого цвета без запаха и вкуса. Благодаря своему строению, ксантановая камедь весьма устойчива к химическому и ферментативному гидролизу. Она растворима не только в горячей, но и в холодной воде, в молоке, сахарных и солевых растворах и обеспечивает значительную вязкость даже при низких концентрациях. Камедь ксантана термо- и кислотоустойчива. Нагрев ее раствора выше температуры плавления приводит к «таянию» структуры и возвращению к первоначальному состоянию после охлаждения в зависимости от количества солей в окружающей среде.

При физическом воздействии молекулы раствора ксантановой камеди моментально разъединяются и сразу восстанавливаются при его прекращении.

В составе комплексных загустителей, особенно с камедью рожкового дерева, ксантановая камедь образует тиксотропные гели, плавящиеся при температуре 80–90 ºС.

Особенностью ксантановой камеди является то, что она является очень сильным загустителем и ее действие не зависит от механического воздействия, нагрева, действия кислот и солей.

Совокупность физико-химических свойств определяет востребованность данной пищевой добавки для загущения и/или желирования сильнокислых и солесодержащих продуктов.

В сочетании с другими гироколлоидами проявляет синергический эффект. Ксантановая камедь стабильна к действию ферментов и в широком диапазоне рН (от 1 до 12). Функционально-технологиче-ские свойства ксантановой камеди предопределили и области ее применения:

– при производстве мясных и вареных колбасных изделий (в составе белково-жировых эмульсий для стабилизации и пластификации их структуры), предназначенных для длительного хранения и хранения в замороженном виде;

– для формирования желаемой текстуры пищевого продукта;

– при производстве хлебобулочных изделий для связывания влаги;