У сучасних методах переробки в харчовій промисловості гідрофільні колоїди (гідроколоїди) використовуються в широкому асортименті продуктів. Вони в основному використовуються як загусники та стабілізатори, але їх вплив також важливий для гальмування (запобігання) кристалізації, стабілізації піни, а також у функції захисних колоїдів. Вони відіграють важливу роль в оптимізації текстури рідких та напівтвердих продуктів харчування типу емульсії. Зазвичай їх поділяють на три категорії залежно від того, природного, синтетичного чи напівсинтетичного вони. У випадку напівсинтетичних гідроколоїдів це природні хімічно модифіковані речовини. Гідроколоїди, що використовуються в харчовій промисловості, в основному мають природне походження, і деякі з них використовуються в харчуванні людини протягом декількох століть. Наступна таблиця містить огляд та класифікацію основних харчових гідроколоїдів за походженням.

структура

  • Натуральний природний модифікований синтетичний
  • Рослинні стоки: Похідні целюлози: - полівінілпіролідон
  • - гуміарабік - карбоксиметилцелюлоза - поліетиленоксид
  • - гумка трагаканта - полімери метилцелюлози
  • - камедь карая - гідроксиетилцелюлоза
  • - гуарова гумка
  • - камедь рожкового дерева
  • Ферментовані гідроколоїди:
  • - ксантан
  • - декстрани

Екстракти морських рослин: Інші похідні:
- агар - модифіковані крохмалі
- альгінати - модифікований пектин
- карагенан - модифікований альгінат
Рослинні екстракти:
- пектини
Зернові гідроколоїди:
- крохмалі
Тваринного походження:
- желатин
- казеїнати

Гідроколоїди - це довголанцюгові полімери з високою відносною молекулярною масою, які розчиняються або диспергуються у воді для досягнення ефекту згущення або утворення гелю. Гелеутворення більшості гідроколоїдів вимагає термічної обробки, а деякі гідроколоїди гелюють лише за особливих умов.

Ми вже говорили про деякі речовини, перераховані в таблиці, особливо про крохмаль, целюлозу та пектин, у зв’язку зі структурою фібрилярних продуктів, де основними основними одиницями структури є особливо фрукти та овочі в рідному стані. У цьому розділі ми розглядаємо їх властивості після виділення з рослинних продуктів. Ми поговоримо про їх дію в харчових системах, до яких їх додають як добавки. Їх використання засноване на здатності зв’язувати воду в системі. Вони в основному використовуються для загущення, стабілізації та утворення захисних поверхневих плівок, що відповідає приблизно 65% споживання всіх гідроколоїдів. У харчових емульсійних системах вони застосовуються для стабілізації емульсій масло у воді. Їх дія запобігає скупченню дисперсних частинок олії та порушенню емульсії.

Крохмалі вони іноді не входять до групи гідроколоїдів, але мають подібну здатність утворювати гелі та згущуючий ефект. Ці властивості крохмалю можна змінювати та контролювати. Харчова промисловість споживає більше крохмалю, ніж усі інші гідроколоїди разом узяті.

На ці характеристики крохмалю можуть впливати та змінювати їх фізичні або, більшою мірою, хімічні процеси. Крохмали, що набухають холодною водою, виготовляються з розведених розчинів варених крохмалів шляхом сушіння або екструзії. Кожен із цих процесів по-різному впливає на зерна крохмалю, а кінцеві продукти певною мірою відрізняються за своїми фізичними властивостями. Типовими хімічними процедурами модифікації властивостей крохмалів є окислення, декстринація, етерифікація, етерифікація та ферментативна обробка. Окислені крохмалі мають знижену тенденцію до ретрограду (ретроградація - це флокуляція у міру старіння гелю) і утворюють більш чіткі та менш в’язкі гелеві структури.

Декстрини отримують шляхом розкладання крохмального полімеру кислотою або нагріванням. Залежно від ступеня декстринації вони мають широкий діапазон в’язкості та різну здатність утворювати гелі. Процеси етерифікації та етерифікації змінюють температури гелеутворення, покращують прозорість гелю, забезпечують стабільність гелю при низьких температурах і під дією кислот, а також покращують стабілізуючі та емульгуючі властивості оброблених таким чином крохмалів. Широке використання модифікованих крохмалів дозволяє не тільки покращити їх функціональні властивості, але й високу стійкість до екстремальних умов обробки деяких продуктів харчування. Модифіковані крохмалі мають підвищену стійкість через зшивання крохмальних зерен. Зшивання запобігає різким змінам в'язкості, які часто трапляються при нагріванні або механічному відкачуванні гелів, приготованих з немодифікованих крохмалів. Модифіковані крохмалі мають особливе значення при стерилізації, гомогенізації та інших процесах обробки, що проводяться в різких умовах. На додаток до колоїдної стійкості, зшивання забезпечує гладку кремову текстуру крохмальним гелям, які в іншому випадку утворюють грубі, гуммовані гелі.

З групи рослинних смол та похідних целюлози ми згадаємо лише деякі. Гуарова камедь (guarán) - екстракт із насіння гуару (Cyanopsis tetragonolubus), який належить до бобових культур. Гуаран - це лінійний ланцюг, що містить вуглеводи D-галактозу та D-маннозу. Гуаран, розподілений у холодній воді, швидко гідратує і утворює рівну колоїдну дисперсію (сіль). Чим холодніша вода, тим повільніше зволоження і рівномірніше отримана сіль. На швидкість гідратації також впливає значення рН, а оптимальна гідратація - при рН 7,5-9,0. За певних умов солі гуарану утворюють гелі, які є оборотними при зміні кислотності середовища. Гуарова камедь застосовується в комбінації з іншими гідроколоїдами, особливо там, де необхідно підтримувати структуру гелю в слаболужному середовищі.

Ріжкова гума одержують із плодів дерева ріжкового дерева (Ceratonia siliqua), також відомого як хліб із ріжкової роги. Камедь ріжкового дерева - нейтральний полісахарид. Він складається з довгих ланцюгів сахариду D-маннози, в яких D-галактоза приєднана до кожної четвертої або п’ятої одиниці. Крім того, комерційний продукт містить 6% білка та 1% целюлози. Гумка ріжкового дерева погано розчиняється в холодній воді, але добре розчиняється в окропі. Розчини камеді ріжкового дерева мають високу в'язкість. З віком в'язкість збільшується. На в'язкість впливають температура навколишнього середовища та рН. Нагріваючи суспензію смоли рожевого дерева у воді, в'язкість збільшується і після охолодження вона збільшується ще більше. Камедь ріжкового дерева можна поєднувати з іншими гідроколоїдами, вуглеводами та білками. Він використовує свою здатність значно збільшити в'язкість системи з невеликим додаванням, яка збільшується при нагріванні та після охолодження.

Целюлоза являє собою лінійний нерозчинний у воді полімер глюкози з різним ступенем полімеризації. Основним будівельним матеріалом полімеру є целобіоза (дисахарид, утворений з двох молекул глюкози), який має гідроксильні групи, які в різній мірі можуть бути заміщені (замінені) іншими групами. Ступінь полімеризації та ступінь заміщення, а також тип заступника, вирішально змінюють властивості вихідної целюлози, в результаті чого утворюються продукти (похідні целюлози) з властивостями рослинних смол. З похідних целюлози найчастіше використовується натрієва сіль карбоксиметилцелюлози. Застосовується для загущення, зв’язування води, суспензії та стабілізації. Карбоксиметилцелюлоза виробляється у вигляді вільної кислоти у вигляді порошків з різним розміром частинок (розміром зерен) для декількох застосувань. Тонкі порошки найчастіше використовують як стабілізуючі добавки в продуктах швидкого приготування. Його захисна дія на білки часто використовується в харчових продуктах. Застосовується взаємодія між целюлозною камеддю і білками, завдяки чому утворюються розчинні або нерозчинні комплекси. Розчинні комплекси більш термостабільні, ніж самі білки, і захищають білок від згортання.

Іншим препаратом на основі целюлози є мікрокристалічна целюлоза. Його додавання дає змогу зменшити вміст цукру та фруктів у деяких рецептах продуктів зі зниженим вмістом цукру з мінімальним впливом на якість продуктів. Додавання мікрокристалічної целюлози також зменшує синерезис гелю, коли він механічно руйнується, а це означає, що такий продукт може перекачуватися і наповнюватися механізованими процесами. Це також покращує термостійкість гелів, які підходять як начинки та наповнювачі для тіста.

Карагенан та альгінати є екстрактами з морських рослин. Карагенан - це екстракт деяких видів морських водоростей. Він також відомий як карагенан або ірландський лишайник за ірландським містечком Караггіном, поблизу якого з'явилися ці водорості. Це полісахарид зі складним складом, в основі якого лежить суміш полісахаридів, що складається з галактози, частково етерифікованої сірчаною кислотою. Використовується його гелеутворюючий та загущаючий ефекти, а також реакція з білками. В основному використовується як желюючий засіб у молочних десертах. Під час утворення карагенанового гелю відбувається взаємодія між карагенаном і казеїном. Застосування карагенану розширилося завдяки введенню UHT стерилізації для стерилізованих асептично упакованих пудингів зі збитими вершками. За цією технологією гелеутворювач повинен витримувати високу температуру стерилізації, потім охолоджуватися до температури наповнення продукту і утворювати гель відразу після наповнення. Гель повинен бути досить міцним, щоб покритися шаром збитих вершків.

Альгінати - це солі альгінової кислоти, що трапляються в морських водоростях (фазофіки). Альгінова кислота - це лінійний полімер, що складається з двох уронових кислот - мануронової та гулуронової кислот. Харчові альгінати розчиняються в холодній і гарячій воді. Вони виготовляються з різними позначеннями, які відповідають певним в'язкостям. В основному вони використовуються як стабілізатори при виробництві заморожених кремів.

Желатин є найстарішим харчовим стабілізатором. Про його склад та створення ми згадували у попередній публікації. Желатин виробляється декількох видів, залежно від сфери використання. Найважливішою властивістю є утворення термічно оборотного (оборотного) гелю. Гель твердне повільно, зазвичай до декількох годин. Другою часто використовуваною властивістю є здатність до піноутворення. Желатин також можна використовувати для стабілізації емульсій, оскільки він містить як гідрофільні, так і ліпофільні групи. Його можна добре поєднувати з іншими гідроколоїдами. Суміші крохмалю та желатину в основному використовуються в молочному скотарстві.

Під час переробки деяких молочних та немолочних продуктів утворюються гелі молочного білка. Утворення цих гелів, на відміну від більшості інших харчових гелів, є незворотним. Гелі, створені з казеїн, такі як вершковий сир, йогурт та інші, м’які та нестійкі, зі схильністю до синерезису. Ми також стикаємося з утворенням гелю у виробництві сиру. Першим кроком у технології виготовлення сиру є сир, який полягає в основному у приготуванні гелю з молочних білків під дією сичугу. Кінцева структура сировини складається з частинок жиру в суцільній білковій матриці і має вирішальний вплив на створення характерної текстури та аромату сиру під час дозрівання.

Також утворюються гелі сироватковий білок. З білків сироватки можна приготувати два типи гелів. Прозорі гелі еластичні та ефективно утримують воду, тоді як помутнілі, опалесцентні гелі нестійкі і швидко виділяють воду. Прозорі гелі зазвичай утворюються повільніше, їх решітка є більш тонкою і вони мають більш регулярні внутрішньомолекулярні зв’язки.