Полусинтетические загустители: классификация, характеристика, технологические функции, особенности и область применения, токсикологическая безопасность, усл

1. Общая характеристика загустителей с точки зрения товароведения

Загустители это вещества, увеличивающие вязкость пищевых продуктов, загущающие их. Загустители улучшают и сохраняют структуру пищевого продукта, позволят получать продукты с нужной консистенцией, «телом», которое положительно влияет на вкусовое восприятие (так называемый эффект «mouthfeel»). Благодаря способности увеличивать вязкость водных сред загустители стабилизируют дисперсные системы: суспензии, эмульсии и пены.

Загустители являются гидроколлоидами. Их молекулы представляют собой линейные или разветвлённые полимерные цепи, свёрнутые в клубки.

Благодаря особенностям своей структуры и многочисленным полярным группам, особенно гидроксильным, загустители, добавленные к пищевому продукту, вступают во взаимодействие с имеющейся в нём водой. Полярные молекулы воды располагаются при этом вокруг полярных групп загустителя. Благодаря сольватации, которая часто сопровождается раскручиванием молекулы, подвижность молекул воды ограничивается, а вязкость раствора возрастает. Макромолекулы, которые при набухании частично или полностью переходят в вытянутое состояние, в наибольшей степени увеличивают вязкость, так как гидродинамическое сопротивление длинных вытянутых полимерных цепей является наибольшим. Вязкость возрастает экспоненциально с увеличением длины цепи.

Увеличение степени разветвления молекулы гидроколлоида приводит к уменьшению вязкости, если расположение боковых цепей мешает связыванию молекул воды. Если же полярные и неполярные группы расположены преимущественно на концах цепи, это благоприятствует связыванию воды и возрастанию вязкости. Для макромолекул с высокой степенью разветвления достижение высокой вязкости возможно только в концентрированных растворах. Свойства загустителей, особенно нейтральных полисахароидов, можно менять путём химической модификации: введением в молекулу нейтральных или ионных заместителей. Ярким примером этого служат крахмалы, нативные и модифицированные.

Путем модификации можно добиться следующих свойств у крахмалов:

— понижения или повышения температуры клейстеризации;

— понижения или повышения вязкости;

— повышения растворимости в холодной воде;

— эмульгирующих;

— снижение склонности к ретроградации;

— устойчивости к синерезису;

— устойчивости к кислотам;

— устойчивости к высоким температурам;

— устойчивости к циклам оттаивания — замораживания .

2. Действие полусинтетических загустителей

Сами по себе загустители не могут образовывать эластичные прочные гели. Чёткое разграничение между желеобразователями и загустителями, однако, не всегда возможно. Есть вещества, обладающие в разной степени свойствами и желеобразователя, и загустителя. Некоторые загустители в определённых условиях, например при определённой концентрации сахара, ионов Са++ или значе-нии рН, могут образовывать прочные эластичные гели.

Гидроколлоиды не являются эмульгаторами, так как в их молекулах отсутствует характерное сочетание гидрофильных и липофильных групп. Исключение составляют неионогенные эфиры целлюлозы, например ме-тилцеллюлоза, переэтерифицированная метилцеллюлоза, КМЦ, и пропиленгликольальгинат.

Гидроколлоиды, применяемые в качестве загустителей и принадлежащие к группе полисахаридов, имеют растительное или микробное происхождение. Применение находят как натуральные полисахариды, так и модифицированные. Полисахариды, полученные из растений, подразделяют на экссудаты, смолы (защитные коллоиды, выделяемые растением при повреждениях), например трагакант; и муку семян (резервные полисахариды растений), например муку емян рожкового дерева К модифицированным полисахаридам относят сложные эфиры целлюлозы, например метилцеллюлозу и карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), а к микробным ксантан.

Растительные гидроколлоиды по химическому строению подразделяются на три группы: кислые полисахариды с остатками уроновой кислоты, кислые полисахариды с остатками серной кислоты и нейтральные полисахариды. В качестве загустителей применяются кислые гидроколлоиды с остатками уроновой кислоты, например трагакант и гуммиарабик, а также нейтральные соединения, например камедь бобов рожкового дерева и гуар. Поведение нейтральных поли-сахаридов, в отличие от полиэлектролитов, практически не зависит от изменения рН среды и концентрации соли. К кислым полисахаридам с остатками серной кислоты, применяемым в качестве желеобразователей, принадлежат, например, агар и каррагинан.

Эффективность действия гидроколлоидов определяется не только структурными особенностями их молекул (длина цепи, степень разветвления, природа мономерных звеньев и функциональных групп и их расположение в молекуле, наличие гликозидных связей), но и составом пищевого продукта, способом его получения и условиями хранения. На растворение и диспергирование гидро-коллоидов влияют размер и форма их частиц, удельная поверхность, гранулометрический состав. Большое значение имеет способ приготовления раствора (дисперсии): интенсив-ность и время перемешивания, температура, значение рН, присутствие электролитов, минеральных веществ и гидратируемых веществ, например сахара, возможность образования комплексов с другими имеющимися в системе соединениями, процессы распада, вызываемые ферментами или микроорга-низмами. Есть загустители, которые могут образовывать ассоциаты с другими высоко-молекулярными компонентами пищевого продукта, что вызывает заметное возрастание вязкости.