Загусники і желеутворювачі
Чітке розмежування між желеутворювачі і загустителями не завжди можливо.
Є речовини, що володіють різною мірою властивостями і желеутворювачі, і згущувача. Деякі загусники в певних умовах можуть про-разовивать міцні, еластичні гелі.
Загусники і желеутворювачі по хімічній природі є лінійними або розгалужені полімерні ланцюги з гідрофільними групами, кото-які вступають у фізичне взаємодія з наявною в продукті водою. За винятком мікробних полісахаридів ксантану Е415 і геллановой камеді Е418, а також желатину (тваринний білок), желеутворювачі і загусники явля-ються вуглеводами (полісахаридами) рослинного походження, рослинні-ми гідроколоїдами. Їх отримують з наземних рослин або водоростей. З бу-яких водоростей отримують альгінову кислоту Е400 і її солі Е401-404. Найбільш популярні желеутворювачі агар (агар-агар) Е406 і карагенан (в тому числі фурцеллеран) Е407 отримують з червоних морських водоростей, а пектин Е440 - найчастіше з яблук і цитрусових. Полісахариди, отримані з рослин, подрузі-деляют на захисні колоїди, які виділяються рослиною при пошкодженнях (ексуда-ти, смоли), і борошно насіння (резервні полісахариди рослин). До смол відносяться арабіногалактан Е409, трагакант Е413, гуміарабік Е414, камедь карайі Е416, камедь гхатті Е419. До резервних полісахаридів - борошно (камедь) плодів ріжкового дерева Е410, вівсяна камедь Е411, гуарова камедь Е412, камедь тари Е417, конжаковая камедь Е425.
Гідроколлоіди за хімічною будовою поділяються на три групи: кислі полісахариди із залишками уронової кислоти, кислі полісахариди із залишками сірчаної кислоти і нейтральні полісахариди. Як загусників примі-ються кислі гідроколлоіди із залишками уронової кислоти, наприклад, трагі-кант (Е413) і гуміарабік (Е414) [110], а також нейтральні з'єднання, наприклад, камедь плодів ріжкового дерева (Е410) і гуар (Е412). Кислі полісаха-Ріди із залишками сірчаної кислоти застосовуються як желеутворювачі, на-приклад, агар (Е406) і карагенан (Е407).
Молекули загустителя згорнуті в клубки. Потрапляючи в воду або в середу, содер-жащую вільну воду, клубок молекули згущувача завдяки сольватації рас-кручівается, рухливість молекул води обмежується, а в'язкість розчину віз-розтане (табл. 6).
Таблиця 6. В'язкість розчинів популярних загусники (в'язкість води
Властивості загусники, особливо нейтральних полісахаридів, можна змінювати шляхом фізичної обробки, наприклад термічної, або шляхом хімічної моди-фікації, наприклад, введенням в молекулу нейтральних або іонних заступників. До модифікованим полісахаридів відносять складні ефіри целюлози Е461-Е467. Шляхом хімічної або фізичної модифікації крохмалю можна до-битися: зниження або підвищення температури його клейстеризації; зниження або підвищення в'язкості клейстеру; підвищення розчинності в холодній воді; появи емульгуючих властивостей; стійкості до синерезису, кислотам, високо-ким температур, циклам відтавання - заморожування; зниження схильності до ретроградації. При цьому отримують різні види модифікованих крохмалів (Е1400-Е1405, Е1410-Е1414, Е1420-Е1423, Е1440, Е1442, Е1443, Е1450, Е1451) [95].
Гелі (желе) представляють собою дисперсні системи, принаймні двох компонентні, що складаються з дисперсної фази, розподіленої в дисперсійному середовищі. Дисперсійним середовищем є рідина. У харчових системах це зазвичай вода, і гель тому носить назву гідрогелю. Дисперсною фазою є желе- образователь, полімерні ланцюги якого утворюють поперечно зшиту сітку і не мають тієї рухливістю, яка є у молекул загустителя в високов'язких розчинах. Вода в такій системі фізично пов'язана і теж втрачає рухливість. Наслідком цього є зміна консистенції харчового продукту. Структу-ра і міцність харчових гелів, отриманих з використанням різних желеобразо- вателей, можуть сильно відрізнятися.
Гель практично є закріпленою формою колоїдного розчину - золю. Для перетворення золю в гель необхідно, щоб між розподіленими в рідини молекулами почали діяти сили, що викликають міжмолекулярної зшивання. Це може відбуватися по-різному: зниженням кількості розчинника за рахунок випаровування; зниженням розчинності розподіленого речовини за рахунок хімічної взаємодії; добавкою речовин, що сприяють утворенню зв'язків і поперечної зшивці; зміною температури і регулюванням величи-ни рН.
Початок желирования супроводжується уповільненням броунівського руху частинок дисперсної фази (зростанням в'язкості), їх гідратацією і утворенням полімерної сітки. Здатність полімерів утворювати гелі залежить від довжини і числа лінійно орієнтованих ділянок їх молекул, а також наявності бічних ланцюгів, що створюють стерические труднощі при межмолекулярном взаимодейст-вії. Механізми желирования желеутворювачі також можуть сильно відрізнятися, в даний час виділяють три основних механізми желирования: цукрово-киць-лотний, модель «яєчної упаковки» і модель подвійних спіралей (табл. 7).
Таблиця 7. желеобразования в розчинах гидроколлоидов
Розглянемо більш докладно желирование високо- і низькоетерифікованим пектинів.
Здатність желіровать у високоетерифікований пектинів (ступінь етерифікації від 50 до 75%, молекулярна маса від 10000 до 300000) заснована на властивості лінійних молекул утворювати тривимірну полімерну сітку в при-присутність води, кислоти і цукру. Міжмолекулярні зв'язки представлені водень-ними містками, вільні сегменти молекул сильно гідратованих. Присутніх-віє певної кількості кислоти необхідно для придушення дисоціації вільних карбоксильних груп. При цьому загальний негативний заряд молекул знижується і тим самим пригнічується їх взаємне відштовхування. Висока концен-трація нейтральних Сахаров, наприклад, сахарози, в свою чергу, знижує водну активність системи з одночасною дегідратацією пектинових молекул, що при-водить до більш легкому зближенню зон зв'язування.
Низькоетерифікованим пектини (ступінь етерифікації <50%), как и дру-гие ионные желеобразователи, желируют в присутствии определенных катионов, обычно кальция. Способность желировать для низкоэтерифицированных пектинов практически не зависит от содержания сухих веществ и значения рН. Так, молоч-ные гели имеют рН около 6,5, а желированные фруктовые и овощные соки — около 2,5. Связывание полимерных цепочек низкоэтерифицированных пектинов проис-ходит посредством поливалентных катионов (Са 2+ ). Причем концентрация ионов кальция очень важна для свойств геля, например, при их недостатке гель не образу-ется, а при избытке образуется гель, склонный к синерезису, кроме того, в осадок выпадает соль — пектинат кальция.