Способы регулировки консистенции

Для упрочнения структуры продукта, т. е. его консистенции, используют два типа структурообразователей: 1)эмульгаторы и стабилизаторы, 2) а также студнеобразователи, загустители. К структурообразователям относятся вещества, которые создают условия для связывания большого количества воды, увеличивают вязкость продукта, способствуют образованию стойких суспензий. Консистенцию и реологические свойства эмульсионных продуктов, их усвояемость можно регулировать путем подбора того или иного эмульгатора, выбора соответствующих технологических режимов, соотношение водной и жировой фаз, концентрации эмульгатора, рН среды, температуры и способа эмульгирования.

По источнику выделения различают структурообразователи животного, растительного и микробиологического происхождения.

Классификация структурообразователей по источнику получения представлена на рис. 1.

Натуральные структурообразователи – это, как правило, вещества (кроме желатина, хитина и некоторых др.) растительного или микробиологического происхождения. К экссудатам^[1] относят смолы, выделяемые растениями: гумиарабик, смола гатти, смола карая. Экстракты, получаемые из морских водорослей, представлены агаром, агароидом, алъгинатами, каррагеном, фурцеллараном. К студнеобразователям, получаемым из зерен и плодов растений, относят крахмалы (из пшеницы, кукурузы, картофеля и др. растений), порошки из семян семейства бобовых, гуар, тара, арабикогалактан, пектины. К гидроколлоидам продуцируемым микроорганизмами относят декстран, ксантан, кулдран, геллан, политран и др.

Полусинтетические структурообразрватели- вещества, как правило, растительного происхождения, близко стоящие к целлюлозе или крахмалу. Это
производные натуральных продуктов, физико-химические свойства которых изменены в желаемом направлении введением определенных функциональных групп. К ним относятся метилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, амилопектин и некоторые другие. К этой группе стуктурообразователей можно отнести хитозан, являющийся производным хитина.

Синтетические структуробразователи- водорастворимые поливиниловые спирты или эфиры, полиакрилэфиры и так далее. Они состоят также из макромолекул.

Натуральные и полусинтетические загустители допускаются в производстве пищевых продуктов в ограниченном количестве. Синтетические загустители применяют только в производстве косметических изделий.

Структурообразователи вносят в состав пищевых продуктов с разнообразными целями, в частности, для загущения, эмульгирования, водоудержания, пенообразования, флокуляции, седиментации, ингибирования кристаллизации и черствления и т.д.

Классификация структурообразователей по цели использования представлена на рис. 2.

Принцип и механизм действия перечисленных добавок основан на изменении коллоидных систем пищевого продукта. В химическом отношении вещества, влияющие на консистенцию продукта, как правило, инертны и поэтому на изучение их токсичности обращали меньше внимания, чем на другие пищевые добавки. Однако их токсикологической оценкой и влиянием на физиологические процессы нельзя пренебрегать, хотя бы по той причине, что их вносят в пищевые продукты в значительно больших количествах, чем другие добавки. Относительно высокие концентрации этих веществ могут повлиять на процессы пищеварения. Они могут изменять характер всасывания, как пищевых веществ, так и посторонних примесей.

Студнеобразователи - это вещества, способные формировать при определенных условиях (концентрация, температура и др.) трехмерные структуры геля, относящиеся к конденсационно-кристаллизационным нетиксотропным структурам. К студнеобразователям принадлежат агар, желатин, соли альгиновых кислот, каррагенаны и др.

Загустители - вещества, образующие в воде высоковязкие растворы. Причем с повышением концентрации растворов их вязкость возрастает, и при определенных значениях структура системы может перейти из коагуляционной в конденсационно-кристаллизацилнную. Это значит, что все студнеобразователи могут быть загустителями. Например, каррагенаны в зависимости от дозировки и условий могут образовывать все промежуточные стадии полученной структуры - от слабых тиксотропных до структуры геля. Типичным представителем загустителей является микрокристаллическая целлюлоза и простые эфиры целлюлозы, которые не образуют гелей и к классу студнеобразователей не относятся.

Эмульгаторы - вещества, уменьшающие поверхностное натяжение и способные образовывать адсорбционные слои на границе раздела фаз. Эмульгаторы условно делятся на две группы:

· образующие адсорбционные слои, но не обладающие эффектом сгущения (не формируют структурные сетки геля), (лецитин, соли жирных кислот и т.п.);

· высокомолекулярные поверхностно-активные вещества (ВПАВ), способные образовывать коллоидные адсорбционные слои на внешней поверхности капелек жира, а в непрерывной фазе - формировать структурную сетку геля (наряду с эмульгированием проявляют эффект сгущения), (желатин, альгинаты, яичный белок и т.п.).

Однако высокомолекулярные соединения, образующие гели, но не являющиеся ПАВ, стабилизировать эмульсии не могут.

В практике получения эмульсий применяют ионогенные и неионогенные эмульгаторы. Высокомолекулярные соединения относятся к неионогенным эмульгаторам, дифильные молекулы которых состоят их углеводородного радикала и углеводородной цепи с расположенными по всей ее длине полярными, но не способными к ионизации группами, чаще всего гидроксильными. Молекулы ионогенных эмульгаторов (например мыла) содержат ионогенные полярные группы. В зависимости от электрического заряда ионогенной группы различают анионо- и катионоактивные эмульгаторы. В пищевой технологии используют, в основном, неионогенные эмульгаторы.

Пенообразователи - это вещества, способные образовывать защитные адсорбционные слои на поверхности раздела жидкой и газообразной фаз. Они выполняют две функции:

· способствуют образованию пены при диспергировании газа в жидкости;

· обеспечивают устойчивость структуры пены.

Как правило, эмульгаторы являются и пенообразователями, причем лучшими пенообразователями, используемыми в пищевой промышленности, являются белки.

Связующие вещества - пищевые клеи, обладают высокой адгезионной способностью по отношению к поверхности частиц пищевых продуктов и благодаря этому связывают их в единое целое. Наиболее типичными представителями связующих веществ являются хитозан, карбоксиметилцеллюлоза, тонко измельченная мышечная ткань рыб.

Пленкообразователи - высокомолекулярные вещества, растворы которых, обладая соответствующей вязкостью и адгезией, при формировании через фильеры заданного профиля фиксируются в виде пленок. Для формирования пленок применяют два метода:

· сухой, основанный на испарении растворителя;

· мокрый, при котором фиксацию пленок проводят в осадительной ванне.

В пищевой промышленности в качестве пленкообразователей широко применяют желатин и альгинат натрия.

Требования, предъявляемые к структурообразователям.

1. Разрешается использовать только нетоксичные вещества.

2. Применяемые пищевые структурообразователи должны соответствовать требованиям НД по чистоте и идентичности.

3. Применение нескольких структурообразователей одновременно требует особой осторожности, так как химическое взаимодействие между ними может привести к образованию токсичных веществ.

4. Должны быть химически инертными по отношению к компонентам пищевых продуктов.

5. Проявлять свои свойства при малыхконцентрациях.

6. Иметь невысокую стоимость.

Предпочтительно, чтобы структурообразователи были веществами натурального происхождения, т.е. являлись естественными компонентами традиционных пищевых продуктов.

Чтобы придать пищевым продуктам желательную консистенцию или улучшить ее, применяют различные структурообразователи. К ним относятся загустители, желе- и студнеобразователи. Ими чаще всего являются природные полимеры, имеющие углеводную или белковую основу. Загустители образуют с водой высоковязкие растворы, а структурообразователи и желирующие вещества - гели. В обоих случаях вода оказывается связанной, так как в коллоидных системах она теряет свою подвижность, и консистенция пищевого продукта меняется.

Из структурообразующих веществ наибольшее распространение получили желатин, яичный альбумин, казеин, крахмал, пектин, альгинаты, микрокристаллическая и модифицированная целлюлоза, фосфаты (соли ортофосфорной, пирофосфорной или метафосфорной кислот). Для получения требуемого технологического эффекта указанные вещества вносят в количестве от 0,2 до 0,8 % от массы полуфабриката, сахара вносят в количестве не более 6 % от массы полуфабриката, фосфаты – не более 0,5 %.

Стабилизация структуры фаршей при хранении в мороженом виде и в условиях повышенных температур, вызываемых механической обработкой или нагреванием, достигается использованием сахаров, поваренной соли или фосфатов. При этом увеличивается ВУС фаршей, возрастают реологические показатели (предельное напряжение сдвига (ПНС), липкость, вязкость), что в, конечном итоге, положительно влияет на органолептические свойства готового продукта и увеличивает его выход. Улучшение структурных свойств фаршей происходит в течение определенного времени после внесения добавок.

В общественном питании для этих целей используют в основном муку, крахмал, пшеничные хлеб и сухари, яичный порошок и яйцепро-дукты, поваренную соль и др. Количество этих веществ регламентиру-ется нормами закладки.

Белок яйца обладает высокой растворимостью, пено- и гелеоб-разующими свойствами, имеет хорошие адгезионные характеристики, повышает стабильность и вязкость эмульсий. Основной белок курино-го яйца - овальбумин – может образовывать гели и эмульсии самостоятельно и при взаимодействии с альбуминами крови, липопротеином и лизоцином пищевого сырья. Белки яичного желтка также обладают высокой эмульгирующей и гелеобразующей способностью.

Большинство молочно-белковых препаратов, таких как сухое молоко, казеинат натрия, молочная сыворотка, обезжиренное молоко, содержат водорастворимые белки (лактальбумины, лактглобулины), которые имеют высокую влагосвязывающую, эмульгирующую и пено-образующую способность.

Фосфатные добавки эффективно повышают связующие свойства белков мяса и рыбы. Они представляют собой натриевые и калийные соли ортофосфорной, пирофосфорной, триполифосфорной и гексаметафосфорной кислот. По химической природе, структуре и свойствам фосфаты подразделяют на две группы: ортофосфаты и полифосфаты. При воздействии на мышечный белок работает только остаток фосфорной или полифосфорной кислот (анион), поэтому необходимо, чтобы применяемые фосфаты имели высокую степень диссоциации. Фосфорные добавки повышают способность мышечных белков связывать воду и жир, при этом улучшается сочность, нежность и повышается выход продукта; улучшают эмульгирующую способность; регулируют рН; являются антиокислителями; могут оказывать слабое антисептическое действие. Предельно допустимое количество фосфатов – 300-500 г на 100 кг сырья.

Важной характеристикой фосфатов является рН их 1% раствора. По этой величине их подразделяют на кислые, основные и нейтральные, а также определяют направление использования. Кислые фосфаты используют для размягчения и набухания соединительнотканных бел-ков, они способны снижать рН сырья до изоэлектрической точки, в которой влагосвязывающая способность сырья минимальна. Щелочные фосфаты вводят в тузлуки при производстве копченой продукции и при выработке полуфабрикатов из мороженого и тощего сырья.

Недостатки фосфорных добавок:

кислые фосфаты отрицательно влияют на гидратацию белковых веществ, но улучшают цветообразование;

нейтральные фосфаты имеют невысокую эффективность;

щелочные фосфаты могут придавать мыльный привкус, ухудшать цвет продукта и создавать благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры.

Для решения этой проблемы необходимо использовать смеси различных фосфатов.

Влияние фосфатов на влагоудерживающую способность обусловлено их способностью изменять рН среды, увеличивать ионную силу. Действуя как электролиты, они связывают ионы двухвалентных металлов, вызывают диссоциацию актомиозинового комплекса. Влагоемкость актина и миозина выше, чем актомиозинового комплекса за счет расширения пространства между увеличивающимся количеством отрицательно заряженных белковых групп.

Некоторые фосфаты плохо растворимы в воде, поэтому при приготовлении тузлуков в первую очередь растворяют фосфаты, а затем другие компоненты.

При правильном применении фосфатов можно существенно повысить функциональные свойства сырья: влагоудерживающую способность – на 2-25 %, жироудерживающую способность – на 2-3 %, устойчивость эмульсии – на 5-25 % и выход продукта – на 3-7 %.

В России разработаны следующие фосфаты оптимального действия – “Полифан А-Э” и “Полифан А-Э-К”.

Когда высокое содержание свободной влаги в готовом изделии нежелательно и необходимо усилить связь между его компонентами, в исходное сырье вводят крахмал или муку зерновых культур. В процессе термической обработки полуфабриката происходит клейстеризация крахмала. Полисахаридные компоненты крахмала (амилоза и амилопектин) при этом переходят в жидкую фазу и поглощают влагу, образуя коллоидную систему. При этом полисахариды крахмала взаимодействуют с белковыми молекулами сырья, что позволяет улучшить его структуру и облегчить формование. Применение крахмала особенно необходимо при использовании сырья пониженного качества или субпродуктов.

Основной объем крахмала вырабатывают из картофеля и кукурузы, значительно меньше – из пшеницы, риса, сорго, маниоки и других растений. В последнее время широкое распространение получают модифицированные крахмалы. Модификацию природных крахмалов проводят с целью увеличения вязкости, повышения стабильности пищевых систем при технологической обработке, направленного регулирования вкуса и цвета, улучшения желирования. В настоящее время производят расщепленные, набухающие, замещенные крахмалы.

Крахмалы и крахмалсодержащие материалы используют в качестве связующего и текстурирующего компонента в производстве рубленых полуфабрикатов, паштетов, замороженных мясоовощных продуктов. Для улучшения формообразования и обеспечения связи между составными частями сырья при обработке холодных масс целесообразно использовать фосфатные набухающие крахмалы, особенно амилопектиновый и тапиоковый. Применение данных модифицированных крахмалов обеспечивает хорошее качество котлетной массы.

Кукурузные крахмалы различных модификаций широко используют при производстве быстрорастворимых супов, соусов, подлив, быстрорастворимых напитков. При этом получают продукты нежной, кремообразной структуры, а напитки хорошо растворимы в холодной воде комнатной температуры.

В последнее время широкое распространение получили пищевые добавки. Например, каррагенан. Это хороший влагосвязующий, стабилизирующий и желирующий агент, используя который модно добиться высоких органолептических показателей вырабатываемых мясных изделий. Непосредственно после введения в мясную массу каррагенан практически пассивен, в процессе тепловой обработки структура его молекулы изменяется в сторону увеличения числа активных групп, способных удерживать воду. В процессе охлаждения после тепловой обработки в продукте, содержащем каррагенан, формируется плотная структура за счет желирующих свойств вводимой добавки. Поэтому скорость охлаждения готовых продуктов должна быть максимальной. Ежедневное употребление каррагенана в пищу не ограничено. Перечень рекомендуемых к применению в пищевой технологии добавок постоянно увеличивается и их целенаправленное использование позволяет расширить асссортимент выпускаемой продукции и улучшить функционально-технологические свойства сырья.