Экспериментальное обоснование выбора пищевых волокон для создания ассортимента молокосодержащих продуктов диетического профилактического питания

Научное обоснование применения пищевых волокон в технологии молокосодержащих продуктов базируется на проведении комплексной оценки их эффективности, предусматривающей анализ химической структуры и свойств пищевых волокон, на основании которых прогнозируется их возможное влияние на реологические и структурно-механические показатели реальных пищевых систем.

Более того, при использовании ПВ в пищевых системах на молочной основе ведущая роль будет отводиться изучению структурообразующей функции высокомолекулярных компонентов - сывороточных белков (СБ) и некрахмальных полисахаридов (НПС), определяя возможность получения и обеспечения требуемого комплекса свойств готового продукта.

В данном случае большое значение имеет сложный набор физикохимических характеристик СБ и НПС, включающий растворимость в средах при различных значениях pH, способность совмещаться с другими компонентами пищи и выполнять функциональные свойства - стабилизировать пены, формировать гели и студни.

Следует отметить, что понимание механизма взаимодействия ПВ и молочных белков в пищевых продуктах является актуальным и требует проработки алгоритма их внесения в молочную основу и возможного поведения.

С физико-химической точки зрения существенно то обстоятельство, что два важнейших компонента пищи - СБ и НПС являются веществами макромолеку- лярной, а в большинстве случаев и полиэлектролитной природы. Белки, как известно, являются полиамфолитами, кислые полисахариды - поликислотами.

В то же время известно, что макромолекулярные вещества разной химической природы, как правило, несовместимы в растворах. С другой стороны, противоположно заряженные полиэлектролиты могут взаимодействовать в растворах, образуя комплексные коацерваты. Отсюда вытекает необходимость изучения совместимости и взаимодействия макромолекулярных компонентов пищи в реальных пищевых системах [219-221].

Не все гидроколлоиды, обладая схожими технологическими свойствами, будут функционировать одинаково в пищевых системах на молочной основе, поэтому важен выбор пищевых волокон для применения в технологии конкретного продукта [204, 219-221, 235].

Классификация по происхождению используемых в работе полисахаридов и их функциональные свойства представлены в таблице 29.

Таблица 29 - Классификация полисахаридов по происхождению и их функциональные свойства

Полисахариды

Функция

Растительного происхождения

Крахмал

Загуститель, стабилизатор

Высокоэтерифицированный пектин

Загуститель, гелеобразователь, стабилизатор

Гуаровая камедь

Загуститель, стабилизатор, эмульгатор

Камедь рожкового дерева

Загуститель, гелеообразователь

Камедь конжака

Гелеобразователь, загуститель, эмульгатор, стабилизатор

Водорослевого происхождения

Альгинат натрия

Загуститель, стабилизатор

Микробного происхождения

Ксантановая камедь

Загуститель, гелеобразователь, стабилизатор, эмульгатор

Принимая во внимания полифункциональную природу используемых гидроколлоидов, возможно прогнозировать их взаимодействие с образованием различных типов связей. В водных растворах возможно электростатическое и гидрофобное взаимодействие, а также образование водородных связей.

Вследствие полиамфолитной природы белков существует область pH, в которой макромолекулы белка и кислого полисахарида заряжены разноименно. В этой области может иметь место электростатическое взаимодействие между макрокатионом белка и макроанионом кислого полисахарида, которое приводит к образованию растворимых или нерастворимых комплексов.

Опираясь на богатый опыт физической химии полимеров [81-83, 170, 173, 205, 219-221, 235], можно выделить в этой связи, следующие характерные особенности систем с макромолекулярными веществами. Такие системы часто бывают гетерофазными (в простейшем случае двухфазными), причем макромолеку- лярные компоненты могут концентрироваться в одной или разных фазах.

Первый случай известен как комплексная коацервация, второй - как несовместимость. Комплексная коацервация обычно наблюдается в системах разноименно заряженных макроионов. Несовместимость присуща системам, в которых взаимодействие однотипных макромолекул с энергетической точки зрения предпочтительнее взаимодействия разнотипных [81-83, 170, 173, 205, 219-221, 235].

Термодинамическая несовместимость является одним из наиболее характерных свойств систем полимеров. При достаточно высоких молекулярных весах полимеры дают однофазные системы только в том случае, если смешение сопровождается выделением тепла. Подобные системы встречаются крайне редко. Найдено лишь несколько пар полимеров, образующих во всем интервале концентраций термодинамически устойчивые однофазные системы. Как правило, многокомпонентные системы полимеров гетерофазны. Однако, в отличие от растворов полимеров технического назначения, дающих двухфазные системы при любых комбинациях компонентов, за исключением сильных разбавлений, белки и полисахариды образуют двухфазные водные системы лишь в определенных условиях. Последние определяются природой биологических макромолекул и отражают специфику их взаимодействия в водных средах. Эти условия, поэтому, характерным образом различаются для систем разного состава в зависимости от типа белка и полисахарида.

Рассмотрим условия термодинамической несовместимости белков и ПС в водных средах, приводящих к расслоению системы на две жидкие фазы, сопровождающиеся разделением макромолекулярных компонентов.

  • 1. Системы типа альбумин - нейтральный полисахарид - вода при достаточно высокой концентрации расслаиваются в изоэлектрических условиях в средах с низкой ионной силой.
  • 2. Системы типа альбумин - кислый полисахарид - вода при достаточно высокой концентрации расслаиваются в изоэлектрических условиях в средах с высокой ионной силой.
  • 3. Системы типа глобулин - нейтральный полисахарид - вода при достаточно высокой концентрации расслаиваются при pH системы более близкой к изо- электрическим условиям в средах с высокой ионной силой.
  • 4. Системы типа глобулин - нейтральный полисахарид - вода при достаточно высокой концентрации расслаиваются при pH системы выше изоэлектрической точки белка в средах с высокой ионной силой.

Однако, термодинамическая совместимость может быть вызвана и электростатическим взаимодействием макромолекул белка за счет флуктуации заряда и, с другой стороны, в образовании растворимых комплексов белок - полисахарид.

Таким образом, для систем глобулин - кислый полисахарид - вода несовместимость будет наблюдаться при одноименности суммарных зарядов белка и полисахарида и высокой ионной силе, т.е. при условии подавления электростатического взаимодействия белка и полисахарида, а также самоассоциации макромолеку- лярных компонентов [81-83, 170, 173, 205, 219-221, 235].

Изучен процесс набухания и растворения используемых в работе ПС в различных технологических средах. Исследования проводили с учетом массы навески ПС (0,5 г), в качестве основы были выбраны следующие технологические среды - молочная сыворотка (pH 5,6), молочная сыворотка (pH 4,0), белковоуглеводная основа (pH 4,6 - 4,8).

В таблице 30 приведены результаты исследований процесса набухания и растворения ПС в различных пищевых технологических средах.

Таблица 30 - Интенсивность процесса набухания и растворения полисахаридов в различных пищевых технологических средах

Наименование

ПС

Режимы набухания

Режимы растворения

Техно-

логиче-

екая

среда, в которой не растворим ПС

Дополнительные условия

Температура,

°С

Время,

мин

Температура,

°С

Время,

мин

Крахмал

4- 10

5-7

95 - 100

5-10

-

-

Высокоэтери-

фицированный

пектин

20-25

20-30

85-90

20-30

содержание сахара в основе должно быть менее 20%

Г уаровая камедь (гуаран)

25-27

20-30

86-89

10- 15

содержание галактозы в молекуле гуа- ровой камеди должно быть не менее 17 %

Камедь рожкового дерева (КРД)

20-25

20-30

86-89

10-15

содержание галактозы в молекуле КРД должно быть не менее 17 %

Камедь

конжака

20-25

20-30

85-90

15-20

-

-

Альгинат

натрия

20-25

20-30

85-90

15-20

молочная сыворотка pH 4,0

иногда содержание ионов Са2+ должно быть выше 3 ММ

Ксантановая

камедь

25-27

20-30

85-90

15-20

-

-

На основании данных таблицы 30 можно сделать вывод, что условия набухания и растворения ПС различны в зависимости от используемых сред и зависят от индивидуальных особенностей строения полимеров.

В заключение следует отметить, что выбор ПС выдвигает на первый план задачу изучения совместимости, фазового состояния и специфики взаимодействия белков и полисахаридов с целью изыскания путей регулирования состава, структуры и свойств исследуемых систем. При этом важным является тщательный выбор типа и концентрации пищевых волокон, в том числе некрахмальных полисахаридов, что приведет к образованию требуемой текстуры готового продукта.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >