Продвижение и реализация пищевых добавок, антисептиков и другой продукции НПО Альтернатива.
«Антисептики Септоцил»
Септоцил. Бытовая химия
Септоцил — ваш выбор в борьбе за чистоту
«Петритест»
Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.
- Вы здесь:
- Библиотека технолога />
- Пищевые добавки и ингредиенты />
- Аймесон А. — Пищевые загустители, стабилизаторы, гелеобразователи
13.6. Способы применения
В пищевой и (реже) фармацевтической промышленности пектин используется в качестве гелеобразователя, загустителя и стабилизатора консистенции. В основном в пищевых продуктах его применяют для регулирования содержания влаги и активности воды, а также для формирования требуемой текстуры. Традиционной и наиболее важной областью использования пектина остается изготовление джемов и желе: используется способность ВМ-пектина к гелеобразоанию при низких значениях рН и высоком содержании сахара, а также способность НМ-пектина к гелеобразова- нию при низких концентрациях сахара, но в присутствии ионов кальция. Прему- ществом пектина является то, что значения рН, при которых он наиболее стабилен, соответствуют природному значению рН фруктовых пресервов; в этом отношении пектин уникален. К другим преимуществам пектина относится то, что его текстура физически и органолептически оптимальна — имея небольшую по сравнению с другими гидроколлоидами молекулярную массу, он обладает отличным вкусом и ароматом. В производстве фруктовых напитков с мякотью, которым ВМ-пектин придает требуемое ощущение во рту (например, свежевыжатого апельсинового сока), используются загущающие свойства пектина. Стабилизирующий эффект проявляется в многофазных системах — эмульсиях, суспензиях и пенах. Преимуществами НМ-пектина являются более широкий рабочий диапазон рН, что удобно для получения нейтральных ароматизированных продуктов, а также его способность к образованию термообратимых гелей, применяемых в джемах для начинки хлебобулочных и кондитерских изделий. Основные свойства и условия применения ВМ-пектина, а также неамидированного и амидированного НМ-пектина приведены в табл. 13.2.
Основные свойства пектиновых гелей
13.6.1. Выбор типа пектина
При выборе типа пектина следует учитывать целый ряд обстоятельств. Сначала определяют основную роль, которую будет играть пектин в выпускаемом продукте, — гелеобразователя, загустителя, эмульгатора, стабилизатора консистенции или протектора белка. Затем выявляют внешние факторы, влияющие на поведение пектина, а именно содержание растворимых СВ, в том числе солей, ионную силу, значение рН и (если речь идет о продуктах из фруктов) содержание в системе натив- ных пектинов. Кроме того, анализируют особенности технологического процесса — например, будет ли получаемый продукт жидким или твердым. Факторы, влияющие на выбор пектина, показаны на рис. 13.12. Рассмотрим их более подробно.
Рис. 13.12. Факторы, определяющие выбор типа пектина.
Одним из важнейших факторов, от которых зависит выбор пектина, является содержание растворимых СВ, поскольку сахар и другие компоненты уменьшают количество растворителя и дегидратируют молекулы пектина. Чем выше содержание растворимых СВ, тем более выражена способность к гелеобразованию. Из-за сильного дегидратирующего эффекта практически невозможно контролировать образование геля любым промышленно выпускаемым пектином при концентрации растворимых СВ более 85%. В системах с высоким содержанием растворимых СВ (более 60%) обычно используют ВМ-пектин, который неприменим при их концентрацияхменее 55%. В системах с меньшим содержанием растворимых СВ (< 60%) используют НМ-пектин, однако если требуется получить очень мягкую, намазывающуюся или тиксотропную текстуру, НМ-пектин подходит и для систем с более высоким содержанием растворимых СВ (> 60%).
Слишком низкая температура розлива (фасования) может привести к преждевременному гелеобразованию и формированию неоднородной структуры геля из-за разрыва межмолекулярных взаимодействий и невозможности их последующего восстановления. В случае НМ-пектина такое преждевременное гелеобразование вызывается не только низкими температурами фасования или розлива, но и неконтролируемой реакцией между ионами кальция и пектином.
Количество вносимого пектина влияет на консистенцию продукта (чем больше пектина, тем тверже получаемый продукт). Замена реакционноспособного пектина на менее активный приводит к получению более мягкого геля и наоборот. Образованию пектинового геля обычно способствует добавление солей. В случае неамидиро- ванного НМ-пектина для гелеобразования необходимо присутствие двухвалентных катионов (обычно кальция). Их избыток дает более твердую текстуру. Этот эффект довольно часто используется на практике, однако не следует забывать, что избыток ионов Са 2+ может привести к синерезису и преждевременному гелеобразованию. Действие ионов кальция особенно трудно контролировать в случае присутствия хорошо растворимых солей (например, CaCl2); улучшить ситуацию можно с помощью менее растворимых солей, в частности, фосфатов кальция. Добавление кальция может быть необходимо, если во фруктах его очень мало. При очень высокой концентрации кальция для получения требуемой консистенции, предотвращение синерезиса и преждевременного гелеобразования, наоборот, вносят связывающие Са 2+ соли. Зачастую в качестве комплексообразователей выступают цитрат, пирофосфат и ортофосфат натрия.
Неамидированный и амидированный НМ-пектины взаимозаменяемы, и поэтому в следующем разделе под термином «НМ-пектин» объединены оба указанных типа. Поскольку амидированный пектин дает более прочный гель и для него характерен более широкий рабочий диапазон концентраций ионов Са 2+ , его использование в некоторых областях более предпочтительно.
13.6.2. Джемы и желе с высоким и пониженным содержанием сахара
Пектин придает джемам и желе необходимую текстуру. Для равномерного распределения кусочков фруктов в джемах пектин должен после фасования застывать быстро, а в желе медленно, обеспечивая удаление всех пузырьков воздуха. Основные типы пектина, рекомендуемые для использования в разных пищевых продуктах (именно рекомендуемые, а не обязательно используемые), указаны в табл. 13.3.
Пектины, рекомендуемые для фруктовых продуктов, включая высоко- и низкосахарные джемы и желе
Для получения джемов и желе с высоким содержанием сахара и твердой текстурой обычно подходит ВМ-пектин, который делят на сорта быстрой, умеренно быстрой, медленной и очень медленной садки. Почти все эти сорта представлены в табл. 13.4.
Продолжительность гелеобразования ВМ-пектинов с различной степенью метоксилирования при рН 3,0, содержании растворимых СВ 65% и концентрации пектина 0,43% после кипячения и последующей выдержки при указанной температуре.
ВМ-пектин с высокой степенью метоксилирования образует гели при более высоких температурах, чем ВМ-пектин с низкой степенью метоксилирования, что объясняется меньшей гидрофильностью эфирной группы по сравнению с карбоксильной и, следовательно, усилением гидрофобных взаимодействий в ВМ-пектине с высокой степенью метоксилирования.
Тип пектина для того или иного продукта определяется температурой, при который в него вносится джемовая или желейная начинка. Следовательно, пектин быстрой садки лучше использовать при температурах внесения выше 85 °С, умереннобыстрой — при 75 °С, медленной — при 65 °С и очень медленной — при 60 °С. Если температура, при которой вносится джем или желе, слишком высока, то существует риск отделения фруктов, а если она слишком низка и находится около точки гелеобразования, то возможно преждевременное гелеобразование, приводящее к получению или слишком мягкого джема, или к разрушению его структуры и синерезису. Следует отметить, что конечная прочность джема или желе в случае пектина медленной садки достигается примерно через неделю, а для пектина очень медленной садки еще позже.
Для обеспечения оптимальной стабильности готового продукта и предотвращения отделения фруктов важно вносить сахар на ранних стадиях процесса так, чтобы сахар распределился между фруктом и окружающим его желе.
Высокие значения рН снижают способность ВМ-пектина к гелеобразованию из-за увеличения доли диссоциированных кислотных групп и, следовательно, усиления гидрофильного характера молекулы пектина. Низкие значения рН благоприятствуют гелеобразованию, причем в этих условиях формируются более прочные гели. Вместе с тем даже при высоких значениях рН можно получать прочные гели, если увеличить концентрацию пектина. ВМ-пектиновые гели являются необратимыми и в отличие от НМ-пектиновых гелей при нагревании не плавятся.
В джемах с пониженным содержанием сахара и гелях с концентрацией растворимых СВ менее 55% ВМ-пектин при обычных условиях геля не образует. Для систем с массовой долей растворимых СВ менее 60% рекомендуется использовать НМ-пектин. Гелеобразование в этом случае существенно зависит от присутствия Са 2+ и других катионов; существенное влияние оказывают также содержание растворимых СВ, значение рН и степень метоксилирования. Реакционная способность пектина при уменьшении степени метоксилирования возрастает. В продуктах с массовой долей растворимых СВ более 50% можно использовать НМ-пектин с относительно низкой реакционной способностью, но при их содержании менее 50% или при высоких температурах внесения джемовой или желейной начинки следует использовать НМ-пектин со средней реакционной способностью (если не требуется получение очень мягкой и намазывающейся текстуры — в этом случае лучше подходит НМ-пектин с низкой реакционной способностью).
Если в пищевой системе содержится менее 25% растворимых СВ, то реакционноспособный НМ-пектин сначала образует отличный гель, но из-за недостаточного связывания воды при резке такого геля наблюдается синерезис. Для устранения этого нежелательного явления используют сочетание НМ-пектина с другими влагосвязывающими агентами, в частности с камедью бобов рожкового дерева (КБРД) и ксантановой камедью, что позволяет получить гели с 5%-й концентрацией растворимых СВ. В таких условиях можно получить и чисто пектиновые гели, но лишь при высоких концентрациях пектина.
Вместо неамидированного НМ-пектина можно использовать амидированный НМ-пектин в концентрации на 10-20% меньше. Это является следствием введенияв молекулу пектина амидных групп, снижающих ее гидрофильность и усиливающих гидрофобные взаимодействия. Дополнительным фактором служит также ассоциирование амидных групп с помощью водородных связей. Амидированный НМ-пектин проявляет большую реакционную способность по отношению к ионам кальция, чем неамидированный, и может использоваться в более широком диапазоне концентраций Са 2+ . Повышение степени амидирования увеличивает температуру гелеобразования, причем образующиеся гели являются полностью термообратимыми. Тем самым применение амидированного НМ-пектина дает некоторые преимущества, однако неамидированный НМ-пектин позволяет добиться более мягкой намазывающейся текстуры.
13.6.3. Джемы для выпечки
Основными требованиями к таким джемам являются стабильность при выпечке и способность к перекачиванию. Рекомендуемые типы пектинов для различных выпекаемых изделий приведены в табл. 13.5. Традиционно используют ВМ-пектин умеренно быстрой садки с хорошей термостойкостью, однако поскольку при содержании растворенных СВ менее 60% такие гели при перекачивании или сдвиге склонны к синерезису, лучше применять НМ-пектин. При содержании растворенных СВ 50-60% НМ-пектин дает термостойкую начинку для выпечки, стабильную при сдвиге и обладающую хорошей способностью к перекачиванию. С помощью НМ-пектина можно также получать термообратимые джемы. Варьируя тип пектина и содержание кальция, можно изменять свойства геля и параметры его плавления. При использовании НМ-пектина высокотемпературному гелеобразованию способствуют низкая степень метоксилирования и/или высокая степень амидирования, а также высокое содержание кальция. Желе холодной садки получают с использованием ВМ-пектина быстрой садки, используя его способность к образованию геля при низких значениях рН. Можно приготовить пектино-сахарный сироп с содержанием растворенных СВ 61% при рН 4,0, то есть в условиях, выходящих за интервал гелеобразования. При добавлении к такому пектиновому сиропу раствора концентрированной фруктовой кислоты значение рН понизится, и через несколько минут (время зависит от количества кислоты) начнет образовываться гель.
Рекомендуемые пектины для получения джемов выпечных изделий
13.6.4. Фруктовые топпинги и пектиновые желирующие сахарные глазури
В топпингах на фруктовой основе, для которых желательна густая перекачиваемая текстура, в качестве загустителя используют НМ-пектин. Кроме того, этот тип пектина придает продукту тиксотропные свойства и улучшает ощущения во рту. В пектиновых желирующих сахарных глазурях могут использоваться разные типы пектинов (табл. 13.6).
Рекомендуемые пектины для топпингов на фруктовой основе и желирующих пектиновых сахарных глазурей
13.6.5. Фруктовые наполнители для йогуртов
В таких фруктовых композициях НМ-пектин образует мягкий тиксотропный гель, достаточно прочный для обеспечения равномерного распределения фруктового наполнителя даже в крупной таре, и в то же время обеспечивающий простоту внесения наполнителя в йогурт (табл. 13.7). Кроме того, пектин снижает миграцию пищевых красителей из фруктовой в йогуртовую фазу. Путем смешивания пектина с другими растительными гидроколлоидами (например, КРД) можно еще больше уменьшить миграцию красителя, а также воспрепятствовать синерезису. В наполнителях для йогуртов типа «фрукты снизу» пектин замедляет диффузию фруктового наполнителя в йогуртовую фазу, однако в таких йогуртах необходимо учитывать возможную миграцию ионов кальция из йогуртовой фазы во фруктовую, в результате чего может образоваться нежелательно твердый слой фруктового наполнителя. Эту проблему можно решить путем применения пектина со слабой реакционной способностью по отношению к катионам Са2+ или насыщения кальциемпектина фруктового наполнителя. ВМ-пектин во фруктовых наполнителях для йогуртов применяется редко, так как он больше подходит для продуктов с содержанием растворенных СВ более 60% и рН < 3,5; в диапазонах содержания растворенных СВ и значений рН, характерных для фруктовых наполнителей, хорошо «работает» НМ-пектин. Если значение рН таких йогуртов составляет 3,6-4,0, рекомендуется использовать НМ-пектин со средней реакционной способностью по отношению к кальцию, а при содержании СВ менее 50% лучше выбрать НМ-пектин с высокой реакционной способностью по отношению к кальцию. Неамидированный НМ-пектин требуется использовать в больших концентрациях, чем амидированный, но это делает пищенвую систему более тиксотропной.
Пектин, рекомендуемый для фруктовых наполнителей йогуртов
13.6.6. Желейные кондитерские изделия
Пектиновые фруктовые желе относятся к кондитерским изделиям с низким содержанием влаги (около 20%). Рекомендуемые для получения желе пектины приведены в табл. 13.8. Обычно такие желе представляют собой сочетание сахара и глюкозного сиропа, ароматизированного синтетическими ароматизаторами и подкисленное лимонной кислотой, причем в них могут присутствовать фруктовая мякоть или соки. Пектин используют в концентрациях от 1 до 3%. По сравнению с другими желирующими веществами он обеспечивает получение более хорошей структуры, вкуса и аромата, однако при работе с ним могут возникать проблемы из-за гелеобразования при высоких температурах (около 70 °С) и чувствительности к значению рН и содержанию растворенных СВ. Для образования пектинового геля необходимо добавить кислоту, снижающую значение рН с 4,1 до 3,5. Кислоту следует вносить в виде раствора (максимум 50%-ного) — в противном случае вокруг каждого кристалла кислоты будет происходить преждевременное гелеобразование, и желе получится зернистым. При получении пектинового желе с нефруктовым ароматизатором (например, ирисовым или мятным), значение рН должно быть в пределах 4,0-4,5, так как нейтральные ароматизаторы лучше совместимы с такой средой. В подобных пищевых системах можно использовать некоторые амидированные НМ-пектины. Взбитым продуктам типа маршмеллоу с фруктовым ароматом, содержащим около 80% СВ, ВМ-пектин придает текстуру, а также выступает в роли стабилизатора пены. Для этих целей можно использовать и амидированный НМ-пектин.
Пектины, рекомендуемые для кондитерских изделий
13.6.7. Напитки
13.6.7.1. Подкисленные и кисломолочные напитки
В молочных продуктах и их аналогах пектин выполняет две разные функции. Чаще всего для стабилизации белковых дисперсий используют ВМ-пектин (табл. 13.9) и (реже) в качестве гелеобразователя — НМ-пектин (см. далее раздел 13.6.8). Подкисленные и кисломолочные (йогуртовые, соково-молочные, подкисленные сывороточные и соевые напитки) образуют особую товарную группу, которая становится все более важной областью использования ВМ-пектина. Такие напитки очень популярны в Японии и других странах Юго-Восточной Азии. Растет интерес к ним также в Европе и Северной Америке. Премуществом ВМ-пектина является его способность стабилизировать белковые частицы при низких значения рН. В кислых средах (рН около 4) в белоксодержащих продуктах образуются комки и, следовательно, напитки дестабилизируются. В таких кислых средах ВМ-пектин имеет отрицательный заряд, а большинство белков, в том числе казеин, — положительный, и поэтому пектин и белки взаимодействуют, замедляя агрегацию белка даже при высоких температурах. Оптимальный стабилизирующий эффект наблюдается при рН 3,8-4,2 [8]. При слишком низких значениях рН карбоксильные группы недостаточно диссоциированы и, следовательно, менее склонны реагировать с казеином. И наоборот, при слишком высоком значении рН белок не обладает достаточным положительным зарядом для взамодействия с пектином.
Рекомендуемый пектин для подкисленных и кисломолочных напитков
13.6.7.2. Фруктовые напитки
Фруктовым напиткам ВМ-пектин придает продукту органолептические свойства свежего сока. Способность пектина формировать текстуру широко используется в производстве низкокалорийных напитках: небольшое количество раствора пектина вызывает такие же ощущения во рту, как 15%-й раствор сахара. При добавлении в низкокалорийный напиток всего лишь 0,1% ВМ-пектина можно добиться такой же текстуры, как и у напитка с 10-15% сахара. Пектин также находит применение, хотя и реже, в производстве быстрорастворимых концентратов безалкогольных напитков, в том числе белковых, в производстве спиртых и газированных безалкогольных напитков. В газированных безалкогольных напитках используют пектин сахарной свеклы, что обусловлено его уникальными свойствами как стабилизатора и эмульгатора. Рекомендуемые для производства фруктовых напитков пектины приведены в табл. 13.10.
Пектины, рекомендуемые для фруктовых напитков
13.6.8. Молочные продукты
В молочных продуктах, в том числе в йогуртах и молочных десертах с фруктами НМ-пектин играет роль гелеобразователя, взаимодействующего с присутствующим в продукте кальцием (табл. 13.11). Благодаря гелеобразующим свойствам НМ-пектина можно изготавливать молочные десерты холодной садки. При их получении раствор пектина смешивают с холодным молоком, которое обеспечивает систему ионами кальция, необходимыми для гелеобразования при низких значениях рН. В зависимости от типа пектина текстура изменяется от хрупкой до очень мягкой и сливочной. К такому десерту можно добавлять фрукты, шоколад, ванильный или карамельный ароматизаторы. В этом случае пектин и ароматизатор до внесения в молоко следует растворить в сахарном сиропе. Подобные десерты характеризуются легкой текстурой с отличным высвобождением вкусоароматических веществ. В питьевых и густых йогуртах небольшие количества НМ-пектинаповышают прочность геля, сливочность и улучшают ощущение во рту благодаря высокой влагосвязывающей способности, реакционной способности по отношению к ионам кальция и взаимодействию с молочными белками. Связывание влаги устраняет синерезис, а реакция пектина с белками упрочняет белковую сеть йогурта. Эта сетка упрочняется также за счет зон соединения, образующихся при взаимодействии пектина с катионами кальция. При высоких концентрациях пектина эти взаимодействия могут стать настолько сильными, что уменьшится стабильность продукта. Из-за этого не рекомендуется применять концентрации пектина выше 0,2-0,3%. Для желированных молочных продуктов более подходящим гидроколлоидом является каррагинан, поскольку он образует молочный гель в значительно меньших концентрациях, однако в кисломолочных пудингах и молочных десертах с фруктами лучше использовать НМ-пектин, поскольку при пониженных значениях рН он не осаждается вместе с казеином.
Пектины, рекомендуемые для молочных продуктов
13.6.9. Хлебобулочные изделия
Пектин используется для увеличения объема хлебобулочных изделий и улучшения удержания влаги при хранении, что позволяет получать более мягкие и пористые изделия (табл. 13.12). Эти ценные качества обусловлены отличной влагосвязывающей способностью пектина. Пектин также положительно влияет на тесто, улучшая его обрабатываемость. Кроме того, пектин повышает гибкость изделий, делая их менее хрупкими и крошливыми, что особенно характерно для таких видов изделий, как тортильи и пита. У изделий из замороженного теста с предварительной расстойкой пектин увеличивает объем изделий после выпечки и делает их более мягкими. Кроме того, он стабилизирует объем замороженного теста при замораживании благодаря задержке деградации крахмала и стабилизирует изделия из замороженного теста настолько, что после повторной тепловой обработки они напоминают свежевыпеченные.
Пектины, рекомендуемые для хлебобулочных изделий
13.6.10. Прочие пищевые продукты
Здесь мы рассмотрим использование пектина в салатных дрессинграх, соусах на фруктовой и овощной основе, в спредах, майонезах, эмульгированных мясных продуктах и десертных гелях на водной основе. Несмотря на то что пектин, применяющийся в подобных продуктах, составляет лишь небольшую долю от его общего применения, постепенно формируется особая сфера его использования в продуктах с пониженным содержанием жира (табл. 13.13).
Пектины, рекомендуемые для использования в отдельных видах пищевых продуктов
В пищевых продуктах с пониженным содержанием жира пектин используют как заменитель жира — он связывает воду и, следовательно, повышает стабильность эмульсии. Для таких продуктов разработан специальный сорт пектина (SLENDID* с двумя разновидностями). Помимо связывания воды он вызывает такие же ощущения во рту, как и жир. В качестве заменителя жира препарат SLENDID* применяют в производстве спредов, майонезов, салатных дрессингов, мясных продуктов, мороженого, плавленых сыров, супов, соусов, десертов и выпечных изделий. В спредах на основе сливочного масла, маргаринах и других жиросодержащих продуктах пектин стабилизируетэмульсию типа «вода-в-масле» и предотвращает разделение фаз. В эмульгированных мясных продуктах (сосисках, паштетах, мясных спредах) пектин заменяет жир и в смеси с каррагинаном обеспечивает отличную текстуру. В соусах, в том числе в барбекю и кетчупе, НМ-пектин выступает загустителем, придавая им тиксотропные свойства и улучшая ощущения во рту. Такой пектин подходит и для получения топпингов на фруктовой основе, которые должны иметь густую перекачиваемую текстуру. Путем внесения НМ-пектина в томатный кетчуп можно варьировать его реологические свойства — от жидкой консистенции до густой, почти намазывающейся текстуры. Кроме того, такие кетчупы обладают отличным вкусом и ароматом. Текстура соусов на овощной основе, в том числе сальсы и чатни, в присутствии амидированного НМ-пектина или при его сочетании с другими гидроколлоидами (в частности, с модифицированным крахмалом) может изменяться от жидкой текучей до густой, почти режущейся. Поскольку в водных гелях концентрация растворимых СВ мала, в их состав обычно включают и другие гидроколлоиды, однако в таких гелях можно с успехом использовать SLENDID* и амидированный НМ-пектин. В частности, с помощью амидированного НМ-пектина удалось получить гели, не уступающие по свойствам изделиям на других гидроколлоидах. Кроме того, пектин применяют при низких значения рН, что улучшает фруктовый вкус. Благодаря хорошим пленкообразующим свойствам пектинов с низкой молекулярной массой их включают в состав жевательных резинок (полосок) для освежения полости рта.
13.6.11 Лекарственные препараты и средства личной гигиены
В последнее время растет применение пектина в производстве лекарственных препаратов и средств личной гигиены, хотя по объемам оно и уступает пищевому его применению. Влагосвязывающая способность пектина и его благоприятное действие на кожу используется в калоприемниках. Полезность пектина для кожи обусловлена буферным эффектом, способствующим поддержанию рН кожи в интервале от 5 до 6. Благодаря своим бактерицидным и заживляющим свойствам пектин нашел применение в материалах для лечения ран. Пектин входит также в состав косметических средств, в том числе для ухода за кожей и волосами. Способность пектина повышать вязкость и стабилизировать эмульсии применяется во многих лекарственных средствах, в том числе с контролируемым и стабильным высвобождением активного ингредиента, с высвобождением активного ингредиента в толстом кишечнике, а также в антидиарейных и антирефлюксных препаратах. Благодаря своей стабильности в кислых средах пектин хорошо подходит для производства инкапсулированных лекарственных препаратов, которые должны пройти через желудок и высвободить активный компонент в толстом кишечнике.