Углеводы как физиологически необходимые структурообразующие ингредиенты пищи.

Благодаря полисахаридам образуется структура пищевого продукта – мягкая или хрупкая, набухшая или желеобразная.

Полисахариды обеспечивают текстуру пищевых продуктов – твердость, хрупкость, плотность, загустевание, вязкость, липкость, гелеобразующую способность. Благодаря им структура продукта может быть мягкая или хрупкая, набухшая или желеобразная.

Набухание. Количественной мерой набухания является степень набухания α, которая может иметь объемное и массовое выражение:

α = (V – Vo)/Vo или α = (m – mo)/mo,

где Vo и V, mo и m – соответственно объемы и массы исходного и набухшего образца полимера.

Степень набухания прежде всего зависит от природы полимера, т.е. от жесткости его цепей, обусловленной межмолекулярными взаимодействиями между ними, и лиофильности его макромолекул (сродства к растворителю). В зависимости от этих факторов и температуры набухание может быть ограниченным или неограниченным. При ограниченном набухании α достигает предельного значения, после чего не зависит от времени. Так набухают амилаза (составляющая крахмала) в теплой воде (Т ≈ 50°С). В этих случаях межмолекулярные взаимодействия в полимере достаточно сильны, и растворитель не в состоянии разобщить макромолекулы, поэтому набухание прекращается. В горячей воде для амилазы и желатина характерно неограниченное набухание, при этом значение α вначале возрастает, а затем

падает до нуля в результате постепенного растворения желатина или амилазы.

Вязкость. Все растворимые полисахариды дают вязкие растворы, т.к. обладают большими размерами. Цепь макромолекул располагается во многих слоях жидкости и, сшивая их за счет межмолекулярных взаимодействий, препятствует перемещению относительно друг друга.

Среди натуральных пищевых полисахаридов наименее вязкими являются растворы гуммиарабика. Вязкость зависит от размера молекулы, формы и заряда. Растворы линейных полисахаридов имеют большую вязкость, чем развлетвленные.

Вязкость растворов можно регулировать с помощью температуры. Так, с повышением температуры вязкость раствора, образованного сильно разветвленным полисахаридом, понижается вследствие уменьшения возможности структурирования. Вязкость растворов, содержащих длинные неразветвленные молекулярные цепи, с повышением температуры может повышаться из-за увеличения интенсивности движения фрагментов макромолекул, что препятстует ориентации макромолекул в потоке.

Гелеобразование. Процесс образования геля будет подробно рассмотрен в теме ДИСИ. Для каждого полимера существует точка гелеобразования, которая соответствует определенному пороговому значению концентрации раствора полимера, ниже которого раствор не переходит в гель. Так, для водного раствора агар-агара при комнатной температуре она равна 1, 2 %. Понижение температуры уменьшает подвижность цепей макромолекул и способствует их взаимодействию. Переход раствора полисахарида в гель при охлаждении совершается непрерывно и не характеризуется какой-либо определенной температурой гелеобразования. Например, гелеобразование можно наблюдать, если проводить быстрое охлаждение концентрированных амилозных крахмальных клейстеров.

Сила геля зависит от силы зон связывания, которые держат всю структуру вместе. Силой геля можно управлять контролируя зоны связывания, что очень важно для технологии многих пищевых продуктов.

Желирующая способность пектиновых веществ.

Наибольшее количество пектина находится яблоках и цитрусовых. Пектиновые вещества, полученные из различных растительных источников, представляют собой порошки без запаха и слизистые на вкус, от светло-кремового до коричневого цвета. Цитрусовые пектины обычно светлее яблочных. Во влажной атмосфере пектины могут сорбировать до 20% воды. В избытке воды - растворяются. Одним из важнейших свойств пектинов является их желирующая способность.

Пектиновые вещества – полисахариды, образованные остатками частично метоксилированной D-галактуроновой кислоты, в которой атом водорода заменен на группу -ОСН₃.

Пектины классифицируют по степени метоксилирования (степени этерификации - СЭ).

СЭ делит все промышленные виды пектинов на две группы:
1) высокоэтерифицированные с СЭ равной или более 50%;
2) низкоэтерифицированные – СЭ менее 50%.

СЭ оказывает значительное влияние на основные свойства пектинов, определяющие их промышленное применение.

При нагревании в водной среде и последующем охлаждении пектиновые вещества в присутствии сахара и кислоты обладают свойством образовывать желе, что широко используется в кондитерской промышленности при производстве фруктовых и желейных масс. Это свойство связано со способностью пектиновых веществ, образовывать в застудневающей системе пространственную сетку.

Текстура образуемого геля и скорость желирования тесно связаны c показателем степени этерификации (СЭ). Высокоэтерифицированные (ВЭ) пектины желируют при более высоких температурах и быстрее, чем пектины с меньшей СЭ. Высокоэтерифицированные пектины образуют гели в присутствии сахара, кислот и при содержании сухого вещества не менее 55%. Низкоэтерифицированные пектины (НЭ) независимо от присутствия сахара и кислот способны к образованию гелей с двухвалентными катионами, например, Са²⁺. Способность НЭ пектинов желировать при низком содержании сухих веществ (сахара) и высоких значениях рН используют в производстве молочных и диетических продуктов.