Наполнители (Bulking agent)
Известно, что клеточные стенки растений представляют собой комплексную матрицу, состоящую из целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз. Гемицеллюлоз – класс полисахардов, неусваемых человеческим организмом.
Основная гемицеллюлоз в пищевых продуктах – ксилан. Этот полимер состоит в основном из β-D – (1,4) – ксилопиранозильных единиц, часто содержит β-L – арабинофуранозильные боковые цепи от третьей позиции нескольких D – ксилозных колец. Другие типичные составляющие – метиловые эфиры D – глюкуроновой кислоты, D - и L – галактоза, ацетильные эфирные группы.
Присутствие гемицеллюлоз в пекарских изделиях имеет значение благодаря способности связывать воду. При приготовлении пшеничного теста они улучшают качество замеса, уменьшают энергию перемешивания, участвуют в формировании структуры теста, в частности в формировании клейковины, что в итоге оказывает благоприятное действие для получения хорошего объёма хлеба. Безусловный интерес при производстве хлебобулочных изделий представляют то, что гемицеллюлоз тормозят черствение хлеба.
Вторая важная функция гемицеллюлоз в пищевых продуктах заключается в том, что они, как пищевые волокна, образуют часть не перевариваемого комплекса, что чрезвычайно важно для перистальтики кишечника. Хотя эффект этих полисахардов в отношении желчных кислот и метаболизма стероидов недостаточно изучен, известно, однако, что они важны для удаления желчных кислот и снижения уровня холестерина в крови. Установлено, что пищевые волокна, в том числе гемицеллюлоз, снижают кардиологические заболевания и злокачественные новообразования прямой кишки, а для больных диабетом – потребность в инсулине.
Целлюлоза – моноглюкан, состоящий из линейных цепей β- D – (1,4) – глюкопиранозных единиц. Исключительная линейность целлюлозы даёт возможность молекулам ассоциировать, что имеет место в деревьях и других растениях. Целлюлоза имеет аморфные и кристаллические области, и именно аморфные зоны подвергаются воздействию растворителей и химических реагентов.
При производстве пищевых продуктов находит применение микрокристаллическая целлюлоза, для получения которой используют кислотный гидролиз целлюлозы. В этом случае аморфные области гидролизованы кислотой, остаются только набольшие кислотоустойчивые области. Этот продукт используется как наполнитель и реологический компонент в низкокалорийных пищевых продуктах.
В пищевой технологии находят применение целлюлоза и её производные: микрокристаллическая целлюлоза (Е 460), метилцеллюлоза (Е 461), карбоксилметилцеллюлоза (Е 466), гидроксипропилцеллюлоза (Е 463), гидроксипропилметилцеллюлоза (Е 464), метилэтилцеллюлоза (Е 465). Эти пищевые добавки используют в производстве мороженого, кондитерских изделий и соусов. Производные целлюлозы применяют в качестве диетических волокон при создании сбалансированных продуктов питания.
Чистая целлюлоза не растворяется в воде. Чтобы сделать целлюлозу растворимой, ее подвергают химической модификации путем введения реакционно-способных групп в гидроксильные группы молекулы полисахариды (метил- , карбоксиметил- , гидроксипропил- и др.). Благодаря этому получают продукты разрыхлённой структуры. Среди производных целлюлозы наибольшее значение имеют метил целлюлоза и карбоксилметилцеллюлоза, которые получают, воздействия алкилтрующими реактивами, например галоидными алкилами или диалкилсульфатами, на алкилцеллюлозу.
Метилцеллюлоза имеет вид волокнистого порошка от белого до серо – белого цвета. При содержании менее двух метильных остатков на один остаток глюкозы она растворима в холодной воде, а в тёплой переходит в гель. Растворимость метилцеллюлозы уменьшается с повышением температуры, близкой к температуре кипения.
Студнеобразование в растворах метилцеллюлозы вызвано главным образом гидрофобным взаимодействием неполярных группировок макромолекул.
Карбоксилметилцеллюлоза имеет вид белого волокнистого порошка, растворимого в воде. Её получает из чистой целлюлозы хлопка. Она адсорбирует воду в 50 – кратном количестве, образуя коллоидные системы.
Микрокристаллическая целлюлоза – это частично гидролизованная кислотой целлюлоза. Поэтому она отличается от натуральной целлюлозы укороченной молекулярной цепью, отсутствием ассоциативных связей. Водные дисперсии микрокристаллической целлюлозы гелеподобны при концентрации около 1%. Причём с увеличением концентрации дисперсионных систем (около 1,2…1,5%) псевдопластичность становится более заметной. Кроме того, вязкость систем возрастает во времени, особенно через 18 часов хранения.
Использование микрокристаллической целлюлозы в эмульсии типа вода - масло в качестве загустителя позволяет снизить содержание в них масла до 20%.
Объединенным комитетом ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установлены допустимые суточные дозы производных целлюлозы для человека в количестве до 30 мг на 1 кг массы тела.
В последние годы в пищевой промышленности все больше применяются модифицированные крахмалы, свойства которых в результате разнообразных способов обработки (физического, химического, биологического) заметно отличаются от свойств обычного крахмала. Так, модифицированные крахмалы существенно отличаются от обычного крахмала по степени гидрофильности, способности к клейстеаризации и студнеобразованию. Модифицированные крахмалы используют в хлебопекарной промышленности, в том числе и для получения без белковых диетических продуктов питания.