План
Введение
1. Синергизм
1.1 Понятие о синергизме
1.2 Синергизм в системах пищевых гидроколлоидов
1.3 Факторы, влияющие на проявление синергизма
2. Гидроколлоиды. Общие сведения
3. Пектины
3.1 Общие сведения о пектинах
3.2 Применение пектинов
3.3 Растворимость пектинов
3.4 Желирование пектинов
3.5 Комплексообразование пектинов
3.6 Производство пектинов
3.7 Пектин как антитоксикант и радиопротектор
3.8 Особенности использования пектинов
4. Альгинат
4.1Общие сведения об альгинатах
4.2 Общие сведения об альгинате натрия
Заключение
Список литературы
Введение
В современной пищевой отрасли наблюдается интенсивный рост требований к потребительским свойствам продукции. Стремление добиться оптимального соотношения цена/качество вынуждает производителей использовать нетрадиционные подходы к решению производственных проблем с целью удовлетворения потребностей всего спектра потребительского рынка, учтивая запросы и покупательную способность различных групп населения.
Следует учитывать, что специалистам в этой области зачастую приходится работать в весьма непростых условиях, когда производственные мощности изношены, качество исходного сырья нестабильно, а жесткие условия рынка ни на минуту не позволяют прервать производственный процесс.
В таких условиях огромная роль отводится использованию пищевых добавок, каждая группа которых несет свои потребительские или технологические функции. При этом необходимо помнить, что рынок функциональных добавок огромен, а успешное применение того или иного ингредиента требует хорошего знания его свойств. В данной работе рассматривается такой класс пищевых добавок, как гидроколлоиды, а именно представители группы полисахаридов: пектин и альгинат натрия.
Нельзя забывать, что, говоря о какой-то конкретной добавке, мы подразумеваем целую группу веществ с широким диапазоном свойств. Поэтому понятие «постоянства уровня качества» всегда подразумевает довольно узкий, но все же диапазон физико-химических свойств, определяемых нормативной документацией. Однако последняя в основном содержит требования к системам на одном конкретном полимере, но не к системам, включающим совокупность нескольких гидроколлоидов.
При использовании сложных, несколько компонентных смесей гидроколлоидов (как в исследуемом случае: систем пектин + альгинат) необходимо точно знать и понимать, каким образом эти компоненты влияют друг на друга. Явление синергизма, при его наличии, должно быть учтено и изучено. Но нельзя не учитывать и индивидуальные характеристики каждого компонента в отдельности.
Дифференциированные характеристики: синергизма, как явления; пектина, как плодового пищевого полисахарида; альгината, как водорослевого пищевого полисахарида - представлены ниже, в основной части реферативного исследования (литературного обзора).
1. Синергизм
1.1 Понятие о синергизме
Синергизм (от греч. synergos: [syn] - вместе; [ergos] - действующий, действие) - это взаимодействие двух или более факторов, характеризующееся тем, что их совместное действие существенно превосходит эффект каждого компонента по отдельности (преумножающий эффект).
Для более наглядного пояснения данного явления, на мой взгляд, имеет смысл привести примеры из повседневной жизни и истории:
1) Знания и усилия нескольких человек могут организовываться таким образом, что они взаимно дополняют и усиливают друг друга («Если у Вас есть яблоко и у меня есть яблоко, и мы обменяемся ими, то у каждого так и останется по яблоку. Но, если у Вас есть интересная мысль и у меня - не менее интересная, то, поделившись ими друг с другом, у каждого будет по две замечательных мысли, которые могут дать новую идею, возможно даже не одну» - писáл Марк Твен);
2) Прибыль после слияния нескольких компаний может превосходить сумму прибылей этих компаний до объединения (После приобретения брендов «Сникерс» и «Твикс» капиталооборот компании «Марс Лтд.» увеличился более чем в 3,6 раза);
3) В православии под синергией понимается усилие сил человека и Бога в деле подвига и спасения (принесение Христом себя в жертву ради искупления грехов человечества).
Использование эффекта синергизма - один из наиболее эффективных подходов к созданию высокоактивных, селективных, функциональных систем в технологии пищевых продуктов.
Синергизм компонентов пищевых систем может проявляться простым суммированием или потенцированием эффектов. Эффект суммирования (аддитивный) наблюдается при простом сложении отдельных эффектов каждого из компонентов. Если при введении нескольких веществ их общий эффект превышает (иногда существенно) сумму эффектов отдельных веществ, это свидетельствует о потенцировании (истинный синергизм).
Синергизм может быть прямой (если оба соединения действуют на один субстрат) или косвенный (при разной локализации их действия).
Способность одного вещества в той или иной степени уменьшать эффект другого называют антагонизмом. Данное явление, как следует из определения, противоположно синергизму. Кроме того, выделяют так называемый синергоантагонизм, при котором одни эффекты комбинируемых веществ усиливаются, а другие ослабляются.
1.2 Синергизм в системах пищевых гидроколлоидов
С точки зрения физической химии, заливные, желированные, вязко-жидкие продукты представляют собой гелеобразные системы, роль гелеобразователя (студнеобразователя) в которых зачастую выполняют полисахариды (в ряде случаев - белки). Использование в таких системах смесей пищевых добавок, обладающих гелеобразующими свойствами и синергетическим эффектом, позволяет корректировать нестабильные функционально-технологические свойства сырья и продукта, а также снизить экономические затраты на достижение требуемого эффекта [4].
Основными требованиями, предъявляемыми к функциональным свойствам гелеобразователей, являются низкая критическая концентрация гелеобразования, высокая прочность, отсутствие синерезиса. Кроме того, учитываются санитарно-гигиенические показатели, органолептические свойства добавки, удобство применения и цена. Все вышеназванные параметры могут быть достигнуты с меньшими затратами и лучшим результатом при использовании несколько компонентной системы синергетиков.
Одним из наиболее эффективных гелеобразователей является альгинат, основные недостатки которого (относительная «хрупкость» гелей и наличие частичного синерезиса), можно устранить при его совместном использовании с другими полисахаридами, например с пектином, который лишен данных недостатков. Применение таких композиций позволяет целенаправленно регулировать структурно-механические свойства гелей (студней), а также снижать затраты на производство продукции [6]. Многие исследователи отмечают синергизм между каррагинаном и галактоманнанами (камедь рожкового дерева, гуаровая камедь, камедь тары и т.д.).
Тем не менее, четкое однозначное объяснение механизма этого явления отсутствует. Это не позволяет на качественном уровне предсказывать структуру сложных систем и химическое взаимодействие их компонентов.
Последние три года в лаборатории ЗАО «Компания Милорд» было предпринято систематическое изучение явление синергизма пищевых полисахаридов. Результаты исследований легли в основу создания рецептур и технологий пищевых добавок - стабилизирующих комплексов на основе альгинатов, каррагинанов, пектинов, разлтчных камедей [5].
Из выше сказанного следует, что комплексы пищевых стабилизаторов/загустителей представляют собой сложные смеси полисахаридов, каждый из которых оказывает влияние на свойства итогового продукта. Очевидно, что при варьировании соотношения полисахаридов в смеси можно регулировать свойства композиции в целом. Именно этот факт позволил создать различные комплексы для различных нужд (соусов, заливных мясных и рыбных, желе и др.).
1.3 Факторы, влияющие на проявление синергизма
Показатели смесей гелеобразователей-полисахаридов, определяющие степень и природу синергизма, следующие:
1. Диспергируемость сухих порошков в воде и растворах;
2. рН систем;
3. Вязкость систем;
4. Вязкость систем после термообработки;
5. Органолептические показатели систем (косвенно);
6. Наличие синерезиса в системах;
7. Структурно-механические показатели систем;
8. Концентрации гелеобразователей и добавок (при их наличии).
В апреле 2010 года в Санкт-Петербурге прошла очередная, 7-ая по счету конференция, посвященная пищевым добавкам. Тематика данной конференции - "Синергизм пищевых добавок" - вызвала огромный интерес у участников. На данной конференции был в значительной степени обобщен и структурирован материал по синергизму пищевых систем, используемых в России; названы основные параметры, связанные с синергетическим взаимовлиянием пищевых добавок (8 ключевых названы выше) [4].
Исследования в области регулирования ряда параметров и анализ полученных экспериментальных данных в настоящее время активно ведутся как в нашей стране, так и за рубежом. К примеру, темой моей курсовой работы и частью диплома стало исследование синергизма на примере системы альгинат + пектин. В ходе изучения данной проблемы, неизбежно приходиться регулировать такие показатели, как концентрация полимера, наличие и концентрация добавок, температурный режим гелеобразования и др. Эти и другие факторы как раз и обуславливают явление синергизма.
2. Гидроколлоиды. Общие сведения
Гидроколлоиды представляют собой высокомолекулярные растворимые (или частично растворимые, набухающие) в воде органические вещества, широко распространенные в природе (а также искусственно синтезируемые) и различающиеся по происхождению, химическому составу, свойствам, области применения.
По происхождению гидроколлоиды можно разделить на 3 основные группы:
- гидроколлоиды, продуцируемые микроорганизмами;
- гидроколлоиды животного происхождения;
- гидроколлоиды растительного происхождения.
Представителями первой группы являются ксантановая (Е 415) и геллановая (Е 418) камеди, а также камеди веллана и рамзана.
Гидроколлоидом животного происхождения является желатин, получаемый путем термического гидролиза белка соединительной ткани коллагена.
К гидроколлоидам растительного происхождения относятся разнообразные продукты переработки растений и морских водорослей. Иногда водорослевые полисахариды выделяют в отдельную самостоятельную группу на основе специфики свойств и широкого разнообразия их источников - водорослей.
Гидроколлоиды, получаемые из наземного растительного сырья, можно, в свою очередь, разделить на 3 основные подгруппы:
- экстракты семян растений (галактоманнаны): камедь рожкового дерева / LBG (Е 410), гуаровая камедь (Е 412);
- экстракты собственно растений: гуммиарабик (Е 414), камедь трагаканта (Е 413), камедь карайи (Е 416);
- экстракты плодов растений: различные пектины и крахмалы.
К гидроколлоидам, получаемым в результате переработки морских водорослей, относятся альгинаты (Е 401, Е 402, Е 404), агар и агароид (Е 406), каррагенаны (Е 407) и другие. [7]
Представители различных групп гидроколлоидов нашли то или иное применение при производстве многих видов пищевых продуктов - кондитерских и хлебобулочных изделий, соков и напитков, молочных и мясных продуктов, кулинарных изделий и готовых блюд, продуктов специального, лечебного, профилактического и диетического питания.
К примеру, при производстве мясных продуктов наиболее широко используются крахмалы, желатин, каррагенан, а также некоторые виды камедей.
Согласно данным [1], камедями считают «продукты, выделяющиеся из надрезов и трещин растений или получаемые в результате их промышленной переработки; к камедям также относятся коммерческие препараты на основе полисахаридов, продуцируемых некоторыми видами микроорганизмов».
В химическом отношении камеди не однородны и относятся к гетерополисахаридам - гексозаны, пентазаны, полиурониды.
Камедь рожкового дерева, известная еще в Древнем Египте, получается при переработке семян растения Ceratonia siligua. Препарат гуаровой камеди извлекается из молотого эндосперма семян гуарового растения Cyamopsis tetragonolobus, культивируемого в Индии и Пакистане. Ксантановая камедь остается единственным полисахаридом, получаемым промышленным способом в широком масштабе путем микробного биосинтеза в аэробных условиях, ферментацией углеводов микроорганизмами Xanthomonas campetris. Ксантан широко применяется при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, мармеладов, джемов, желе, соусов, соков и напитков.
По способности растворяться в воде гидроколлоиды делятся на полностью растворимые, сильно набухающие и мало растворимые. Для многих гидроколлоидов растворение должно сопровождаться термостатированием или даже интенсивным нагреванием. В холодной воде набухание полисахаридов зачастую сопровождается образованием вязких коллоидных растворов. Высокая гидрофильность гидроколлоидов обусловлена их химическим строением - наличием боковых цепей и большого числа заряженных карбоксильных групп [3].
В пищевой промышленности полисахариды гидроколлоидов часто используются в качестве загустителей и стабилизаторов консистенции, для формирования вязкости и пластичности структуры готового продукта. Вязкость, термообратимость, структура, стойкость дис