Пищевые добавки в гелях
Будучи введенными в жидкую пищевую систему в процессе приготовления пищевого продукта, загустители и гелеобразователи связывают воду, в результате чего пищевая коллоидная система теряет свою подвижность и консистенция пищевого продукта изменяется. Эффект изменения консистенции (повышение вязкости или гелеобразование) будет определяться, в частности, особенностями химического строения введенной добавки.
В химическом отношении добавки этой труппы являются полимерными соединениями, в макромолекулах которых равномерно распределены гидрофильные группы, взаимодействующие с водой. Они могут участвовать также в обменном взаимодействии с ионами водорода и металлов (особенно кальция) и, кроме того, с органическими молекулами меньшей молекулярной массы.
Классификация загустителей и гелеобразователей
Эта группа пищевых добавок включает соединения двух функциональных классов:
- загустители ( функциональный класс 23) — вещества, используемые для повышения вязкости продукта;
- гелеобразователи (функциональный класс 15) — соединения придающие пищевому продукту свойства геля (структурированной высокодисперсной системы с жидкой дисперсионной средой, заполняющей каркас, который образован частицами дисперсной фазы).
Среди них натуральные природные вещества животного (желатин) и растительного пектин, агароиды, камеди) происхождения, а также вещества, получаемые искусственно (полусинтетическим путем), в том числе из природных источников (модифицированные целлюлозы, крахмалы и др.). Промежуточное положение между этими двумя группами занимают альгинат натрия и низкоэтерифицированный пектин. К синтетическим загустителям относятся водорастворимые поливиниловые спирты и их эфиры.
Перечень основных загустителей и гелеобразователей, разрешенных в соответствии с СанПиН 2.3.2.560—96 для применения в производстве пищевых продуктов, приведен в таблице 1.
Таблица 1 – Пищевые загустители и гелеобразователи, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов
Свойства и функции загустителей и гелеобразователей
Главной технологической функцией добавок этой группы в пищевых системах является повышение вязкости или формирование гелевой структуры различной прочности. Одним из основных свойств, определяющих эффективность применения таких добавок в конкретной пищевой системе, является их полное растворение, которое зависит прежде всего от химической природы. Влияние особенностей структуры отдельных загустителей и гелеобразователей на их растворимость в воде иллюстрирует таблице 2.
Таблица 2 – Влияние структуры на растворимость
При анализе таблицы 2 можно констатировать, что добавки подиса-харидной природы, содержащие большое количество гидроксильных групп, являются гидрофильными и в основном растворимы в воде.
При контакте водорастворимых полисахаридов с водой молекулы растворителя сначала проникают с образованием связей в наименее организованные участки цепи макромолекул. Такая начальная гидратация ослабляет связи в оставшихся звеньях и способствует проникновению воды и сольватации наиболее организованных участков цепи Этот процесс проходит через переходную стадию гелеобразования, когда частицы набухают и увеличиваются в объеме благодаря силам когезии между макромолекулами. Если межмолекулярные связи относительно слабы, они могут быть достаточно легко разрушены при механическом воздействии или нагревании. При этом биополимер (полисахарид или белок) полностью растворяется С другой стороны, если связи между определенными сегментами макромолекул не разрушаются при механическом или тепловом воздействии, биополимер сохраняется в виде набухших частиц. Примерами могут служить альгинат и пектат кальция.
Растворимость повышается в присутствии ионизированных групп (сульфатные и карбоксильные), увеличивающих гидрофильность (каррагинаны, альгинаты), а также при наличии в молекулах полисахаридов боковых цепей, раздвигающих главные цепи, что улучшает гидратацию (ксантаны). Растворимость понижается при наличии факторов, способствующих образованию связей между полисахаридными цепями, к которым относятся наличие неразветвленных зон и участков без ионизированных групп (камедь рожкового дерева), а также присутствие ионов кальция или других поливалентных катионов, вызывающих поперечное сшивание полисахаридных цепей, что препятствует растворению макромолекул.
В зависимости от химической природы макромолекул и особенностей пищевой системы возможны различные механизмы гелеобразования, обобщенные в таблице 3.
Таблица 3 – Условия гелеобразования в растворах полисахаридов и желатина
Более подробно процессы гелеобразования описаны при рассмотрении отдельных представителей этой группы добавок.
В ряде случаев совместное введение двух различных добавок этой группы сопровождается синергическим эффектом. Некоторые комбинации добавок, проявляющие синергический эффект, приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Комбинации добавок с синергическим эффектом
Аналогичный синергический эффект повышения вязкости может быть достигнут при сочетании отдельных загустителей с некоторыми биополимерами белковой природы. К ним относятся, например, комбинации карбоксиметилцеллюлозы с казеином или соевым протеином.
Многие представители этой группы пищевых добавок имеют смежную технологическую функцию стабилизатора (см. раздел 6.3). Повышение вязкости дисперсной пищевой системы при введении в нее загустителя или превращение такой системы в слабый гель при низких концентрациях гелеобразователя предотвращает ее разделение на исходные компоненты, например, выпадение в осадок твердых частиц, диспергированных в жидкой дисперсионной среде.
Подавляющее большинство загустителей и гелеобразователей со статусом пищевых добавок относится к классу полисахаридов (гликанов). Исключение составляет гелеобразователь желатин, имеющий белковую природу.
Углеводный или энергетический гель – это густой порционный гель со специальным составом, который заменяет питание во время тренировок и соревнований и восполняет запасы энергии, а также других веществ, необходимых для организма при интенсивных нагрузках. Главное удобство гелей состоит в том, что их удобно употреблять прямо на бегу: их не надо пережевывать, они быстро усваиваются и не создают лишнюю тяжесть в желудке, практически мгновенно поставляя в организм энергию. Одна порция геля содержит оптимальную концентрацию питательных веществ, благодаря чему легко рассчитать оптимальное количество питания в зависимости от планируемой дистанции.
Основой углеводного геля являются легкоусваиваемые сахара – мальтодекстрин, глюкоза, фруктоза. Одна порция гелей содержат около 20 г углеводов и около 100 ккал. Важно отметить, что организм может усвоить ограниченное количество углеводов за единицу времени, и этот показатель может быть индивидуальным, поэтому повышенное количество углеводов не является преимуществом геля.
Первые углеводные гели появились в 1980-х годах, когда доктор Тим Ноукс из ЮАР и 9-кратный победитель Comrades Ultramarathon Брюс Фордис создали первую гелеобразную субстанцию на основе быстрых углеводов. Новинка стала быстро пользоваться популярностью, поэтому в скором времени новый формат спортивного питания выпускался уже несколькими брендами, каждый из которых создавал свои собственные формулы, основанные на научных исследованиях.
Сегодня существует много разных видов и брендов энергетических гелей, самые популярные из них представлены в Лаборатории бега Runlab. И сегодня мы расскажем, какие бывают гели и на что обратить внимание при выборе:
Классические углеводные гели нужно запивать водой, рекомендуется употреблять первый гель через 30-40 минут (7-8 километров) после начала дистанции, а затем употреблять их каждые 5 км (оптимальным в данном случае будет прием геля перед пунктом питания, чтобы сразу запить его водой).
Энергетический гель с высоким содержанием натрия и аминокислотами для поддержки сил, водно-солевого баланса, восстановления
Гель с углеводной матрицей действует моментально, обладая пролонгированным эффектом
Углеводный гель со вкусом яблока. Обеспечивает организм энергией, помогает справиться с физическими нагрузками
Гель с углеводной матрицей действует моментально, обладая пролонгированным эффектом
Изотонические гели представлены в линейке углеводных гелей SIS, их появление стало настоящим прорывом в спортивном питании. Их главная особенности состоит в том, что их формула представляет собой изотонический раствор, поэтому усваивается и начинает работать без запивания водой. Эти гели более жидкие и легкие для употребления и подходят для питания без привязки к пунктам с водой на дистанции.
Углеводный гель обеспечивает организм энергией, изотоническая формула не требует запивания водой
Углеводный гель обеспечивает организм энергией, изотоническая формула не требует запивания водой
Гели с кофеином помогут взбодриться во время гонки, особенно они популярны за несколько километров до финиша, когда вы теряете концентрацию. Однако будьте внимательны: при интенсивных нагрузках и высокой усталости организма большая доза кофеина может вызвать негативную реакцию сердечно-сосудистой системы, поэтому гели с кофеином обязательно нужно протестировать заранее. Если же вы хорошо переносите кофеин, опытные атлеты советуют сократить прием кофеина за 1-2 недели до забега, чтобы эффект был более выражен.
В два раза больше кофеина, повышает концентрацию внимания, работоспособность, выносливость
Содержащийся в углеводном геле кофеин поможет вернуть концентрацию и повысить работоспособность
Углеводный гель с кофеином, повышает концентрацию внимания, работоспособность, выносливость
Энергетический гель с высоким содержанием натрия и аминокислотами для поддержки сил, водно-солевого баланса, восстановления
Энергетический гель с высоким содержанием натрия и аминокислотами для поддержки сил, водно-солевого баланса, восстановления
Гели с электролитами восполняют запас углеводов и минералов во время длительной тренировки или тренировки в жару. Входящие в состав геля углеводы и микроэлементы восстанавливают водно-солевой баланс, за счёт чего снижают риск возникновения судорог, ускоряют восстановление и позволяют вам тренироваться дольше, не снижая интенсивность.
Углеводный гель с электролитами. Обеспечивает организм энергией и восстанавливает солевой баланс
Углеводный гель с электролитами. Обеспечивает организм энергией и восстанавливает солевой баланс
Энергетический гель с высоким содержанием натрия и аминокислотами для поддержки сил, водно-солевого баланса, восстановления
Гели с добавками позволяют получить усиленный эффект благодаря специальным добавкам: таурину, L-карнитину, гуаране, глицину, витаминам и т.д. Гели с добавками позволяют не только восполнить запас энергии, но и поддержать иммунитет в зимнее время, ускорить процесс восстановления и повысить концентрацию во время гонки.
Энергетический гель с таурином и глицином, повышает выносливость, усиливает нервно-мышечную функцию
Энергетический гель в саше. Содержит таурин и глицин для мозговой активности
Гель с углеводами, BCAA, глицином, таурином, карнозином
Энергетический гель с кофеином и витаминами, содержит дополнительные активные вещества: цитруллин малат, аргинин, бета-аланин
Альтернативы
Если ваша пищеварительная система плохо переносит гели или вы просто хотите внести разнообразие, есть несколько вариантов для питания на дистанции: Жидкий энергетический комплекс с электролитами в отличие от гелей не содержит гелевых агентов и загустителей, которые могут вызывать дискомфорт в желудке. Также для восполнения запасов энергии можно использовать шоты, вафли, желейные конфеты и кофеиновые пастилки.
Жидкий энергетический комплекс с электролитами — отличная замена гелям
Энергетические стрипсы с кофеином и освежающим вкусом ментола, просты в использовании, быстро тают во рту, мгновенно обеспечивая энергией
Энергетические вафли с сиропом между слоями для быстрого перекуса. Содержат комплекс углеводов, электролиты, аминокислоты и кофеин
Жевательные конфеты с углеводами, электролитами и аминокислотами
Надеемся, что наш обзор позволит вам сориентироваться в многообразии углеводных гелей, а эксперты по бегу Runlab всегда помогут вам выбрать питание для тренировок и соревнований в любом из наших магазинов в Москве и в Санкт-Петербурге.
В современных пищевых продуктах каррагинан играет важную роль, придавая им необходимую текстуру, структуру и физическую стабильность, повышая качество и выход ветчины, сосисок и продукции из мяса птицы. Для приготовления гелей на водной основе и глазури для тортов и пирожных уже давно используют быстрожелирующийся каррагинан. Каррагинан входит в состав соусов, салатных дрессингов и подливок, загущая их и стабилизируя эмульсию. Обосновано его применение также в производстве питьевого молока и молочных десертов. Как мы уже отмечали, благодаря взаимодействию с белками небольшое количество каррагинана стабилизирует какао и улучшает «ощущение во рту». В присутствии каррагинана повышается стабильность взбитых сливок и топпингов. Предотвращая отделение сыворотки и образование кристаллов льда в замороженных молочных продуктах, в том числе мороженом, каррагинан повышает их стабильность. Применяют каррагинан также в качестве гелеобразователя в пудингах и начинках для пирогов.
5.7.1. Использование каррагинана для получения гелей на водной основе
Гели на водной основе для десертов и глазури для тортов и пирожных относятся к традиционным изделиям с каррагинаном. В этих изделиях используется способность каппа-каррагинана к образованию прочного хрупкого геля, структура которого может быть модифицирована йота-каррагинаном, КРД или конжаковой камедью в целях придания эластичности, обеспечения лучшего сцепления и синерезиса. Состав одного из десертных желе на водной основе приведен в рецептуре 5.1.
Рецептура 5.1.
Десертное желе на водной основе с фруктовым ароматизатором
Ингредиенты | Содержание, % |
Сахар | 15,00-20,00 |
Каррагинан (смесь на основе | 0,60-0,90 |
Цитрат калия | 0,20-0,35 |
Лимонная кислота | 0,30-0,45 |
Краситель | По необходимости |
Ароматизатор | По необходимости |
Вода | До 100,00 |
Всего | 100,00 |
Такие гели можно использовать для производства заливного, мясных консервов, кормов для домашних животных, а также термоообработанных кусочков мяса. В этом случае каррагинан способствует удержанию влаги и повышению сочности продукта, увеличению его выхода, улучшению «ощущения во рту» и позволяет реализовы- вать продукт в виде отдельных ломтиков или кусочков. Типовая рецептура бутербродной ветчины с повышенным выходом (130%) приведена ниже (рецептура 5.2).
Рецептура 5.2.
Бутербродная ветчина с выходом 130%
Ингредиенты | Содержание, % |
Мясо, постное | 62,50 |
Каппа-каррагинан | 0,60 |
Триполифосфат натрия | 0,50 |
НПС* | 1,67 |
Хлорид натрия | 0,53 |
Декстроза | 1,20 |
Вода | 32,95 |
Всего | 100,00 |
* Нитритно-посолочная смесь на основе хлорида натрия и с 0,6% нитрита натрия, причем содержание нитрита натрия в готовом продукте должно составлять 100 мг/кг. Общая концентрация хлорида натрия в рассоле составляет 2,2%.
При изготовлении такой бутербродной величины каррагинан легко диспергируется в рассоле для инъецирования после внесения фосфата и соли. Рассол имеет очень низкую вязкость, он легко вводится и распределяется по мясной ткани. При варке каррагинан гидратируется при температурах выше 50-55 °С и связывает воду, а ветчина готовится при температурах не выше 72-74 °С. Охлаждение продукта приводит к образованию когезивного геля, обеспечивающего целостность продукта в ходе высокоскоростной резки на куски и поддерживающего необходимое содержание влаги при хранении. Кроме того, каррагинан используют в производстве заливных мясных и рыбных изделий, а также желированных кормов для домашних животных.
К преимуществам применения PES в производстве мясной нарезки относятся его дешевизна и хорошее (без комкования) диспергирование в рассоле для инъецирования. Следует отметить некоторые различия в свойствах PES и традиционных экстрактов каррагинана. Маленькие частицы PES не набухают в рассоле, и поэтому их внедрение меньше повреждают мышечные ткани мяса [10]. Целлюлозная сетка PES снижает скорость гидратации при нагревании, и растворы становятся вязкими лишь после продолжительного нагревания или воздействия высоких температур. Присутствие целлюлозы уменьшает прочность и увеличивает хрупкость готового геля. Диспергированные частицы целлюлозы делают продукт мутным, так что пятна геля в мясе становятся не видны. Таким образом, рассолы для инъецирования мяса могут включать и каррагинан, и PES; их соотношение определяется требованиями к внешнему виду, а также необходимостью оптимизации технологических свойств и цены.
В десертных гелях на водной основе, глазурях, мясной нарезке, изделиях из мяса птицы, в консервированном мясе, кормах для домашних животных и других прочных пищевых гелях используют смеси каппа-каррагинана и КРД с синергическими свойствами. Гели из таких смесей характеризуются повышенной прочностью, коге- зивной и эластичной структурой, они устойчивы к синерезису и относительно недороги. Подобные смеси дают высокую вязкость при повышенных температурах, что позволяет лучше сохранять в продукте мясной сок и уменьшает разделение эмульсии и разбрызгивание в процессе розлива или заполнения тары. Наибольшее количество нерастворимых в кислотах веществ в смеси с КРД используется в производстве желированных кормов для домашних животных, а в смеси с гуаровой камедью — в производстве подливок.
Синергические смеси каппа-каррагинана и конжаковой камеди применяются в настоящее время реже. В основном это обусловлено тем, что очищенная конжаковая камедь стала доступна не так давно, однако эти смеси уже используются в производстве сурими и десертных гелей на водной основе, а также кормов для домашних животных с хорошими перспективами дальнешего распространения.
Обратимые гели на основе разбавленного йота-каррагинана стабилизируют суспензии овощей и приправ в дрессингах для салатов типа винегретов. Каррагинан диспергируют в воде комнатной температуры, получая вязкий раствор, после чего добавляют хлорид натрия, повышающий температуру затвердевания каррагинана. Раствор переводят в обратимый гель с четким пределом текучести, очень эффективно стабилизирующий суспензии. Рецептура 5.3 подобного дрессинга приведена ниже.
Рецептура 5.3.
Салатный дрессинг для винегретов
Ингредиенты | Содержание, % |
7%-й спиртовой уксус | 12,50 |
Сахар | 9,50 |
Соль | 3,20 |
Йота-каррагинан | 0,30 |
Ксантановая камедь | 0,15 |
Измельченные пряности | 1,00 |
Краситель и консервант | По необходимости |
Вода | До 100,00 |
Всего | 100,00 |
Стабилизирующие свойства такого геля используют также в производстве соевого молока и стерилизованных молочных напитков. При высоких концентрациях каррагинана образуются мягкие эластичные гели, хорошо подходящие для заливок мясных консервов, производства кормов для домашних животных и зубных паст.
В процессе осветления пива и вин протекают реакции каррагинана с белками. Крупные частицы каппа-каррагинана или PES взаимодействуют с образующимися при пастеризации белковыми материалами и небольшими белковыми фрагментами. При этом образуются агрегаты, которые легко отфильтровываются, позволяя удалять муть из пива и вина. Некоторые продукты на водной основе, при изготовлении которых используется каррагинан, приведены в табл. 5.3.
Таблица 5.3
Применение каррагинана в продуктах на водной основе
5.7.2. Применение каррагинанов в молочных и белковых продуктах
Одним из продуктов, в состав которого входит каррагинан из растущих у берегов Ирландии водорослей C. crispus является молочный пудинг, который приготавливают путем кипячения водорослей в молоке с последующим охлаждением до состояния геля. В настоящее время каррагинаны широко используют во всем мире для получения сухих смесей и готовых к употреблению фланов, сливочных десертов и муссов. В этих продуктах проявляются свойства каррагинана как загустителя и ге- леобразователя, причем можно получать самую разную текстуру — от прочных гелей сливочной карамели до мягких гелей готовых к употреблению десертов, густых кремов, пудингов и сливочных десертов.
В очень малых количествах (100-200 мг/кг) каррагинаны применяют для предотвращения отделения сыворотки в самых разных молочных продуктах, в том числе молочных коктейлях, мороженом, шоколадном молоке, а также в пастеризованных или стерилизованных сливках. В этих продуктах каррагинан взаимодействует с молочными белками, образуя своего рода сетку, поддерживающую твердые частицы (например, какао-порошка в шоколадном молоке и нерастворимых солей кальция в обогащенных кальцием напитках) во взвешенном состоянии. Эта сетка предотвращает взаимодействие «белок-белок» и, следовательно, образование агрегатов при хранении, отделение сыворотки из жидких продуктов и растрескивание мороженого. Типовая рецептура смеси для мороженого приведена ниже (рецептура 5.4).
Рецептура 5.4.
Состав типовой смеси для мороженого
Ингредиенты | Содержание, % |
Молочный жир | 8,00-10,00 |
СОМО | 11,10-10,80 |
Сахар | 10,00 |
СВ кукурузного сиропа | 3,50 |
Каррагинан | 0,015-0,025 |
Прочие гидроколлоиды (гуаровая камедь, | |
КРД, КМЦ, МКЦ, ксантановая камедь, | 0,10-0,20 |
альгинат натрия) | |
Эмульгатор (глицерил моностеарат, ГМС) | 0,20-0,50 |
Ванильный ароматизатор | По необходимости |
Вода | До 100,00 |
Всего | 100,00 |
Всего СВ | 33,3-35,0 |
Взаимодействие белков с каррагинаном и гелеобразующие свойства последнего используются также в производстве плавленых сыров, которые получают путем внесения солей-плавителей или эмульгаторов в сырную смесь. Присутствие этих солей позволяет контролировать температуру плавления, поддерживать твердость и целостность продукта, «ощущение во рту» и получать удобные для нарезки сырные блоки. В таких изделиях содержание сыра можно уменьшить, заменив его на гель, содержащий 0,5-3% каррагинана. Благодаря этому получается продукт с отличными органолептическими свойствами, хорошо плавящийся и пригодный для нарезки.
В кисломолочных продуктах, в частности мягких сырах и йогуртах, каррагинан как стабилизатор обычно неэффективен. В кислых средах увеличивается электростатическое взаимодействие между белками и каррагинаном с образованием нестабильных агрегатов, которые выпадают в осадок. Такого агрегирования, однако, можно избежать, используя смеси каррагинана с галактоманнанами, позволяющие получать однородный продукт кремообразной консистенции.
Добавки каррагинана в соевые напитки стабилизируют суспензию нератворимых частиц и способствуют получению высококачественного готового напитка. Подобная стабилизация увеличивает срок хранения замороженных продуктов и продуктов в асептической упаковке при комнатной температуре. Кроме того, каррагинан улучшает стабильность эмульсии, уменьшая ее расслоение. Таким образом, в присутствии каррагинана улучшается общая стабильность и органолептические свойства напитков на основе соевого молока. Тип и концентрация каррагинана зависят от качества соевых белков, то есть от использования свежего соевого молока или соевого концентрата.
Некоторые молочные продукты, в производстве которых используются свойства карагинана, приведены в табл. 5.4
Таблица 5.4
Использование каррагинана в белковых продуктах
5.7.3. Краткое резюме
В настоящее время около 70-80% всего каррагинана применяются в пищевой промышленности. Потребитель желает получить высококачественные пищевые продукты, стабильные в замороженном состоянии и при комнатной температуре в всего срока годности и с хорошим внешним видом, воспринимая внешние дефекты как признаки порчи или некачественной переработки. Уникальные свойства каррагинанов способствуют улучшению стабильности традиционных пищевых продуктов и применяются в разработке новых продуктов уже долгие годы.