Полисахариды в пищевых добавках
Изменение «политики» производства продуктов питания, а именно уменьшение синтетических компонентов в готовой продукции вынуждает производителей искать и находить новые ингредиенты. Один из источников полезных добавок — бурые и красные водоросли, богатые уникальным гидроколлоидным альгинатом натрия. Биокомпонент используется в фармакологии, косметологии, незаменим в пищевой промышленности.
Особенность биодобавки: она не только упрощает технологии производства, способствуя длительному хранению и удешевлению выпускаемых продуктов. Альгинат натрия даже при термообработке сохраняет лечебные свойства и полезен для человеческого организма. Сегодня природные полисахариды востребованы в качестве загустителей и стабилизаторов. Благодаря нейтральным вкусу и запаху ингредиенты могут использоваться в любой рецептуре.
ГК «СОЮЗСНАБ», учитывая интерес потребителей к здоровой пище и востребованность натуральных добавок у производителей, предлагает биодобавки Агар Denagar. Создать оригинальные рецептуры желейных десертов, мороженого, зефира и суфле со стабилизаторами нового поколения легче и выгоднее. Продукция соответствует требованиям СанПиН, не содержит синтетических и токсичных компонентов в составе.
Технология производства биодобавки Е401
Альгинат натрия не новинка для химиков. Подобное соединение из водорослей выделяли еще в 19 веке. Открытие сделали британцы, обратив внимание на стабилизирующие свойства засушенных красных и бурых водорослей, которые добавляли к гарниру в качестве полезной, но безвкусной добавки (т.н. морской капусты). Сегодня производство уникальной биодобавки приобрело промышленные масштабы — выпускается до 25 тонн продукта ежегодно.
Добавка, которая используется в промышленности, выглядит как белый или светло-коричневый порошок. Чтобы получить такую форму, сухие или свежие ламинарии или фукусы очищают от ненужных примесей, измельчают и «пропускают» через реактор, обрабатывая раствором щелочей. В результате процесса в осадок выпадает альгиновая кислота. Полученный осадок осаждают этанолом, сушат и отправляют на «мельницу», где пленка превращается в порошок.
Несмотря на то, что в России есть ряд морских побережий, пригодных для промышленного выращивания водорослей, в производстве пищевых продуктов обычно используется импортное сырье. 97% агаров в РФ поступают из Вьетнама, Китая, Нидерландов, Кореи и Германии.
Польза и вред альгиновой кислоты для организма человека
Специфика бурых и красных водорослей, а именно сохранение витаминов и минералов при обработке высокими температурами — причина для разнообразного применения продукта. Натуральный полисахарид полностью усваивается организмом и:
- препятствует излишней выработке желудочного сока: защищает внутренние органы от кислот, которые образуются в процессе пищеварения, снижает риск развития гастрита и панкреатита;
- способствует ранозаживлению, даже если язвы внутренние (эрозии тканей или язва желудка);
- улучшает аппетит, причем не замедляя обменные процессы, что уменьшает риск отложения лишних килограммов на талии и боках;
- усиливает иммунную систему: альгинат натрия «помогает» усвоиться другим макроэлементам, витаминам и питательным веществам, соответственно, стабилизирует работу систем жизнедеятельности и упрощает защитные задачи иммунитета.
Альгинаты — отличные антиоксиданты. Японские ученые в 2000 году доказали, что ежедневный прием добавки (как в виде БАДа, так и в готовой пищевой продукции) способствует выведению канцерогенов, тяжелых металлов и радионуклидов. Также натуральный стабилизатор подавляет образование злокачественных опухолей и «тормозит» выработку аллергенов.
Научные исследования подтвердили безопасность альгината натрия для человеческого организма, что стало основанием для популяризации компонента в качестве пищевой добавки Е401. Рекомендуемая суточная доза для человека, установленная ФАО/ВОЗ — 30-50 мг/кг массы тела.
Можно ли считать выводы о безопасности Е410 достоверными? Да, на 100%. Биодобавки из водорослей в различных видах используются более столетия, их неоднократно исследовали ученые, на заключениях которых и основаны данные о пользе агаров.
Е 401 одобрена ВОЗ, входит в список рекомендаций Фармакопеи (США), разрешена к использованию Росздравом.
Где используется биодобавка
Поскольку промышленный синтез альгината натрия практически не сказывается на полезных свойствах, заложенных в водоросли природой, его применение практически не ограничено. Лекарственные качества добавки — важная часть фармакологической продукции. Свойства загустителя и стабилизатора незаменимы в косметологии и пищепроме.
Использование в фармацевтике
В медицине важны антиоксидантные и ранозаживляющие свойства агаров. 70% фармацевтической продукции с альгинатами — это витаминные комплексы и препараты для борьбы с негативным влиянием внешней среды (добавка выводит ртуть, свинец, токсичные соединения). 30% лекарств с этим ингредиентом — препараты от заболеваний ЖКТ и противоаллергенные средства. Еще одно уникальное свойство солей альгиновой кислоты — способность впитывать жидкость в 300 раз превышающей по объему количество Е401 — сделало биокомпонент незаменимым при изготовлении препаратов для похудения.
Полисахарид используют для производства таблеток, мазей, гелей, жидких и сиропообразных медикаментов.
Альгинат в косметологии
В этой сфере «выжимки» из «волшебных» водорослей совершили настоящий прорыв. Помимо способности насыщать кожу полезными питательными веществами альгинат натрия способствует омоложению и все чаще применяется в anti age косметике. Природное содержание в водорослях гиалуроновой кислоты — основного компонента для естественной «подтяжки» постаревшей кожи — при производстве Е401 сохраняется практически в полном объеме (до 95%). Поэтому добавка незаменима для приготовления масок от морщин. Также альгинат натрия используется в бальзамах, шампунях, кремах, дезодорантах, лосьонах благодаря следующим свойствам:
- нормализует кровообращение, очищает кровь и, как следствие, «убирает» отеки и следы усталости с кожи;
- освежает цвет лица;
- сужает поры и улучшает обменные процессы в сальных железах;
- «выравнивает» кожу после акне и осветляет пигментные пятна;
- снимает воспаление;
- увлажняет сухую и тонизирует жирную и комбинированнуюкожу;
- снимает усталость и отеки, а также стимулирует кровообращение.
У продукции с Е401 нет «специализации». Биодобавка из водорослей одинаково полезна для кожи головы, лица и тела. Универсальность — одно из важнейших качеств добавки, что и обеспечивает ее востребованность в косметологии. Дополнительный плюс компонента — отсутствие цвета и запаха. То есть при добавлении альгината натрия косметика, парфюмерия и гигиенические средства сохраняют свой неповторимый аромат и консистенцию.
Преимущества использования новой биодобавки в пищепроме
Здоровая, безопасная для человека пища — тенденция последних десятилетий. И отказываться от правильного питания потребитель не намерен. Тем более, что стоимость еды с натуральными компонентами сегодня ненамного выше, чем товары с «химией». Если с покупателями все ясно — они получают пищевую продукцию безопасных ингредиентов, то какую же пользу Е401 приносит производителям? Выводы экспертов ГК «СОЮЗСНАБ», подтвержденные мнением российских промышленников, доказывают следующие выгоды применения добавки:
- Экономичность. Благодаря высоким стабилизирующим свойствам ингредиента можно получать прочный и прозрачный студень с минимальными затратами добавки.
- Простота применения. Компонент растворяется в горячей воде. При температуре +17-85° C сохраняет хорошую вязкость.
- Скорость набухания (около 20 минут) — возможность оптимизировать производственные процессы.
- Универсальность. Из ассортимента ГК «СОЮЗСНАБ» можно выбрать агары для любых технологических процессов производства.
- Низкая температура гелеобразования. Агар Denagar оптимален для пищевых предприятий, где существует проблема преджелирования сырья или есть необходимость придерживаться низкого температурного режима.
Качество продукции контролируется по шести физико-химическим и органолептическим показателям, что гарантирует ее стабильность.
Использование Е401: в каких отраслях пищевой промышленности целесообразно применение добавки
Свойства Е401 к быстрой растворимости, термостабильности, низкой температуре желирования сделали полисахарид востребованным в различных областях пищевой промышленности. Добавка используется для производства:
- всех желейных изделий (пастилы, мармелада, зефира, ягодных и фруктовых муссов);
- альгинатной икры (бюджетный «имитатор» красной и черной икры);
- соусов и заправок;
- осветления соков;
- мороженого (в качестве добавки к топингам);
- кондитерских изделиях (для стабилизации и загущения кремов);
- мясных, рыбных полуфабрикатов;
- плавленых сырков и творожной продукции;
- колбасных и фаршевых продуктов;
- хлебобулочных изделий.
Проведенные исследования доказали, что хлеб с Е401 обладает лечебными свойствами. Он способствует выведению токсинов (в том числе и образовавшихся в результате онкологии), нормализует пищеварения и улучшает работу печени.
Е401 настолько безопасен, что рекомендован в качестве добавки в детское питание. Продукты с альгинатом натрия применяются для лечебной пищи (через зонд) или для безопасной для организма диеты после перенесенных заболеваний пищеварительной системы.
Рекомендации по применению
Добавка «не привередлива» к растворителям и температурам, необходимым для соблюдения технологии производства. Чтобы получить однородное прочное желе, достаточно растворить порошкообразную массу в бульоне, сиропе, соке, воде или другой жидкости, указанной в рецептуре. Пропорции: одна чайная ложка Е401 на стакан «растворителя». Раствору необходимо 20-25 минут, чтобы набухнуть.
Жидкость с агаром для получения стабильной массы нагревают до 100°С. Во время разогревания раствор необходимо помешивать, чтобы избежать образования комков. Полученный продукт остужают до 30 °С. Прозрачный и безвкусный гель готов.
Особенность: гелеобразную массу при необходимости можно охладить, заново разогреть и растопить. Первоначальные свойства от температурных колебаний не исчезают.
Альгинат натрия как природный безопасный краситель
Помимо линейки Агар Denagar ГК «СОЮЗСНАБ» предлагает безопасный пищевой краситель Algogel 3001. Какие проблемы решает инновационная биодобавка? Позволяет сохранять качества и привлекательный внешний вид мяса и рыбы при длительном хранении. Раньше добавки (фосфат и каррагинан) вводились путем инъекцинирования, что со временем приводило к появлению «солевого ожога», размягчению текстуры готовой продукции. Использование Algogel 3001 исключает подобную «неприятность» и упрощает промышленное производство пищевой продукции.
Дозировка и хранение
Добавка экономична. Для получения прочной желеобразной массы достаточно 0,05–0,15 г/кг сырья для замешивания. Упаковка — бумажные мешки с вкладышем из полиэтилена, который препятствует отсыреванию порошка. Альгинат натрия в нераспечатанной упаковке при температуре ниже+25° С и влажности не выше 65% может храниться 12 месяцев.
Контактная информация
Получить детальные сведения о продукте, или консультацию технолога можно, обратившись в ГК «СОЮЗСНАБ» по ссылке. Холдинг является надежным поставщиком безопасных пищевых добавок, поэтому предоставляет гарантии качества товара. Убедиться в соответствии добавки в заявленных характеристиках можно, заказав бесплатные образцы для тестирования Е401.
Коммерческие препараты этой подгруппы пищевых добавок объединяют полисахариды, выделяемые из красных и бурых морских водорослей. В пищевой промышленности широко используются альгинаты, каррагинаны и агароиды.
Альгиновая кислота (Е400) и ее соли (Е401-Е405) относятся к полисахаридам бурых морских водорослей родов Laminaria и Macrocystis (от лат. alga — водоросль), которые построены из остатков в-D-маннуроновой б-L-гулуроновой кислот, находящихся в пиранозной форме и связанных в линейные цепи (1,4)-гликозидными связями.
Технологический процесс получения альгинатов основан на щелочной экстракции разбавленными растворами соды или щелочей в виде хорошо растворимых натриевых или калиевых солей. При подкислении экстракта из раствора выделяют собственно альгиновые кислоты, которые в связи с их ограниченной стабильностью, как правило, переводят в различные солевые формы. Статус пищевых добавок, наряду с альгиновой кислотой, имеют 5 альгинатов.
Растворимость этих добавок в воде зависит от природы катиона в мономерных остатках, формирующих молекулы рассматриваемых гетерогликанов. Свободные альгиновые кислоты плохо растворимы в холодной воде, но набухают в ней, связывая 200-300 — кратное количество воды, однако растворимы в горячей воде и в растворах щелочей, образуя при подкислении гели. Натриевые и калиевые соли альгиновых кислот легко растворимы в воде с образованием высоковязких растворов. Соли с двухвалентными катионами образуют гели или нерастворимые альгинаты.
Вязкость растворов альгинатов связана с длиной полимерной молекулы альгината, в связи, с чем коммерческие препараты имеют, как правило, определенную молекулярную массу. В этом случае вязкость растворов изменяется пропорционально концентрации добавки. При низких концентрациях повышение вязкости может быть достигнуто путем введения небольшого количества ионов кальция, которые, связывая молекулы, приводят фактически к повышению молекулярной массы и, как следствие, к повышению вязкости. Превышение дозировки ионов кальция может привести к гелеобразованию.
Образование гелевой структуры в растворах альгинатов происходит с участием ионов бивалентного кальция путем взаимодействия их молекул между собой в зонах кристалличности. В связи с этим гелеобразующая способность и прочность гелей непосредственно связаны с количеством и длиной зон кристалличности.
Агар (агар-агар) Е406 — смесь полисахаридов агарозы и агаропектина. Основная фракция агарозы — линейный полисахарид, построенный из чередующихся остатков в-D-галактопиранозы и 3,6-ангидро-б-L-галактопиранозы, связанных попеременно в-(1,4)- и б-(1,3)-связями. Агаропектин — смесь полисахаридов сложного строения, содержащая глюкуроновую кислоту и эфирносвязанную серную кислоту.
Агар-агар получают из красных морских водорослей (Gracilaria, Gelidium,Ahnfeltia),произрастающих в Белом море, Тихом и Атлантическом океанах. В зависимости от вида водорослей состав выделенных полисахаридов может изменяться. Агар незначительно растворяется в холодной воде, но набухает в ней. В горячей воде он образует коллоидный раствор, который при охлаждении дает хороший прочный гель, обладающий стекловидным изломом. У агара этот процесс осуществляется за счет образования двойных спиралей и их ассоциации независимо от содержания катионов, сахара или кислоты. Гелеобразующая способность агара в 10 раз выше, чем у желатина. При нагревании в присутствии кислоты способность к гелеобразованию снижается. Гели стабильны при рН более 4,5 и термообратимы.
Каррагинаны (Е407) объединяют семейство полисахаридов (известное также под названием ирландский мох), содержащихся, наряду с агаром в красных морских водорослях Chondrus Crispis, Eucheuma Species, Gigartina Species и др. По химической природе каррагинаны близки к агароидам и представляют собой неразветвленные сульфатированные гетерогликаны, молекулы которых построены из остатков производных D-галактопиранозы со строгим чередованием б-(1,3)- и в-(1,4)-связей между ними, т. е. из повторяющихся дисахаридных звеньев, включающих остатки в-D-галактопиранозы и 3,6-ангидро-б-D-галактопиранозы. В зависимости от особенностей строения дисахаридных повторяющихся звеньев различают три основных типа каррагинанов, для обозначения которых используют буквы греческого алфавита [1,2,3].
Технологический процесс получения каррагинанов основан на их экстракции горячей водой с последующим выделением из раствора. В промышленности используют два способа выделения:
- а) через гелеобразование в среде с хлоридом калия — для выделения гелеобразующих каррагинанов;
- б) осаждением из спирта — при выделении смеси всех трех типов.
Основные свойства каррагинанов представлены в таблице 9.
Таблица 9. Свойства каррагинатов
Среда | Тип каррагинатов | ||
каппа | иота | лямда | |
Растворимость | |||
Вода, 80 оС | Да | Да | Да |
Вода, 20 оС | Na — соль K-, Ca- и NH4-соли набухают | Na — соль Ca- соль набухает с образованием тиксотропной дисперсии | Да Да |
Молоко, 80 оС | Да | Да | Да |
Молоко, 20 оС | Нет | нет | Загущает |
50%-ный раствор сахара | При нагревании | Нет | Да |
50%-ный раствор соли горячий холодный | Набухает Нет | Набухает Нет | Да Да |
Гелеобразование | |||
Прочные гели | С ионами К | С ионами Са | Нет |
Текстура геля | Хрупкий | Эластичный | — |
Синерезис | Да | Нет | Нет |
Стабильность при замораживании/оттаивании | Нет | Да | Да |
Взаимодействие с белками молока | Хрупкий гель | Эластичный гель | Слабый гель |
Стабильность гелей в кислой среде | Устойчив выше рН 3,8 | Устойчив выше рН 3,8 | Не применяется |
Из таблицы видно, что все три вида каррагинанов растворимы в горячей воде, а в виде натриевых солей они растворимы и в холодной воде с образованием вязких растворов. к- и ф-каррагинаны являются гелеобразователями, а л-тип — загустителем. Растворы гелеобразующих каррагинанов становятся твердыми и образуют гели при температуре ниже 49 — 55оС. Эти гели устойчивы при комнатной температуре, но могут быть вновь расплавлены при нагревании до температуры, превышающей температуру гелеобразования на 5 — 10 оС . При охлаждении такого расплава вновь образуется гель.
Ксантановая камедь или камедь кукурузного сахара (Е415) представляет собой смесь полисахаридов, образующихся как вторичные метаболиты при аэробной ферментации сахаров (например, кукурузного сиропа) бактериями Xanthomonas campestris. По химической природе это гетерополисахарид с молекулярной массой от одного до нескольких миллионов, молекулы которого формируются из трех типов моносахаридов: (в-D-глюкозы, б-D-маннозы и б-D-глюкуроновой кислоты при их соотношении 2:2:1.
СТАЙЛАБ предлагает тест-системы для анализа полисахаридов в пищевом сырье и готовой продукции с использованием ферментативных и колориметрических методов.
Полисахариды – это макромолекулы, состоящие из остатков моносахаридов. Они присутствуют во всех живых организмах, в том числе, у бактерий. Полисахариды могут служить запасом питательных веществ, как крахмал, инулин и гликоген. Некоторые из них, к примеру, целлюлоза и хитин, обладают структурной и защитной функциями: они формируют клеточные стенки. Полисахариды присутствуют в слизях, которые предотвращают высыхание тканей и клеток, и, зачастую, обладают неприятным вкусом или содержат ядовитые вещества, что защищает растения и животных от хищников. Некоторые полисахариды являются антигенами – они способны вызывать иммунный ответ. Это используется в медицине: многие вакцины содержат именно полисахариды. Кроме того, это позволяет определять такие полисахариды методом иммуноферментного анализа.
Свойства полисахаридов зависят от того, какие моносахариды они содержат, один это моносахарид или несколько разных, от присутствия дополнительных радикалов, а также от пространственного строения молекул. Так, крахмал, гликоген и целлюлоза представляют собой полимеризованную глюкозу. Однако крахмал и гликоген состоят из α-глюкозы (являются α-глюканами), а целлюлоза – из β-глюкозы (β-глюкан), которые отличаются расположением одной из гидроксильных групп. Это различие обуславливает возможность использовать крахмал и гликоген в качестве запаса энергии. Расщепить целлюлозу значительно сложнее; на это способны только некоторые бактерии. Целлюлоза формирует клеточную стенку растительных клеток. В промышленности ее используют для изготовления тканей, бумаги, искусственного волокна, пластмасс, лаков и др. Подобными же свойствами обладает хитин – азотсодержащий полисахарид, основа клеточной стенки грибов и экзоскелета насекомых. Хитин не растворяется ни в воде, ни в серной кислоте. Из хитина производят хитозан, который затем используют в качестве кормовой добавки, а также в пищевой и косметической промышленностях и в медицине.
Для пищевой промышленности наибольшее значение имеют крахмал, гликоген, инулин, пектины и некоторые бета-глюканы. Гликоген – основной запасающий углевод животных, который также присутствует в грибах. У животных гликоген образуется из глюкозы в печени и запасается в ней и в мышцах. При необходимости быстро получить энергию гликоген гидролизуется до глюкозы. Гликоген в мышцах используется преимущественно ими же. При гидролизе гликогена печени образовавшаяся глюкоза поступает в кровь и доступна всем органам и тканям. Содержание гликогена в мясе – один из показателей, позволяющих определить видовую принадлежность животного, а также оценить, не было ли оно истощено или больно. Кроме того, гликоген и продукты его гидролиза влияют на качество мяса и мясной продукции, в особенности, колбас.
Крахмал – это смесь двух полисахаридов – амилопектина и амилозы. Это основной запасной углевод у растений. Особенно велико его содержание в картофеле и других корнеплодах, злаках, бобовых. При гидролизе под действием ферментов крахмал распадается на декстраны – короткие полимеры глюкозы, а затем на молекулы глюкозы. Крахмал используют для изготовления киселей и соусов. Он присутствует в хлебобулочных изделиях, продуктах из картофеля, кашах и других блюдах. Кроме того, в пищевой промышленности используют модифицированные крахмалы – набухающий, желирующий, окисленный и ацетилинированный. Они обладают различной способностью к набуханию, желированию, пленкообразованию и влияют на физические свойства продукцию. Помимо пищевой промышленности, крахмал используют для обработки тканей, при производстве бумаги, для изготовления обойного клейстера. В медицине крахмал применяют в качестве наполнителя для лекарств, а также как присыпку. В Российской Федерации и странах Таможенного Союза действуют ограничение на содержание модифицированных крахмалов в продуктах питания. Кроме того, анализ содержания крахмала позволяет выявить фальсификацию пищевых продуктов.
Инулин представляет собой полимер фруктозы, или фруктан. Он используется растениями в качестве запасающего вещества. Особенно высоко его содержание в корнях лопуха и одуванчика, а также в топинамбуре, агаве и цикории. Из инулина получают фруктозу, его используют в качестве пребиотика. Кроме того, он обладает сладковатым вкусом. В Российской Федерации и странах Таможенного Союза действуют «Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)», согласно которым верхний допустимый уровень потребления инулина составляет 8 г в сутки.
Пектины – еще одна группа полисахаридов, присутствующая в растениях. Большая их часть является полимерами галактуроновой кислоты, которая получается при окислении галактозы. Пектины содержатся во фруктах, корнеплодах, а также в растительных слизях и камедях. Пектины хорошо впитывают и удерживают воду, предотвращая обезвоживание растений. Эти вещества используют в пищевой промышленности в качестве загустителей, а также в медицине – как энтеросорбенты, для изготовления капсул для лекарств и в других целях. Подобным же образом применяют каррагинаны – сульфатные полисахариды, присутствующие в красных водорослях, а также агар-агар – смесь агаропектина и амилозы, содержащийся в красных и бурых водорослях.
Бета-глюканы – это группа полисахаридов, присутствующих в клеточных стенках растений, грибов и бактерий. Они обладают различным влиянием на организм человека. К примеру, β-глюканы овса снижают содержание насыщенных жиров в крови, что, в свою очередь, снижает и риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Однако присутствие большого количества бета-глюканов в пивном сусле значительно повышает его вязкость и затрудняют фильтрование. Именно эти вещества обуславливают помутнение пива. Анализ бета-глюканов в солоде позволяет определить его качество и необходимость применения ферментов для расщепления этих веществ.