XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

На первый взгляд желе не кажется чем то удивительным в нашей повседневной жизни. Сталкиваясь с этим продуктом каждый день, мы понимаем основную технологию приготовления, однако никогда не задавались вопросами о химической стороне вопроса.

Первым делом надо понять, что из себя представляет желе. Желе – пищевой коллоидный раствор (обычно на основе фруктов), в который добавляют желатин (пектин, агар), причём при остывании вся масса получает студенистый вид.

Желе готовится также вываркой желатина из телячьих ног и голов. Фруктовые желе из фруктов и плодов, содержащих много пектина, можно получать и без добавки к ним желатина, так как пектин и сам придаёт сиропу студенистый вид.

Однако желе это не просто сладкий студень, это коллоидный раствор. А если быть точнее это гель.
Гели – структурированные системы, состоящие из высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ. Наличие трёхмерного полимерного каркаса (сетки) сообщает гелям механические свойства твёрдых тел: отсутствие текучести, способность сохранять форму, прочность и способность к деформации (пластичность и упругость). Мы с вами можем заметить, что описание геля можно легко применить к описанию того же желе.

Гели состоят, по крайней мере, из двух компонентов, один из которых образует непрерывную трёхмерную макромолекулярную сетку, выступающую в роли каркаса, пустоты в которой заполнены низкомолекулярным растворителем — дисперсионной средой.

Вещества, способные образовывать макромолекулярную структуру гелей, называются гелеобразователями. К ним относятся как неорганические (диоксид кремния, оксид алюминия), так и органические вещества и их смеси (поливиниловый спирт, полиакриламид, желатина, агар-агар, пектиновые вещества и др.). Однако в дальнейшем мы уделим внимание именно органическим гелеобразователям.

В качестве низкомолекулярной дисперсионной среды — наполнителя геля — выступают в основном вода. Гели с водной дисперсионной средой называются гидрогелями, со спиртовой — алкогелями, с углеводородной — органогелями.

Гели термодинамически неустойчивы: вследствие синерезиса дисперсная система самопроизвольно разрушается с выделением жидкой концентрированной фазы в результате самопроизвольного уплотнения структурной сетки. При удалении низкомолекулярного растворителя (высушивании) гели, обычно, необратимо разрушаются.

Следует упомянуть также о термине «студень», который в настоящее время не используется и заменяеться на термин «гель». Студни — структурированные гомогенные системы, заполненные жидкостью, каркас которых образован молекулами высокомолекулярных соединений.

Теперь мы поговорим о гелеобразующих компонентах, а именно о пектиновых веществах, агар-агаре и желатине, которые чаще всего употребляться в кулинарии.

Пектиновые вещества – полисахариды, образованные остатками главным образом галактуроновой кислоты. Присутствуют во всех высших растениях, особенно во фруктах, и в некоторых водных. Пектины, являясь структурным элементом растительных тканей, способствуют поддержанию в них тургора, повышают засухоустойчивость растений, устойчивость овощей и фруктов при хранении. Используются в пищевой промышленности — в качестве структурообразователей (гелеобразователей), загустителей, а также в медицинской и фармацевтической промышленности — в качестве физиологически активных веществ, также в виде модифицированного пектина. В промышленных масштабах пектиновые вещества получают в основном из яблочных и цитрусовых выжимок, жома сахарной свёклы, корзинок подсолнечника, тыквы.(строение пектина см. в приложении).

Агар-агар – смесь полисахаридов агарозы и агаропектина, получаемая путём экстрагирования из красных и бурых водорослей и образующий в водных растворах плотный гель. Формула (C12H18O9)n. В пищевой промышленности (пищевая добавка Е406) агар-агар применяют как загуститель при производстве супов, соусов, мороженого, мармелада, зефира, жевательных конфет, пастилы, начинок разного рода, суфле, диетических продуктов, шариков для жемчужного чая, джема, конфитюра и так далее.

Желатин – бесцветный или имеющий желтоватый оттенок частично гидролизованный белок коллаген, прозрачная вязкая масса, продукт переработки (денатурации) соединительной ткани животных (коллагена). Желатин применяется в производстве заливных, желе, а также тортов, цукатов, конфет, йогуртов, жевательной резинки и т. п., а также для изготовления клея, фотоматериалов, капсул лекарств и в качестве самостоятельного лекарства.

Как мы видим, на первый взгляд, простое желе имеет за собой сложные химические системы, которые нельзя охватить за один доклад. Коллоидные растворы (один из самых сложных аспектов в химии) встречаться на нашем жизненном пути на каждом шагу.

Приложение

(рис.1)

Формула пектина

(рис.2)

Формула агар-агара