XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Актуальность темы. Развитие цивилизации сопровождается увеличением загрязнения окружающей среды. В связи с этим пища в развитом обществе должна соответствовать более строгим требованиям, т.е. быть не только полноценной (содержать все необходимые нутриенты), привлекательной и вкусной, но и "здоровой", что, кроме ее экологической чистоты, предполагает присутствие диетических, а также врачебно-профилактических свойств. Решение данной проблемы современная пищевая технология связывает с созданием комбинированных товаров питания, соответствующих всем традиционным и не так давно сформировавшимся требованиям к пищи.

Почти все комбинированные продукты, наиболее типичными представителями которых являются изделия масложировой и кондитерской отраслей промышленности, несмотря на исключительное разнообразие химической природы и состава компонентов, представляют собой сложные системы с одной внутренней структурой, а также общими физико-химическими свойствами. Создание необходимых структур и свойств возможно только при использовании пищевых добавок с различными технологическими функциям и, наиболее важными из которых являются функции, связанные с регулированием консистенции (эмульгаторы, стабилизаторы, загустители, гелеобразователи).

Эмульгаторы - поверхностно-активные вещества, способные понижать поверхностную энергию на границе раздела фаз с образованием стабильных дисперсных систем, состоящих из внутренней дисперсной фазы, а также внешней непрерывной дисперсионной среды.

В последние годы в пищевой промышленности особый интерес уделяется разработке товаров эмульсионного вида. Это связано, в основном, с возможностью создания обширного ассортимента комбинированных продуктов питания на базе компонентов природного происхождения, что дает возможность приобрести пищевые композиции заданного состава, а также свойств, характеризующихся значительной степенью сбалансированности всех питательных элементов и высокой физиологической ценностью.

В качестве первых пищевых эмульгаторов применялись натуральные материалы, в частности камеди, сапонины, лецитин и др. И, несмотря на то, что часть из них сохранили свою известность, наиболее обширно в пищевой промышленности применяются сейчас синтетические эмульгаторы или продукты химической модификации природных элементов, промышленное изготовление которых стало развиваться в двадцатые годы XX века.

На сегодняшний день существуют такие виды эмульгаторов:

гидроколлоиды животного и растительного происхождения (желатин, ланолин, агар, пектин, лецитин и т. д.);

ПАВ (неионогенные, анионные, амфотерные, катионные и прочие);

синтетические и полусинтетические полимеры (метилцеллюлоза, карбол и др

Свойства и функции эмульгаторов

Единым свойством, объединяющим эмульгаторы и отличающим их от пищевых добавок иных классов, считается поверхностная активность, присущая органическим молекулам дифильной структуры с ярко выраженными гидрофильной и гидрофобной частями.

Молекулы основных эмульгаторов пищевого направления обладают одинаковой лиофобной (липофильной) частью, представленной ацилами высших жирных кислот, и различаются природой (строением) гидрофильной части молекул.

В зависимости от особенностей состава, а также свойств пищевой системы, в которую преднамеренно включается эмульгатор, его поверхностная активность способна проявляться в разных технологических изменениях.

Таблица 1 - Некоторые характеристики пищевых эмульгаторов

Липофильная(гидрофобная) доля дифильных молекул всех упомянутых таблице добавок обладает одинаковой химической природой, а также сформирована ацилами высших жирных кислот.

Основные структурные различия, обусловливающие отличия поверхностно-активных свойств, связаны с особенностями химической структуры гидрофильной (липофобной) доли молекул, представленных ПАВ, отражающиеся в значениях гидрофильно-липофильного баланса.

Основные технологические функции эмульгаторов в пищевых системах

Основные технологические функции эмульгаторов, обусловливающие их применение, сводятся к следующим действиям:

диспергирование, в частности эмульгирование и пенообразование;

солюбилизация;

комплексообразование с крахмалом,

взаимодействие с белками;

изменение вязкости;

модификация кристаллов,

смачивание и смазывание.

1 Диспергирование, в частности эмульгирование и пенообразование. ПАВ способны уменьшать поверхностную энергию на границе раздела фаз с образованием стабильных дисперсных систем. Результативность стабилизации водных пен свойственна эмульгаторам, включающих цепи предельных жирных кислот, поэтому их можно применять в качестве пенообразователей.

Эмульгаторы, включающие цепи непредельных жирных кислот, выражают свойства пеногасителей.

ПАВ используются в качестве пенообразователей в технологиях разных инстант – продуктов (продуктов быстрого приготовления) и взбивных масс, а в качестве пеногасителей - в технологиях кисло-молочных товаров и при промышленной переработке яиц.

2 Солюбилизация. Внедрение ПАВ в водянистые дисперсные системы улучшает способность образования прозрачных растворов, что считается принципиальным для различных жидких пищевых продуктов, содержащих красители и ароматизаторы.

3 Комплексообразование с крахмалом. Большая часть эмульгаторов, молекулы которых включают ацилы высших жирных кислот, способны к формированию комплексов с растворимой амилозной фракцией крахмала. Подобное взаимодействие считается важным для замедления процесса очерствения хлеба и хлебобулочных изделий, а также с целью уменьшения клейкости продуктов, которые основаны на восстановлении влажности крахмала.

Комплексное влияние на крахмал с целью уменьшения комкования, усовершенствования однородности и консистенции сопровождается изменением текстуры таких товаров, как макароны, мучные и хлебобулочные кондитерские изделия.

4 Взаимодействие с белками. Эмульгаторы, обладающие ионной природой, могут взаимодействовать с белками, что способствует улучшению структурных качеств пищевых продуктов.

К примеру, в хлебе ПАВ способны формировать с пшеничным глютеном комплексы, которые приводят к увеличению эластичности белков и, как результат, к повышению объема хлеба.

5 Изменение вязкости. Отдельные эмульгаторы при добавлении в пищевые системы, которые включают в себя кристаллы сахара, диспергированные в жире, способны уменьшать вязкость системы, адсорбируясь на поверхности частиц гидрофильной природы с образованием гидрофобных оболочек. Гидрофобизация поверхности приводит к увеличению сродства природы элементов дисперсной фазы к дисперсионной среде, что выражается в изменении реологических качеств пищевой системы. Данная технологическая функция ПАВ применяется, к примеру, для обеспечения текучести шоколадной массы в расплавленном виде.

6 Модификация кристаллов. Определенные эмульгаторы в комбинации с оптимизированными условиями технологического процесса могут оказывать воздействие на модификацию полиморфной формы, размер и скорость роста кристаллов жира в таких продуктах, как маргарины, разнообразные жировые смеси, шоколадные массы и арахисовое масло. Оптимизация объемов кристаллов подобных жиров гарантирует усовершенствование сливочного вкуса, а также других свойств.

Данная функция ПАВ может применяться также в период кристаллообразования при получении сахара и поваренной соли.

7 Смачивание и смазка.  ПАВ являются эффективными смачивающими агентами. Но подбор определенной добавки будет зависеть от вида смачивания либо природы смачиваемой поверхности - восковой, капиллярной, либо поверхности порошков. Функция эмульгатора в данном случае сводится преимущественно к уменьшению межфазного натяжения между жидкостью и поверхностью твердых частиц, что гарантирует наиболее активное и равномерное распределение жидкости по поверхности твердых частиц. Смачивающие агенты применяются в технологических процессах таких пищевых товаров, как десертные консистенции, подсушенные распылением; продукты быстрого приготовления; подсушенные овощи и др.

Такие эмульгаторы, как предельные моно- и диглицериды, владеют способностью предотвращать прилипание определенных пищевых масс к поверхностям пресс-форм, режущих ножей, упаковочных материалов в том числе и к зубам потребителя. Данное качество добавок глицеридной природы применяется в технологии производства карамельных масс, жевательной резинки и конфет.

Заключение

В результате нашего исследования мы приходим к выводу, что в зависимости от особенностей химической природы эмульгатора и специфики пищевой системы, в которую он включается, определенные из представителей данного функционального класса пищевых добавок могут иметь смежные технологические функции, (к примеру, функции стабилизаторов и антиоксидантов одновременно), что делает их применение в пищевых технологияхособенно актуальным и ценным.

Использованная литература:

Электронный УМКД "Физическая и коллоидная химия: учебно-методический комплекс дисциплины для специальностей технологического направления" Боровская Л.В.ФГУП НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР». Москва, 2010.

Нуштаева А.В., Вилкова Н.Г., Твердые стабилизаторы дисперсных систем: свойства и применение // Фундаментальные исследования. 2014. №3. С.64-67.

Исследование термодинамических свойств белково-полисахаридной системы методом дифференциальной сканирующей калориметрии
Бугаец Н.А., Тамова М.Ю., Боровская Л.В., Миронова О.П.
//Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2003. № 5-6 (276-277). С. 112-113.

Транспортировка и хранение скоропортящихся пищевых продуктов
Данилин В.Н., Петрашев В.А., Боровская Л.В.//Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 1996. № 1-2 (230-231). С. 74.

Баранов B.C., Сафонова JI.B. Способ получения майонеза. // Пат.1205878 СССР., А 23 L1/24 / Московский ин-т нар. хоз-ва им.Г.В.Плеханова.- № 3626148., Опубл.28.07.83. - М., 1983.

Методы получения эмульсий и термодинамика их стабилизации
Никанов К.К., Боровская Л.В.//В сборнике: СТУДЕНЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ФОРУМ - 2018 2018.

Ребиндер П.А., Поспелова К.А. Современное представление об устойчивости, образовании и развитии эмульсий и методы их исследования / Эмульсии.- М., изд. иностр. лит-ры, 1950.- С. 11-68.

Электронный учебник физическая химия. Химическая термодинамика. Данилин В.Н., Шурай П.Е., Боровская Л.В. /Краснодар, 2010.

Электронный обучающий модуль по технологии питания. Франко Е.П., Кудряшова Е.Н., Боровская Л.В., Касьянов Г.И., Франко М.В.//Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2010. № 10. С. 118-119.

Использование стабилизаторов в молочной промышленности .Володько С.С., Уварова Г.Е.//В сборнике: СТУДЕНЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ФОРУМ - 2019 Российская Академия Естествознания. 2019. С. 2018010424.

Код для цитирования: Скопировать