Основні представники гідроколоїдів.

До основних представників гідроколоїдів відносять модифіковані крохмалі і целюлози, пектини, полісахариди морських водорослів і деякі інші з’єднання.

Модифіковані крохмалі (Е 1400-Е 1451) – продукти фракціонування, деструкцій і різних модифікацій натівних крохмалів, які являють собою переважно суміш двох фракцій гомоглюканов (полімерів глюкози) лінійного (амілоза) і розгалуженої (амілопектин) будови.

Основні типи модифікацій і видів модифікованих крохмалів.

Типи модифікації	Основні групи	Основні підгрупи
Набухання	Набухаючі крохмалі	Розчинні в холодній воді (інстант – крохмалі): отримані вальцовою сушкою, отримані екструзією. Набухаючі в холодній воді
Деполімеризація	Розщеплюючі крохмалі	Декстрини, крохмаль, оброблений термічно; крохмаль, оброблений кислотою; крохмаль, оброблений лугом; відбілений крохмаль; окислений крохмаль; крохмаль, оброблений ферментами.
Стабілізація	Стабілізуючі крохмалі	З складним ефірним зв’язком: ацетиловані, фосфатні. З простими ефірними зв’язками: оксиалкільні.
Поперечне зшивання полімерних ланцюгів	Зшиті крохмалі	Крохмалі, зшиті хлорокисью фосфору. Крохмалі, зшиті епіхлоргідрином. Крохмалі, зшиті адипіновою кислотою.

Набухання являє собою фізичний спосіб обробки суспензій нативних крохмалів в воді (отримання інстант - крохмалів) чи в спирті (отримання набухаючих крохмалів), в основі якого лежить утворення крохмальних клейстерів і їх послідуюче швидке висушування. В результаті такої модифікації крохмалі набувають здатність розчинятися чи набухати в холодній воді.

В залежності з міжнародними специфікаціями ця група модифікованих крохмалів не відноситься до харчових добавок і має статус харчових інгредієнтів.

Три інших типа модифікації пов’язані з хімічними перетвореннями молекули крохмалю, в основі яких лежить деструкція чи етерифікація моно – чи біфункціональними реагентами по реакціонним центрам крохмальних молекул.

Основні представники деполімеризації (деструкції) є:

• декстрини (Е 1400) – продукти термічної деструкції нативних крохмалів, які, в залежності від умов теплової обробки, поділяються на білі і жовті;

• крохмалі, оброблені кислотою (Е 1401), лугом (Е 1402) чи ферментними препаратами (Е 1405) – продукти кислотного і ферментативного гідролізу, чи поступового розщеплення з відновлюючого кінця крохмальних молекул під дією лугу;

• відбілені (Е 1403) і окислені (Е 1404) крохмалі – продукти обробки відбілюючими реагентами (Н₂О₂, КMnO₄ і ін.) чи окислювачами (NaClO, KIO₄).

Етерифіковані крохмалі поділяють на дві групи:

• стабілізовані крохмалі (Е 1410, Е 1420, Е 1421, Е 1440, Е 1450, Е 1451) – продукти хімічної модифікації монофункціональними реагентами з утворенням по гідроксильним групам простих (Е 1421, Е 1440) чи складноефірних (Е 1410, Е 1420, Е 1450, Е 1451) зв’язків;

• зшиті крохмалі (Е 1411 – Е 1414, Е 1422, Е 1423, Е 1442, Е 1443) – продукти хімічної модифікації біфункціональними реагентами чи комбінацією моно – і біфункціональних реагентів.

Целюлоза (Е 460) і її похідні (Е 461 – Е 467) – продукти механічної і хімічної модифікації і деполімеризації нативної целюлози.

Більшість хімічно модифікованих целюлоз можуть проявлять в харчових системах, в залежності від технологічної задачі, функції згущувача, стабілізатора чи емульгатора. Метилетилцелюлоза (Е 465), крім перерахованих технологічних функцій, може проявляти властивості піноутворювача.

Харчові добавки целюлозної природи являються нешкідливими, оскільки не піддаються в шлунково – кишковому тракті деструкції і виділяються без змін. Добовий сумарний прийом з їжею всіх похідних целюлози може складати до 25 мг на кілограм маси тіла людини. Їх дозування в харчових продуктах визначаються конкретними технологічними задачами.

Пектини (Е 440) – кислі гетерополісахариди (мол. Маса 30 000 – 100 000), що представляють собою рамногалактуронани (похідні полігалактуронової кислоти).

В промисловості отримують і використовують чотири види пектинів, що відрізняються будовою і зв’язаними з ними властивостями.

Таблиця 1 - Особливості будови різноманітних пектинів

Вид пектину	Характеристики
	За ступінню етерифікації	За молекулярною масою	За наявністю ацетильних груп
Яблучний	Високоетерифікований	Високомолекулярний	Неацетилований
Цитрусовий	Високоетерифікований	Високомолекулярний	Неацетилований
Бурячний	Низькоетерифікований	Низькомолекулярний	Ацетилований
Соняшниковий	Низькоетерифікований	Низькомолекулярний	Ацетилований

Добова потреба амідированих пектинів (Е 440b) регламентується і не повинна перевищувати 25 мг на 1 кг маси тіла.

Розчинність пектинів в воді підвищується з збільшенням ступеня етерифікації їх молекул і з зменшенням молекулярної маси.

Максимальна концентрація водних розчинів пектину, які отримані в умовах інтенсивного перемішування при температурі 60-80 °C, може становити 10%. Розчинність збільшується в присутності цукрів.

Із - за наявності в пектинових молекулах дисоціюючих вільних карбоксильних груп, їх водні розчини мають кислу реакцію рН (близько 3,5).

Гелеутворення в розчинах пектинів залежить як від особливостей будови молекул (молекулярної маси, ступеню етерифікації, характеру розподілення карбоксильних груп), так і від технологічних параметрів – температури, рН середовища і вмісту дегідратуючих речовин.

Комплексоутворююча здатність (утворення циклічних комплексів полівалентних металів) різних пектинів залежить від вмісту вільних карбоксильних груп, тобто ступеню етерифікації пектинових молекул і не залежить від їх молекулярної маси.

Галактоманнани (камеді рожкового дерева – Е 410 і гуара – Е 412) – нейтральні гетероглікани (мол. Маса 80 000 і 250 000).

Розчини галактоманнанов мають високу в’язкість, величина якої залежить від їх концентрації: при низьких концентраціях (до 0,5%) має лінійну залежність, при більш високих – експоненціальну.

Особливістю галактоманнанів являється синергічна взаємодія з іншими полісахаридами, що призводить до формування розчинів підвищеної в’язкості чи гелів різноманітної текстури, які не проявляють схильності до синерезису.

Гуміарабік (Е 414) – глікопротеїд (мол. маса 250 000 – 750 000, в середньому – 460 000), полісахаридні фрагменти складаються з D – галактози, L – арабінози, L – рамнози, D – глюкуронової кислоти в співвідношенні приблизно 3:3:1:1.

Основною відмінністю від більшості інших гідроколоїдів являється здатність утворювати навіть при високих концентраціях розчини низької в’язкості, на яку роблять вплив рН розчину (максимальна при рН 4,5-5,5), присутність електроліту (наприклад, NaCl), що зменшує значення в’язкості, а також температура: тривале нагрівання розчинів гуміарабіки супроводжується денатурацією і осадженням білкової фракції його молекули.

Основна технологічна функція – стабілізація дисперсних систем, в частості, здатність утворювати і стабілізувати прямі емульсії в широкому діапазоні рН.

Альгінати (Е 400-Е 405) – лінійні гетероглікани (мол. маса 200 000 – 600 000), полімерні молекули, яких включають в різній послідовності залишки епімерних β – D – маннуронової і α – L – гулуронової кислот і їх похідних за карбоксильною групою.

Натрієві і калієві солі альгінової кислоти легко розчинні в воді з утворенням високов’язких розчинів. Солі з двох валентними катіонами утворюють гелі чи нерозчинні альгінати.

В’язкість розчинів альгінатів пов’язана з довжиною полімерної молекули (молекулярною масою) і змінюється пропорціонально концентрації добавки в розчині. При низьких концентраціях підвищення в’язкості спостерігається при введенні невеликої кількості іонів кальцію, які зв’язують молекули, що фактично призводять до підвищення молекулярної маси.

Застосування альгінатів в харчових продуктів пов’язано з функціями підвищення в’язкості, гелеутворення, стабілізації дисперсних систем. Альгінат кальцію проявляє також функцію піногасителя.

Застосування людиною альгінових кислот і їх солей може достигати 25 мг на 1 кг маси тіла (в перерахунку на вільну альгінову кислоту).

Каррагінани (Е 407) – полісахариди, які являють собою не розгалужені сульфатировані гетероглікани, молекули яких побудовані з повторюючих дисахаридних ланок.

Основні властивості різних типів каррагінанів розчинні в гарячій воді, а у вигляді натрієвих солей вони розчинні і в холодній з утворення в’язких розчинів. Особливістю властивостей являється синергічна взаємодія з молочним білком.

Функціональні властивості каррагінанов в харчових системах включають водозв’язуючу здатність, здатність стабілізувати емульсії і суспензії, регулювати поточні властивості системи і утворювати стійкі гелі при кімнатній температурі.

Ксантанова камедь(Е 415) – гетерополісахарид (мол. маса 1 000 000 і вище) в склад якого входить три типи моносахаридів. Ксантанова камедь являється згущувачем і при температурах нижче 100°C утворює розчини високої в’язкості, величина якої мало залежить від температури, присутність електролітів (наприклад, NaCl), механічного впливу і стабільна в діапазоні рН від 1 до 13.

Застосування ксантанової камеді в харчових системах пов’язано з функціями згущувача, стабілізатора емульсій, суспензії і пін, а також гелеутворювача тиксотропних, тих які плавляться при 80-90°C гелів в випадках її використання в складі синергічних сумішей з іншими гідроколоїдами.

Основні представники згущувачів:

• гуарова камедь;

• камедь рожкового дерева;

• карбоксиметилцелюлоза;

• альгінат натрію;

• гуміарабік;

• ксантанова камедь.

Основні представники гелеутворювачів:

• пектини;

• карагінани;

• альгінати;

• агар;

• желатин.