Классификация пищевых добавок полисахарндной природы в зависимости от источников получения

Источник получения	Форма выделения, тип продукта	Основные представители
Высшие растения	Нерастворимая основа Семена Экстракты Экссудаты	Целлюлоза Крахмалы, камеди гуаровая и рожкового дерева Пектины Гуммиарабик, камедь карайи, трагакант
Морские водоросли	Экстракты	Агар, альгинаты, каррагина- ны, фурцеллеран
Микроорганизмы	Продукты ферментации	Ксантаны
Производные растительных полисахаридов	Продукты модификации целлюлозы Продукты модификации крахмалов	Е461-Е469 (см табл. 3.1) Е1400-Е1451 (см. табл. 3 1)

В зависимости от особенностей химического строения загустители и гелеобразователи полисахаридной природы могут быть разделены по различным классификационным признакам (табл. 3.6).

Таблица 3.6

Классификация пищевых добавок полисахаридной природы в зависимости от структуры

Классификационный признак	Характеристика	Основные представители
Строение полимерной цепи	Линейное	Альгинаты, каррагинаны, модифицированные целлюлозы, фурцеллеран, пектины, геллановая камедь
	Разветвленное	Ксантаны, галактоманнаны, гуммиарабик, камеди гхатти, карайи, трагаканта
Природа мономерных остатков	Гомогликаны	Модифицированные целлюлозы и крахмалы
	Гетерогликаны	Альгинаты, каррагинаны, галактоманнаны, фурцеллеран, пектины
	Тригетерогликаны	Ксантаны, камедь карайи, геллановая камедь
	Тетрагетерогликаны	Гуммиарабик
	Пентагетерогликаны	Камеди гхатти, трагаканта
Заряд	Нейтральный	Производные целлюлозы, амилопектины, галактоманнаны
	Анионный (кислотный)	Альгинаты, каррагинаны, пектины, ксантаны, камеди карайи, гхатти и трагаканта, гуммиарабик, фурцеллеран, геллановая камедь

3.1.3.1. Модифицированные крахмалы

В отличие от нативных растительных крахмалов, считающихся пищевыми продуктами, модифицированные крахмалы относятся к пищевым добавкам. В эту группу пищевых добавок входят продукты фракционирования, деструкции и различных модификаций нативных растительных крахмалов, представляющих собой преимущественно смесь двух фракций гомоглюканов (полимеров глюкозы) линейного и разветвленного строения:

Фрагмент молекулы амилозы

Фрагмент молекулы амилопектина

Краткая характеристика основных фракций крахмала приведена в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Краткая характеристика основных фракций крахмала

Характеристика	Амилоза	Амшюпектин
Строение, тип гликозидной связи	Линейное (1,4-α)	Разветвленное (1,4- α) в линейной части; (1,6- α) в точках ветвления
Молекулярная масса Растворимость	До 500 Растворима в горячей воде	1—6 млн Набухает в горячей воде с образованием клейстера
Среднее содержание в крахмале, %	15-20	80-85

Особенности химического строения и свойств этих фракций, а также их соотношение в нативном крахмале, зависящее от вида растительного источника (картофель, рис, кукуруза и т. п.), определяют основное технологическое свойство, которое нативный крахмал проявляет в пищевых системах. Этим свойством является способность крахмала растворяться при нагревании в воде с образованием вязких коллоидных растворов, называемых клейстерами. Однако свойства таких клейстеров часто не соответствуют необходимым требованиям, например, нативные кукурузные крахмалы в процессе тепловой обработки образуют слабые резиноподобные клейстеры и нежелательные гели. Типичным для клейстеров, образованных нативными крахмалами, является также синерезис — необратимый процесс упорядочения структуры геля сжатием сетки с сохранением первоначальной формы и выделением из нее жидкой фазы.

Различные способы обработки (физические, химические, биологические) нативных крахмалов позволяют существенно изменить их строение и свойства, к которым в первую очередь относятся гидрофильность (в частности, способность растворяться в холодной воде), способность к клейстеризации и гелеобразованию, устойчивость к нагреванию и воздействию кислот и т. п.

Реакционноспособные центры в полимерных молекулах крахмалов:

• гидроксильные группы глюкозных структурных единиц, активность которых по отношению к химическим реагентам изменяется в ряду ОН при С₆ > ОН при С₂ > ОН при С₃;

• α -гликозидные связи, соединяющие глюкозные структурные единицы в полимерные цепи;

• концевые остатки D-глюкопираноз, обладающие восстанавливающей способностью.

По изменениям, происходящим в нативных крахмалах, можно выделить четыре основные модификации:

• набухание;

• деполимеризацию;

• стабилизацию (образование производных без поперечного сшивания молекул);

• образование поперечно сшитых полимерных цепей.

Во многих случаях модифицированные крахмалы могут быть одновременно стабилизированными и поперечно сшитыми.

В мировой практике для получения модифицированных пищевых крахмалов разрешены пять видов химической обработки, а также их различные комбинации:

• этерификация уксусным и янтарным ангидридами, смесью ангидридов уксусной и адипиновой кислот, ангидридом октенилянтарной кислоты, фосфорилилхлоридом, триметафосфатом и триполифосфатом натрия, а также однозамещенным ортофосфатом натрия с образованием сложноэфирных производных;

• этерификация окисью пропилена с образованием простых эфиров;

• кислотная модификация хлористо-водородной и серной кислотами с образованием гидролизованных продуктов;

• отбеливание пероксидом водорода, надуксусной кислотой, пер-манганатом калия или гипохлоритом натрия;

• окисление гипохлоритом натрия.

Химическая модификация нативных крахмалов с образованием простых и сложных эфирных связей по свободным гидроксильным группам D-глюкопиранозных остатков позволяет получить два различных типа модифицированных крахмалов: стабилизированные и сшитые.

Стабилизированными являются крахмалы, полученные при взаимодействии с монофункциональными (монореакционноспособными) реагентами, например ангидридами карбоновых кислот и содержащие единичные замещенные гидроксильные группы.

Сшитыми называются модифицированные крахмалы, образованные взаимодействием с бифункциональными реагентами.

Как правило, в коммерческих препаратах модифицированных крахмалов степень замещения (среднее число замещенных гидро-ксильных групп, приходящееся на один глюкозный остаток) лежит в интервале 0,002—0,2 (обычно менее 0,1), т. е. в среднем одна замещенная гидроксильная группа приходится на каждые 500 — 5 глюкозных остатков. Такой, на первый взгляд, незначительной степени замещения оказывается достаточно для того, чтобы существенным образом изменить свойства молекул крахмалов, например ингибировать процесс межмолекулярной ассоциации с образованием стыковых зон. Клейстеры таких крахмалов стабильны и не подвергаются синерезису.

Нативные крахмалы обычно модифицируют в виде 30—40%-ной суспензии, которую получают путем мокрого помола исходного материала. Для осуществления процессов этерификации суспензию помещают в емкость с мешалкой, добавляют сульфат или хлорид натрия для предотвращения гелеобразования, с помощью гидроксида натрия доводят рН суспензии до 8—12, добавляют химический реагент, после чего осуществляют непосредственно реакцию модификации до достижения заданной степени замещения.

Для сохранения способности модифицированного продукта к гранулированию температуру процесса поддерживают на уровне 60 °С. По окончании реакции модифицированный крахмал выделяют из реакционной среды фильтрованием или центрифугированием, затем его промывают и высушивают.

В соответствии с Codex Alimentarius статус пищевых добавок включает девятнадцать видов модифицированных крахмалов, условная классификация которых приведена в табл. 3.8.

Таблица 3.8