Целлюлоза и ее производные пищевые добавки
В группу пищевых добавок целлюлозной природы входят продукты механической и химической модификации и деполимеризации натуральной целлюлозы. Целлюлоза представляет собой линейный полимер, который построен из звеньев D-глюкозы, соединенных 1,4-?-гликозидными связями.
Наличие ?-гликозидной связи приводит на уровне вторичных и третичных структур (конформации полимерных цепей, упаковки цепей в фибриллы) к формированию линейных молекул с зонами кристалличности (высокоориентированными участками), включающими отдельные аморфные (неориентированные) участки. Такое строение обусловливает большую механическую прочность волокон целлюлозы и их инертность по отношению к большинству растворителей и реагентов.
Целлюлоза в качестве пищевой добавки используется в двух модификациях:
- микрокристаллическая целлюлоза (E460i), частично гидролизованная кислотой по аморфным участкам, наиболее доступным для атаки реагентами, и затем измельченная; отличается укороченными молекулами;
- порошкообразная целлюлоза (E460ii), выделенная из растительного сырья (древесина, хлопок и т. п.) удалением сопутствующих веществ (гемицеллюлоз и лигнина), а затем измельченная.
Целлюлоза в качестве пищевой добавки используется как эмульгатор, текстуратор и как добавка, препятствующая слеживанию и комкованию.
Химическая модификация молекул целлюлозы приводит к изменению свойств и, как следствие, к изменению функций в пищевых системах.
В образовании производных целлюлозы большую роль играют доступность и реакционная способность гидроксильных групп в ?-,D-глюкопиранозных остатках. По реакционной способности гид-роксильные группы располагаются в последовательности ОН при С6 > ОН при С2 > ОН при С3.
Статус пищевых добавок имеют семь химических модификаций целлюлозы, представляющих собой моно- или дипроизводные с простой эфирной связью (простые эфиры). В общем виде модифицированные целлюлозы могут быть описаны следующей формулой:
Пищевые добавки целлюлозной Природы безвредны, так как не подвергаются в желудочно-кишечном тракте деструкции и выделяются без изменений. Дневной суммарный прием с пищей всех производных целлюлозы может составлять 0—25 мг/кг массы тела человека. Их дозировки в пищевых продуктах определяются конкретными технологическими задачами.
Метилцеллюлоза (Е461)и гидроксипропилметилцеллюлоза (Е464).
Растворяются в холодной воде (но не растворяются в горячей) с образованием вязких растворов. Вязкость растворов этих производных целлюлозы, зависящая от их концентрации и практически не зависящая от рН в диапазоне 2—13, снижается с повышением температуры до момента гелеобразования, которое наступает в интервале температур 50—90°С. По достижении температурной точки гелеобразования вязкость растворов начинает резко повышаться до температуры флокуляции (коагуляции с образованием рыхлых хлопьевидных агрегатов). Процесс обратим, т. е. при снижении температуры может быть получен исходный раствор, что обусловлено обратимостью процесса образования и разрыва водородных связей между полимерными молекулами эфиров целлюлозы и молекулами воды.
Гидроксипропилцеллюлоза (Е463).
Растворяется в воде при температуре, не превышающей 40°С. Ее растворимость повышается в присутствии сахарозы. Вязкость растворов, которая не зависит от рН в интервале 2—11, снижается с повышением температуры до момента флокуляции, наступающего, минуя стадию гелеобразования, в интервале 40—45°С. Процесс обратим, и со снижением температуры будет
происходить повторное растворение этого эфира целлюлозы в воде. Водные растворы гидроксипропилцеллюлозы проявляют поверхностную активность, действуя в дисперсных пищевых системах как эмульгатор. Растворы этого производного целлюлозы совместимы с большинством натуральных и синтетических водорастворимых полимеров — метилцеллюлозой, карбоксиметилцеллюлозой, желатином, альгинатами и др., что создает возможность их совместного использования для достижения конкретных технологических эффектов: для получения заданной величины вязкости, гелеобразования, формиро- вания необходимой текстуры.
Карбоксиметилцеллюлоза (Е466).
Растворяется и в горячей, и в холодной воде с образованием растворов различной вязкости, которая зависит от степени замещения гидроксильных групп в молекуле целлюлозы. Для пищевых целей обычно применяют карбоксиметилцел-люлозу (КМЦ) со степенью замещения 0,65—0,95, образующую растворы высокой и средней вязкости. Как и в случае других производных, вязкость растворов КМЦ уменьшается с повышением температуры, однако в отличие от них в растворах этой добавки гелеобразования или флокуляции не происходит Другая отличительная особенность — зависимость вязкости растворов КМЦ от рН. В интервале 5—9 она практически не зависит от рН, при рН ниже 3 может возрастать, а при рН выше 10 может уменьшаться. Смеси карбок-симетилцеллюлозы и гидроксипропилцеллюлозы обладают синерги-ческим эффектом, который проявляется в повышении вязкости их раствора по сравнению с вязкостью растворов индивидуальных добавок.
Модифицированные целлюлозы и их технологические функции
Е-номер | Название | X | Y | Технологическая функция |
Е461 | Метилцеллюлоза | -СН3 | -Н | Загуститель, стабилизатор, эмульгатор |
Е462 | Этилцеллюлоза | -СН2СН3 | -Н | Наполнитель, связующий агент |
Е463 | Гидроксипрпилцеллюлоза | -СН2СН(ОН)СН3 | -Н | Загуститель, стабилизатор, эмульгатор |
Е464 | Гидроксипропилметилцеллюлоза | -СН2СН(ОН)СН3 | -СН3 | То же |
Е465 | Метилэтилцеллюлоза | -СН3 | -CH2CH3 | Загуститель, стабилизатор, эмульгатор, пенообразователь |
Е466 | Карбоксиметилцеллюлоза натриевая соль | -CH2COONa | -Н | Загуститель, стабилизатор |
Е467 | Этилгидрокси – этилцеллюлоза | -СН2СН3 | — СН2СН2ОН | Эмульгатор, стабилизатор, загуститель |
Процесс получения простых эфиров целлюлозы включает стадию повышения ее реакционной способности, поскольку плотная упаковка целлюлозных волокон препятствует взаимодействию гидроксильных групп с молекулами реагентов. Для этого целлюлозу подвергают набуханию или переводят в растворимое состояние, В промышленных условиях процесс ведут в гетерофазной среде (дисперсия целлюлозы в ацетоне или изопропиловом спирте), обрабатывая целлюлозу раствором гидроксида натрия при температуре 50—140°С с образованием алкалицеллюлозы (процесс мерсеризации). Пищевые производные целлюлозы получают взаимодействием алкалимодификации с галогеналкилами (образование метилированных и этилированных производных) или соответствующими эпоксидами (получение гидроксиэтил- и гидроксипропилпроизводных).
Комбинируя исходные реагенты, получают смешанные производные целлюлозы, например, метилэтилцеллюлозу, гидроксипропил-метилцеллюлозу и т. п.
Модификация целлюлозы аналогично модификации крахмала приводит к изменению свойств (растворимости, вязкости растворов, способности к гелеобразованию и т. п.), что отражается на ее технологических функциях в пищевых системах.
КМЦ — одна из самых распространенных пищевых добавок целлюлозной природы. Например, в 1987г. ее мировое производство составило 122,8 тыс. т, в том числе 66,5 тыс. т в Европе, 15,9 тыс. т в Японии, 27,4 тыс. т в США. На пищевые цели было использовано более 25 % общего объема производства.
Традиционно эти добавки используют в технологиях хлебобулочных и кондитерских изделий, молочных и обезжиренных эмульсионных продуктов, безалкогольных напитков, где они выступают в качестве эмульгаторов и стабилизаторов многокомпонентных дисперсных систем, суспензий и эмульсий, обеспечивают необходимые консистенцию и вкусовые свойства.
Критерии чистоты добавок этой группы аналогичны показателям модифицированных крахмалов.
Источник
В группу пищевых добавок целлюлозной природы (Е460–Е467) входят продукты механической и химической модификации и деполимеризации натуральной целлюлозы, представляющей собой линейный полимер, который состоит из соединенных в-1,4-гликозидными связями остатков D-глюкопиранозы.
Наличие в-гликозидной связи приводит на уровне вторичных и третичных структур (конформации полимерных цепей, упаковки цепей в фибриллы) к формированию линейных молекул с зонами кристалличности (высокоориентированными участками), включающими отдельные аморфные (неориентированные) участки. Такое строение обусловливает большую механическую прочность волокон целлюлозы и их инертность по отношению к большинству растворителей и реагентов.
Собственно целлюлоза используется в качестве пищевой добавки Е460 в двух модификациях:
- – Е460i – микрокристаллическая целлюлоза (частично гидролизованная кислотой по аморфным участкам, наиболее доступным для атаки реагентами, и затем измельченная; отличается укороченными молекулами);
- – Е460ii – порошкообразная целлюлоза, выделенная из растительного сырья (древесины, хлопка и т. п.) удалением сопутствующих веществ (гемицеллюлоз и лигнина) и затем измельченная. Основные технологические функции целлюлозы – эмульгатор и текстуратор, добавка, препятствующая слеживанию и комкованию. Химическая модификация молекул целлюлозы приводит к изменению свойств и, как следствие, к изменению функций в пищевых системах. В образовании производных целлюлозы большую роль играет доступность и реакционная способность гидроксильных групп в-D-глюкопиранозных остатков.
Статус пищевых добавок имеют семь химических модификаций целлюлозы, представляющих собой моно – или дипроизводные с простой эфирной связью (простые эфиры). В общем виде модифицированные целлюлозы могут быть описаны следующей формулой (строение и технологические функции пищевых эфиров целлюлозы представлены в табл. 8).
Таблица 8. Модифицированные целлюлозы и их технологические функции
Код | Название | X | Y | Технологические функции |
Е461 | Метилцеллюлоза | -CH3 | -H | Загуститель, стабилизатор, эмульгатор |
Е462 | Этилцеллюлоза | -CH2CH3 | -H | Наполнитель, связывающий агент |
Е463 | Гидроксипропилцеллюлоза | – CH2CH(OH) CH3 | -H | Загуститель, стабилизатор, эмульгатор |
Е464 | Гидроксипропилметилцеллюлоза | – CH2CH(OH) CH3 | – CH3 | Загуститель, стабилизатор, эмульгатор |
Е465 | Метилэтилцеллюлоза | – CH3 | -CH2CH3 | Загуститель, стабилизатор, эмульгатор, пенообразователь |
Е466 | Карбоксиметилцеллюлоза (натриевая соль) | – CH2COONa | -H | Загуститель, стабилизатор |
Е467 | Этилгидроксиэтилцеллюлоза | -CH2CH3 | -CH2CH2OH | Загуститель, стабилизатор, эмульгатор |
Получение простых эфиров включает стадию повышения ее реакционной способности, поскольку плотная упаковка целлюлозных волокон, в целом, препятствует взаимодействию гидроксильных групп с молекулами реагента. С этой целью целлюлозу подвергают набуханию или переводят в растворимое состояние. В промышленных условиях процесс ведут в гетерофазной среде (дисперсия целлюлозы в ацетоне или изопропиловом спирте), обрабатывая целлюлозу раствором едкого натра при температуре 50 – 140оС с образованием алкалицеллюлозы (процесс мерсеризации).
Пищевые добавки целлюлозной природы являются безвредными, поскольку не подвергаются в желудочно-кишечном тракте деструкции и выделяются без изменений. Дневной суммарный прием с пищей всех производных целлюлозы может составлять 0 – 25 мг на килограмм массы тела человека. Их дозировки в пищевых продуктах определяются конкретными технологическими задачами.
Традиционно эти добавки используются при изготовлении хлебобулочных и кондитерских изделий, молочных и низкожирных эмульсионных продуктов, а также безалкогольных напитков, где выступают в качестве эмульгаторов и стабилизаторов многокомпонентных дисперсных систем, суспензий и эмульсий, обеспечивают необходимые консистенцию и вкусовые свойства.
Источник
содержание ..
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169 ..
Целлюлоза и ее производные (пищевые добавки)
В группу пищевых добавок целлюлозной природы (Е460-Е467) входят продукты
механической и химической модификации и деполимеризации нативной
целлюлозы, представляющей собой линейный полимер, который состоит из
соединенных В-1,4-гликозидными связями остатков D-глюкопиранозы.
Наличие р-гликозидной связи приводит на уровне вторичных и третичных
структур (конформации полимерных цепей, упаковки цепей в фибриллы) к
формированию линейных молекул с зонами кристалличности (высокоориентированными
участками), включающими отдельные аморфные (неориентированные) участки.
Такое строение обусловливает большую механическую прочность волокон
целлюлозы и их инертность по отношению к большинству растворителей и
реагентов.
Собственно целлюлоза используется в качестве пищевой добавки Е460 в двух
модификациях:
— E460i — микрокристаллическая целлюлоза (частично гидролизованная
кислотой по аморфным участкам, наиболее доступным для атаки реагентами,
и затем измельченная; отличается укороченными молекулами);
— Е460ii — порошкообразная целлюлоза, выделенная из растительного сырья
(древесины, хлопка и т. п.) удалением сопутствующих веществ
(гемицеллюлоз и лигнина) и затем измельченная.
Основные технологические функции целлюлозы — эмульгатор и тек-стуратор,
добавка, препятствующая слеживанию и комкованию.
Химическая модификация молекул целлюлозы приводит к изменению свойств и,
как следствие, к изменению функций в пищевых системах. В образовании
производных целлюлозы большую роль играет доступность и реакционная
способность гидроксильных групп В-D-глюко-пиранозных остатков. По
реакционной способности гидроксильные
группы располагаются в последовательности: ОН при
С6 > ОН при С2 > ОН при С3
Статус пищевых добавок имеют семь химических модификаций целлюлозы,
представляющих собой моно- или дипроизводные с простой эфирной связью
(простые эфиры). В общем виде модифицированные целлюлозы могут быть
описаны следующей формулой:
Строение и технологические функции пищевых эфиров
целлюлозы представлены в табл. 9.8.
Таблица 9.8. Модифицированные целлюлозы и их технологические функции
Получение простых эфиров целлюлозы включает стадию
повышения ее реакционной способности, поскольку плотная упаковка
целлюлозных волокон, в целом, препятствует взаимодействию гидроксильных
групп с молекулами реагента. С этой целью целлюлозу подвергают набуханию
или переводят в растворимое состояние. В
промышленных условиях процесс ведут в гетерофазной среде (дисперсия
целлюлозы в ацетоне или изопропиловом спирте), обрабатывая целлюлозу
раствором едкого натра при температуре 50—140°С с образованием
алкалицеллюлозы (процесс мерсеризации). Получение пищевых производных
целлюлозы осуществляют взаимодействием полученной алкалимодификации с
галоге-налкилами (получение метилированных и этилированных производных)
или соответствующими эпоксидами (эпоксид этилена, эпоксид пропилена) для
получения гидроксиэтил- и гидроксипропилпроизводных:
Комбинируя исходные реагенты, получают смешанные
производные целлюлозы, например, метилэтилцеллюлозу,
метилгидроксипропилцел-люлозу и др.
Пищевые добавки целлюлозной природы являются безвредными, поскольку не
подвергаются в желудочно-кишечном тракте деструкции и выделяются без
изменений. Дневной суммарный прием с пищей всех производных целлюлозы
может достигать 25 мг на килограмм массы тела человека. Их дозировки в
пищевых продуктах определяются конкретными технологическими задачами.
Традиционно эти добавки используются при изготовлении хлебобулочных и
кондитерских изделий, молочных и низкожирных эмульсионных продуктов, а
также безалкогольных напитков, где выступают в качестве эмульгаторов и
стабилизаторов многокомпонентных дисперсных систем, суспензий и
эмульсий, обеспечивают необходимые консистенцию и вкусовые свойства.
содержание ..
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169 ..
Источник
В пищевой технологии находят применение целлюлоза и ее производные: микрокристаллическая целлюлоза (Е 460), метил целлюлоз а (Е 461), карбоксиметилцеллюлоза (Е 466), гидроксипропилцеллюлоза (Е 463), гидроксипропилметилцеллюлоза (Е 464), метилэтилцеллюлоза (Е 465). Эти гидроколлоиды используют в производстве мороженого, кондитерских изделий и соусов в качестве эффективных загустителей, стабилизаторов и эмульгаторов.
Производные целлюлозы применяют также в качестве диетических волокон при создании сбалансированных продуктов питания. Среди них наибольшее значение имеют метилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза, которые получают, воздействуя алкилирующими реактивами, например галоидными алкилами или диалкилсульфатами, на алкалицеллюлозу.
Метилцеллюлоза представляет собой волокнистый порошок белого или серо-белого цвета. В зависимости от химического строения она имеет различную растворимость. Так, при содержании менее двух метильных остатков на один остаток глюкозы метилцеллюлоза в холодной воде растворима, а в теплой – переходит в гель. С повышением температуры растворимость метил целлюлозы уменьшается. При температуре, близкой к температуре кипения, она практически не растворяется в воде
Гелеобразование в растворах метилцеллюлозы вызвано главным образом гидрофобным взаимодействием неполярных группировок макромолекул.
Карбоксиметилцеллюлоза имеет вид белого волокнистого порошка, растворимого в воде. Ее получают из чистой целлюлозы хлопка. Она адсорбирует воду в 50-кратном количестве, образуя коллоидные системы.
Объединенным комитетом ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установлены ДСД производных целлюлозы для человека в количестве до 30 мг на 1 кг массы тела.
В России дозировка производных целлюлозы согласно СанПиН 2.3.2.1293–03 при производстве пищевых продуктов регламентируется соответствующими технологическими инструкциями.
Общей чертой всех этих добавок является то, что они представляют собой гидроколлоиды, получаемые из сырой целлюлозы путем химической модификации.
2.1.1. СЫРЬЕ ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЦЕЛЛЮЛОЗ
Сырьем для модифицированных целлюлоз является целлюлозная
пульпа, которую, в свою очередь, получают из древесины определенных видов растений или хлопкового линта. Хлопковый линт представляет собой короткие волокна из коробочек хлопчатника, длина которых недостаточна для их использования в нитках и пряже. Длина полимерной цепи целлюлозы варьирует в зависимости от сырья, поэтому выбор сырья будет определяться требуемой в конечном продукте вязкостью, а также требованиями к длине полимерных цепей.
2.1.2. КРАТКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Принципиальная схема переработки целлюлозной пульпы заключается в ее диспергировании в щелочном растворе с образованием так называемой алкалицеллюлозы. Затем в зависимости от целевых продуктов пульпа обрабатывается в строго контролируемых условиях соответствующими реагентами для замещения мономеров ангидроглюкозы в целлюлозной цепи. Замещение происходит по гидроксильным группам, а реагентами являются следующие:
- метилцеллюлоза – хлорметан;
- гидроксипропилцеллюлоза – оксид пропилена;
- гидроксипропилметилцеллюлоза – смесь вышеуказанных реагентов;
- метилэтилцеллюлоза – смесь хлорметана и хлорэтана;
- карбоксиметилцеллюлоза – монохлоруксусная кислота.
Две стадии реакции можно кратко охарактеризовать следующим образом:
целлюлоза + щелочь + вода → алкалицеллюлоза;
алкалицеллюлоза + R-X → алкилцеллюлоза;
алкалицеллюлоза + R-CH(0)CH2 → гидроксиалкилцеллюлоза;
алкалицеллюлоза + X-R-COOH → карбоксиалкилцеллюлоза.
За реакцией замещения следуют стадии очистки и промывки с целью удаления побочных продуктов и достижения уровней чистоты, определенных для пищевых добавок.
2.1.3. СТРУКТУРА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Структура молекулы целлюлозы показана на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Структура целлюлозы
Из рис. 2.1 очевидно, что молекула целлюлозы представляет собой полимерную цепь, состоящую из двух повторяющихся остатков ангидроглюкозы (β-глюкопиранозных остатков), соединенных (1→4)-гликозидными связями. При этом n обозначает число остатков ангидроглюкозы, или степень полимеризации.
Каждый остаток ангидроглюкозы содержит три гидроксильные группы, которые теоретически могут быть замещены. Среднее число гидроксильных групп, замещенных в каждом остатке ангидроглюкозы, называется степенью замещения. Однако степень замещения, необходимая для получения желаемых свойств, намного ниже теоретического максимума.
В качестве примера на рис. 2.2 приведена структура карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), где степень замещения составляет 1,0.
Рис. 2.2. Структура звена КМЦ со степенью замещения 1,0
2.1.4. СВОЙСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
На свойства модифицированных целлюлоз оказывают влияние три фактора:
- тип замещения целлюлозы;
- средняя длина цепи или степень полимеризации молекул целлюлозы;
- степень замещения.
Кроме этого, может быть различным размер частиц гидроколлоида. Размер частиц и насыпная плотность порошкообразного материала влияют на растворимость продукта.
Гранулированный материал менее склонен к комкованию или образованию клубков, но растворяется дольше. Мелкоизмельченный порошок может очень быстро гидратировать, однако он не так легко диспергируется. Поэтому процесс растворения следует осуществлять при эффективном перемешивании.
Степень полимеризации является мерой оценки длины полимерной цепи. Увеличение степени полимеризации проявляется в увеличении вязкости раствора модифицированной целлюлозы, хотя в случае модифицированных целлюлоз с различным типом замещения вязкость их растворов не всегда будет сопоставима даже при одинаковой степени полимеризации.
Как правило, модифицированные целлюлозы образуют прозрачные растворы без запаха, вкуса и цвета. Следует отметить, что все модифицированные целлюлозы в порошкообразной и даже гранулированной формах способны к поглощению атмосферной влаги. Поэтому лучше хранить эти продукты в воздухонепроницаемой упаковке.
Свойства метилцеллюлозы (МЦ) и гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ) очень близки. Поэтому они могут быть рассмотрены вместе. И МЦ, и ГПМЦ растворимы в холодной воде и образуют растворы с широким диапазоном вязкости, которая зависит как от степени полимеризации, так и от степени замещения. Эти растворы обладают относительно стабильной вязкостью в диапазоне рН 3-11. При нагревании раствор превращается в гель, когда его температура превысит так называемую температуру гелеобразования. Эта температура изменяется от 52°С для МЦ до 63-80°С для ГПМЦ. Причем увеличение степени замещения гидроксильных групп на гидроксипропильные повышает температуру гелеобразования. Гели обратимы при охлаждении, хотя между нагреванием и охлаждением проявляется заметный гистерезис.
Оба полимера являются хорошими пленкообразователями и также проявляют некоторую поверхностную активность. В промышленности МЦ и ГПМЦ различают по вязкости 2%-ных водных растворов, а также по степени замещения.
Гидроксипропилцеллюлоза (ГПЦ) также растворима в холодной воде, и для нее тоже может быть получена различная вязкость раствора в зависимости от степени полимеризации. ГПЦ не растворима при температурах выше приблизительно 45°С, но в отличие от МЦ и ГПМЦ геля не образует. Среди пищевых гидроколлоидов ГПЦ отличается способностью растворяться в этиловом спирте и в его смесях с водой. Однако наиболее интересными свойствами ГПЦ являются ее хорошая пленкообразующая способность и высокая поверхностная активность по сравнению с большинством других гидроколлоидов.
В промышленности различные сорта ГПЦ, предназначенные для применения в пищевых продуктах, дифференцируют по вязкости.
Метилэтилцеллюлоза (МЭЦ) как и МЦ, а также ГПМЦ, растворима в холодной воде и образует гели, хотя и слабые, при нагревании выше температуры гелеобразования. Однако способность к гелеобразованию МЭЦ не используется широко в пищевом производстве. Значительно большее внимание привлекает ее поверхностная активность и, как следствие, эффективность в качестве технологического средства, способствующего взбиванию, особенно в присутствии белка, с чем и связано применение МЭЦ в промышленности.
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) растворима как в холодной, так и в горячей воде и образует прозрачные бесцветные растворы без запаха и вкуса. Так же как и у других видов модифицированной целлюлозы, вязкость раствора КМЦ зависит от степени полимеризации. Однако при комнатной температуре возможно получить 1%-ный водный раствор с вязкостью 5000 мПа • с.
Эти растворы проявляют обратимое снижение вязкости при нагревании, но в пищевых системах не желируют ни в сочетании с другими гидроколлоидами, ни отдельно от них.
Скорость загущения зависит от степени полимеризации, размера частиц и в меньшей мере от степени замещения. Используя правильно подобранные мелкоизмельченные порошкообразные сорта КМЦ, можно достичь исключительно быстрого загущения.
Последняя поправка в законодательстве ЕС допускает максимальную степень замещения в КМЦ, равную 1,5, но более распространенной в сортах КМЦ для пищевых продуктов является степень замещения 0,60-0,95.
Степень замещения в совокупности с равномерностью распределения замещающих групп оказывает влияние на реологические свойства раствора. Так, растворы с более низкой степенью замещения тиксотропны. Высокая степень замещения приводит к их псевдопластичности, которая обусловливает особенно мягкое «ощущение во рту».
В промышленности КМЦ дифференцируют по вязкости, размеру частиц, а также, более ограниченно, по степени замещения и особым характеристикам раствора.
КМЦ является ионным полимером, что обусловливает его комплексообразование с растворимыми белками, такими как казеин и соевый белок, в диапазоне изоэлектрической точки белков. Несмотря на то что на данный процесс влияет значение рН системы, определяющими факторами являются также состав и концентрация белка, температура, концентрация и тип КМЦ. Так, при рН ниже 3,0 или выше 6,0 КМЦ взаимодействует без нагревания с белками молока с образованием комплекса, который может быть удален в виде осадка. При рН 3,0-3,5 образуется стабильный комплекс.
2.1.5. ПРИМЕНЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Метицеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза используются для связывания и поддержания формы, формирования пленки и барьерных свойств, предотвращения выкипания и разбрызгивания при высоких температурах.
Свойства термогелеобразования МЦ и ГПМЦ можно использовать для связывания и сохранения формы в тех продуктах, где содержащиеся компоненты не обладают достаточной связующей способностью. К ним относятся такие категории, как картофельные крокеты, соевые гамбургеры, термостабильные начинки.
Хорошая поверхностная активность ГПЦ используется при применении ее низковязких сортов в топпингах (украшениях для верхней поверхности кондитерских изделий), для взбивания или распыления из аэрозольных баллончиков.
ГПЦ растворима в этиловом спирте и образует прозрачные растворы в водно-спиртовых растворах с концентрацией этанола до 50%. Это дает возможность придавать различную вязкость и соответствующее «ощущение во рту» различным алкогольным напиткам. ГПЦ является также хорошим пленкообразователем и формирует гибкие неклейкие пленки с хорошими барьерными свойствами по отношению к жиру и воздуху. Эти свойства были подтверждены в фармацевтической промышленности и могут найти применение в кондитерских изделиях.
Основное применение МЭЦ связано с пенообразованием и стабилизацией. При взбивании растворов МЭЦ получают тонкую пену, взбитость которой сравнима с яичным белком. Растворы можно взбивать повторно, даже если пена, постояв, снова перешла в жидкое состояние. Следует особо отметить, что пены на основе МЭЦ совместимы со многими обычными пищевыми ингредиентами, включая яичный белок и жир. Благодаря этому она подходит для применения в топпингах, муссах и т.п.
Карбоксиметилцеллюлоза применяется в производстве быстрорастворимых продуктов, таких как напитки в автоматах и сухие смеси для напитков. Если требуется значительное загущение, то, соответственно, используются более высокие концентрации КМЦ. В результате этого возможно появление «резинового» ощущения во рту, которое можно устранить или сделать менее заметным, используя сорта КМЦ с равномерным замещением, например КМЦ марки Blanose® 7H3SXF.
Вязкость, придаваемая КМЦ, способствует стабилизации замороженных продуктов, таких как мороженое, в том числе многослойное, шербет. Преимущества ее использования определяются сохранением текстуры и ингибированием образования кристаллов льда, медленным таянием и повышенной устойчивостью к отделению капель (капанию). В продуктах с низким рН, например в шербетах, использование КМЦ предпочтительно, поскольку в кислой среде ее вязкость не уменьшается.
КМЦ можно также использовать в качестве основного стабилизатора в мороженом с целью регулирования размера и роста кристаллов льда в процессе созревания и хранения, а также для придания однородной текстуры и сопротивляемости тепловому шоку.
Свойства КМЦ как загустителя благодаря ее быстрой растворимости в горячей и холодной воде, хорошему связыванию воды и устойчивости к низким значениям рН хорошо подходят для использования в таких продуктах, как, например, салатные заправки и томатные соусы.
Томатные кетчупы – еще одно возможное применение КМЦ, особенно интересное, поскольку для получения разной структуры можно применять разные сорта КМЦ.
Некоторые особые виды КМЦ способны очень хорошо связывать воду, хотя их растворимость может быть относительно слабой. Такие высокие водосвязывающие свойства в выпечных изделиях, включая хлеб и хлебобулочные изделия, способствуют большему выходу продукта, а также замедляют процесс черствения. Это делает изделия более привлекательными для потребителя и позволяет продлить срок хранения. Этот эффект совместим с действием других улучшителей хлеба. Для такого применения можно рекомендовать, например, КМЦ марки Aquasorb® А500 в количестве 0,5-1,5% (обычно 0,5-1,0%) к массе муки.
Благодаря своей ионной природе КМЦ реагирует с растворимыми белками с образованием комплексов в диапазоне рН около изоэлектрической точки белка. В кисломолочной среде при рН 3,8–5,0 КМЦ взаимодействует с казеином и образует растворимый комплекс, устойчивый к нагреванию и при хранении. На практике это свойство лучше использовать в верхних значениях указанного диапазона рН, так как при рН 4,2 и ниже вязкость может очень сильно меняться.
Источник