Біологічні джерела полісахаридів та їх застосування в харчовій промисловості

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Вуглеводи - одна з найбільш важливих і поширених груп природних органічних сполук.

Вони становлять 80% маси сухої речовини рослин і близько 2% сухої речовини тварин організмів.

Тварини і людина не здатні синтезувати цукор і отримують їх з різними харчовими продуктами рослинного походження ня.

У рослинах вуглеводи утворюються з двоокису вуглецю і води в процесі складної реакції фотосинтезу, яка здійснюється за рахунок сонячної енергії за участю зеленого пігменту рослин - хлорофілу.

Залежно від будови вуглеводи поділяються на:

1. Моносахариди:

- глюкоза С6Н12О6

- фруктоза С6Н12О6

- рибоза С5Н10О5

2. Дисахариди:

- сахароза С12Н22О11

3. Полісахариди:

- крохмаль (С6Н10О5) n

- целюлоза (С6Н10О5) n

Полісахариди - природні полімери, які можна розглядати як продукти конденсації моноз. Конденсація моносахаридів в організмах рослин і тварин відбувається ферментативно, з великою легкістю і досягає великих ступенів полімеризації. Найважливішими полісахаридами є крохмаль і клітковина (целюлоза). Обидва вони побудовані із залишків D-глюкози і служать в рослинних і тваринних організмах резервними вуглеводами харчування або вуглеводами для побудови кістяка клітинної тканини. Також до полісахаридів відносять камедь, харчові волокна, пектин, інулін, хітин та їх походні.

Крохмаль є основне джерело резервної енергії в рослинних клітинах. Його зустрічають у вигляді крохмальних гранул, які містять дві основні фракції - амілозу (близько 20%) і амілопектин (близько 80%). Амілоза і амілопектин при кислотному гідролізі дають лише D-глюкозу.

Амілоза є лінійний полімер, коли кожен залишок D-глюкози з'єднаний a-глікозидним зв'язком. Широко відому реакцію з крохмалем, коли він розвивається характерне синє забарвлення. Очевидно, амілоза утворює спіралевидну макроструктуру, усередині якої розташовуються молекули йоду, що зумовлює виникненню синього комплексу з перенесення заряду.

Амілопектин є розгалужений полімер, який містить близько 1000 залишків D-глюкози. Частковий гідроліз амілопектину дає досить великі молекули декстринів. Декстрини застосовуються виготовлення мазей, паст, друкарською фарби.

Полісахарид глікоген постачає організм тварин глюкозою при підвищених фізичних навантаженнях, соціальній та проміжках між прийомами їжі. Він запасається переважно у печінці та скелетній мускулатурі. Глікоген дуже нагадує амілопектин, але вуглеводневий ступінь розгалуження значно вищий. Глікоген використовують як структурний і функціональний аналог рослинного крохмалю у тварин.

Целюлоза - лінійний полімер b-D-глюкози - міститься у більшості рослин. Бавовна - найважливіша рослина сировина - на 98% складається з целюлози.

Полімерна ланцюг целюлози нерозгалужена, всі її ланки з'єднані по 1,4-положенням. Ланцюги целюлози, розташовані вигляді пучків і скріплені між собою водневими зв'язками. Така упаковка молекул целюлози робить її практично нерозчинної у воді та інших розчинниках.

Внаслідок того, що залишки глюкози в целюлозі з'єднані між собою b-глікозидний зв'язком, людина і більшість тварин, не здатні гідролізувати целюлозу і використовувати її в їжу. Жуйні тварини їдять траву і засвоюють целюлозу, що міститься в ній за допомогою мікроорганізмів, що живуть у них в шлунку.

Целюлозу отримують у великих кількостях для виробництва паперу. Крім того, целюлозу використовують виробництві штучних волокон, пластмас, лаків, пороху і т. д.



1. Крохмаль

Крохмаль - це високомолекулярний полісахарид амілози та амілопектину, мономером якого є глюкоза. Резервний гомополісахарид рослин. Утворюється в результаті фотосинтезу у плодах, зерні, коренях і бульбах деяких рослин як запасна форма вуглеводів.

На його частку в харчовому раціоні припадає близько 80% загальної кількості споживаних вуглеводів. Крохмаль в організмі людини є основним джерелом глюкози. Він складає основну частину вуглеводів хліба та хлібобулочних виробів, борошна, різних круп, картоплі.

Крохмаль - основна частина найважливіших продуктів харчування: борошна (75 - 80%), картоплі (25%), саго та ін. Енергетична цінність близько 16,8кДж/г. Він є цінним поживним продуктом. Щоб полегшити його засвоєння, що містять крохмаль продукти піддають дії високої температури, тобто картоплю варять, хліб печуть. У цих умовах відбувається частковий гідроліз крохмалю і утворюються декстрини, розчинні у воді. Декстрини в травному тракті піддаються подальшому гідролізу до глюкози, яка засвоюється організмом. Надлишок глюкози перетворюється в глікоген (тваринний крохмаль). Склад глікогену такий же, як у крохмалю, - (C6H10O5) n, але його молекули більш розгалужені. Особливо багато глікогену міститься в печінці (до 10%). В організмі глікоген є резервним речовиною, яка перетворюється на глюкозу в міру її витрачання в клітинах.

Глікоген у м'язах слугує джерелом швидкої енергії як за аеробного, так і за анаеробного метаболізму. Його запаси можуть бути вичерпані за одну годину інтенсивного фізичного навантаження. Регулярне тренування дозволяє збільшити запаси глікогену в м'язах, внаслідок чого вони можуть довше працювати без втоми. У печінці глікоген є резервом глюкози для інших органів, на той випадок, якщо її надходження із їжею обмежене. Особливо важливий такий запас для нейронів, які не можуть використовувати жирні кислоти як енергетичний субстрат. Печінковий запас глікогену під час голодування вичерпується за 12--24 годин.

Глікоген також надходить в організм із їжею і розщеплюється у тонкому кишківнику гідролітичними ферментами.

Якщо ми будемо періодично приймати їжу, що містить якусь кількість вуглеводів, то будуть поповнюватися і запаси глікогену. Але якщо з їжею вуглеводи перестануть надходити в організм, то запасеного глікогену вистачить приблизно на 17-24 годин.

У промисловості крохмаль шляхом гідролізу перетворюють на патоку і глюкозу. Для цього його нагрівають з розбавленою сірчаною кислотою, надлишок якої потім нейтралізують крейдою. Утворений осад сульфату кальцію відфільтровують, розчин упарюють і виділяють глюкозу. Якщо гідроліз крохмалю не доводити до кінця, то утворюється суміш декстринів з глюкозою - патока, яку застосовують в кондитерській промисловості. Отримувані за допомогою крохмалю декстрини використовуються в якості клею, для загусання фарб при нанесенні малюнків на тканину.

Патока - натуральний підсолоджувач, продукт переробки крохмалевмісної сировини.Густа, тягуча, дуже в'язка, безбарвна, з ледь жовтуватим відтінком солодка речовина - продукт неповного оцукрювання крохмалю.

Отримується з крохмалю шляхом гідролізу ферментними препаратами.

Карамельну патоку використовують в практиці хлібопечення: її включають до рецептури хлібобулочних виробів з метою покращення смакових якостей, подовження тривалості зберігання свіжості продукції. Карамельну патоку використовують переважно у виробництві житньо-пшеничних сортів хліба, оскільки через свій відносно темний колір вона змінює забарвлення м'якуша булочних виробів.

Внесення в тісто мальтозної патоки супроводжується деяким зниженням, порівняно зі зразками з цукром, інтенсивності бродіння тіста, що полягає у меншому виділенні кількості діоксиду вуглецю в процесі бродіння.

На початку 2005 року в Україні освоєно виробництво мальтозної патоки з кукурудзяного крохмалю методом ферментативного гідролізу із застосуванням бактеріальної б-амілази.

Крохмаль накопичується переважно в насінні, цибулинах, бульбах, кореневищах, листках і стеблі. Наприклад, у бульбах картоплі масова частка крохмалю сягає 24 % , в насінні пшениці - 64 %, рису -, кукурудзи - 70 %.

У таблиці1 наведено вміст крохмалю у деяких рослинах.

Табл.1

Назва рослини	Частина рослини	Вміст крохмалю (до)	Примітки
Алтея лікарська (Althaea officinalis L.)	корені	37 %	(10 % сахарози)
Батат (Ipomoea batatas L.)	бульби	72 %[13]
Водяний горіх (Trapa natans)	горіх	55 %
Гліцерія (Glyceria)	зернівки	75 %	-
Горох (Pisum)	зерно	40 %[13]
Жито (Secale)	зерно	72 %[13]
Картопля (Solanum tuberosum)	бульби (в сухій речовині)	82 %[13]
Кукурудза (Zea mays L.)	насіння	71 %[13]	-
Латаття біле (Nymphaea alba)	кореневище	49 %
Маніок (Manihot)	?	77 %[13]
Овес (Avena)	зерно	60 %	Овес посівний (Avena sativa L.)
Пшениця (Triticum L)	зерно	74 %[13]
Рис (Oryza)	зерно	89 %[13]
Рогіз широколистий (Typha latifolia)	сухі кореневища	58 % (25-58 %)	-
Сагові пальми (рід. лат. Cycas)	серцевина пальми	?
Сорго (Sorghum)	?	74 %[13]
Стрілиця звичайна (Sagittaria sagittifolia L.)	бульби	35 %
Сусак (Butуmus umbellбtus)	кореневище	60 %
Хлібне дерево (Artocarpus altilis)	сушена м'якоть плодів	80 % (60-80 %)	-
Цетрарія ісландська (Cetraria islandica)	наземна частина	44 %	(крохмаль: ліхенін)
Ячмінь (Hordeum L.)	зерно	75 %[13]

Існують такі види крохмалю: картопляний, кукурудзяний, амілопектиновий, пшеничний, рисовий, гороховий, тапіоковий, модифікований.

Модифікованим називається крохмаль, властивості якого направлено змінені в результаті фізичної, хімічної, біохімічної або комбінованої обробки. Модифікація властивостей нативного крохмалю необхідна для технологічних процесів сучасної харчової промисловості.

Модифіковані крохмалі можуть бути властиві наступні варіанти якостей, відсутні у нативних крохмалів:

· підвищена розчинність у холодній воді;

· підвищена або знижена температура клейстеризації;

· підвищена або знижена в'язкість;

· стійкість до кислот, високих температур, циклам відтавання-заморожування і т.д.

Застосування модифікованих крохмалів.

Модифіковані крохмалі, дозволені до застосування: E1400 - Е 1414,

Е1420 - Е1423, E1440, E1442, E1443, E1450, E1451. Використовуються в харчовій промисловості для виробництва:

· м'ясних продуктів,

· готових приправ - кетчупів, майонезів та інших соусів,

· йогуртів та інших молочних продуктів,

· хлібобулочних і кондитерських виробів.

Також використовується в якості стабілізатора маси, наповнювача, згущувача та емульгатора, що сприяє кращим проявів в'язкості продукту. Він добре зв'язує вологу, що виділяється при нагріванні, дозволяє досягти стабільності консистенції. Дуже часто виробники включають Е1422 до складу молочних продуктів (йогурти, морозиво, молочні напої, десерти), овочевої консервації (мариновані корнішони і огірки, консервовані фрукти), майонезів і м'ясної продукції з другосортного сировини.

Не обійшлося без використання цієї харчової добавки та виробництво дитячого харчування. Зважаючи на здатність витримувати термічну обробку, сліди модифікованого крохмалю виявляються в дитячих сумішах і консервах, де він виступає в якості желюючий речовини.

Модифіковані крохмалі і ГМО

Для виробництва модифікованих крохмалів не використовуються методи генної інженерії. Ці харчові добавки можуть бути отримані з генномодифікованих культур - картоплі, кукурудзи, однак вони не містять ДНК, тобто в них відсутні білки, змінені за допомогою генної модифікації.

Кукурудзяний крохмаль - добутий з кукурудзяних зерен. Він не містить глютен.

Найперспективнішими сферами використання такого крохмалю в харчовій промисловості є виробництво концентратів супів, пудингів, киселів, желе, фруктових та молочних десертів, різноманітних типів соусів, паштетів та паст. Кукурудзяний крохмаль використовується в харчовій промисловості, особливо широко в так званій екструзії таких продуктів як печиво, сухі сніданки, макаронні вироби завдяки його ефекту до чіткого або значного розширення. В кулінарії використовується як заміна борошна або для приготування кремів, як загусник, емульгатор, як клеючий матеріал, як цінний компонент продуктів дитячого та дієтичного харчування, як структуроутворюючий компонент безбілкових продуктів харчування.

Картопляний крохмаль (C₆H₁₀O₅)_n - добутий з клітин бульб картоплі. За зовнішнім виглядом це однорідний порошок, без грудочок і крупинок, без сторонніх запахів і присмаку, не хрустить при розжовуванні, білого кольору з кристалічним блиском у сортах екстра і вищому, з сіруватим відтінком -- у 2-му гатунку.

Картопляний крохмаль використовують при приготуванні різноманітної випічки і киселів. До того ж він є загусником для соусів і кремів. Ще крохмаль можна додавати у фарш, щоб він краще тримав форму.

Крохмаль одержують з картоплі і рису, рідше -- з інших зернових. Саго -- крохмалистий продукт з деревини сагової пальми, а також деяких саговників.

Щоб добути крохмаль, потрібно зруйнувати клітинні стінки й добути сік. Для цього сировину подрібнюють на терках, отримуючи кашку. Щоб виділити вільний крохмаль, кашку багаторазово промивають на ситах в ситових апаратах. Ситові апарати в п'ять ступенів проводять розділення продукту на мезгу та крохмальну суспензію (крохмальне молоко) різної концентрації. Крохмальне молоко рафінують (очищують). Після цього виділений крохмаль багаторазово промивають чистою водою на спеціальних центрифугах-пурифікаторах або гідроциклонах.

У виробництві картопляного крохмалю застосовують процеси очищення картоплі від легких і важких домішок, мийки, подрібнення, виділення клітинного соку, ситування і промивання, центрифугування і сушки.

Декстрини

Декстрини - це продукт неповного гідролізу крохмалю в процесі термічного оброблення в присутності каталізаторів або без них, коли в крохмалі зменшується довжина ланцюга глюкозних залишків. В результаті кислотного гідролізу розрив ланцюга може бути в будь-якому зв'язку ланцюга, тому декстрини являють собою різноманітну суміш вуглеводів різного ступеня полімеризації. - від глюкози і мальтози до амілодекстринів.

Як сировина для одержання декстринів використовується сухий картопляний або кукурудзяний крохмаль.

Залежно від умов оброблення крохмалю можна приготувати декстрини з різними ступенями розщеплення крохмалю: розрізняють білі, палеві (світло-жовті) та жовті декстрини.

У харчовій промисловості декстрини з високою розчинністю у холодній воді використовують як носії активних інгредієнтів харчових порошків і барвників.Є харчовою добавкою Е1400.

2. Камедь

Камедь (гумі) -густий сік, затверділі виділення, слизистих, вуглеводистих речовин (полісахарид), які виступають у деяких рослин, на поверхню кори при її пошкодженні. Цей технічний термін охоплює різноманітні водорозчинні високополімерні речовини -- аравійську камедь, трагакант, а також велику кількість природних смол: елемі, манільський і занзибарський копали, чикл та інші. Їх використовують у текстильній промисловості, медицині, харчовій та ін. промисловості, та як канцелярський клей. Трагакант використовують як клей при завертці сигар з листового тютюну. Камеді здатні викликати велику в'язкість навіть при малих концентраціях.

Камедями також називають і екстракти з насіння деяких рослин. Це камедь ріжкового дерева (Е410), яку отримують з бобів рожкового дерева, або гуарова камедь (Е412) з гуарових бобів. Кореневі клубні деяких рослин також містять камеді (конжакова камедь Е425). Камедями помилково називають також деякі препарати на основі полісахаридів, які продукуються мікроорганізмами (бактеріями, грибами, дріжджами). Наприклад, ксантанова камедь (Е415), яку отримують в процесі ферментації глюкози або цукрози спеціальними бактеріями. Таким чином, камеді умовно можна поділити на дві основні групи:

1. з кори дерев;

2.з насіння та інших частин рослин;

1.Камеді, виробляються деякими видами дерев, що ростуть в тропіках і субтропіках. В харчовій промисловості використовують камеді гуміарабіка (Gum Acacia), карайя (Strechlia ucrens), гхаті (Anogeissus Latifolia) та ін. камеді отримують шляхом зняття частини кори з дерев, що призводить до виділення в'язкої смоли на поверхні деревини, яка стікає в приготовані ємкості. Цей процес триває біля двох тижнів, після чого продукт очищується і поставляється промисловості. Камеді зазвичай не гідролізуються ферментними препаратами, можливо тому, що в них присутні цукри з специфічною структурою. Ця особливість сприятлива в технологічному відношенні, насамперед для покращення консистенції м'ясних і рибних консервів та інших харчових продуктів.

2.Галактоманнани - група гетерополісахаридів, молекули яких складаються з залишків галактози і занози в різних співвідношеннях, при цьому манноза утворює кістяк з приєднаними боковими залишками галактози.

Технічний продукт являє собою подрібнений ендосперм (борошно) насіння відповідної культури, від якого відділені зародок і насіннєва шкірка. Такий продукт містить від 60 до 80% галактоманнанів (інше - волога, білки, жири, мінеральні речовини). За необхідності його очищують хімічними методами.

Галактоманани широко використовуються в харчовій промисловості як стабілізатори і згущувачі у виробництві майонезу, соусів, молочних продуктів, морозива, желе, м'ясних виробів, в хлібопекарському і кондитерському виробництві.

Оскільки в організмі людини відсутні травні соки і кишкові культури, здатні розщеплювати галактоманнани, останні виводяться з кишківника в незмінному вигляді. Це вуглеводні харчові волокна дієтичного призначення.

Гуарова камедь Е412 - натуральний продукт, який отримують з ендосперму насіння Cyamopsis tetraganoloba - рослини, відомої як гуар, або горохове дерево.

Насіння цієї бобової рослини містять близько 70% камеді. Гуарова камедь має нейтральний смак і низьку калорійність.

Головна властивість гуарової камеді - набрякати і створювати дужу в'язкі розчини в гарячій і холодній воді. Це самий економічний згущувач і стабілізатор в сучасній харчовій індустрії.

Гуарова камедь використовується в харчовій промисловості:

- для регулювання в'язкості;

- для стабілізації емульсій;

- для придання продуктам кремоподібної консистенції;

- для підвищення еластичності продуктів;

- в молочних продуктах - для утримання вологи, для придання кремоподібної структури низькокалорійним продуктам;

- в заморожених продуктах - для запобігання росту кристалів льоду;

- для збільшення об'єму продукції при виготовленні сирів;

- в кондитерських виробах - як покращував якості тіста;

- в продуктах швидкого приготування - для придання однорідної консистенції;

- в м'ясних продуктах для збільшення в'язкості фаршу, зменшення втрат вологи, для збільшення терміну зберігання продуктів.

Камедь ріжкового дерева Е410 - отримують з стручків середземноморської акації. За хімічним складом камедь рожкового дерева подібна камеді гуару. Це полімер, який складається з неіонних молекул, які представлені у вигляді 2000 залишків простих і складних моносахаридів. Камедь ріжкового дерева не розчиняється в холодній воді (крім деяких модифікацій), тому процес розчинення обов'язково потребує нагрівання. Повне розчинення можливе лише за температури 85⁰С. При охолодженні вона уповільнює процес утворення кристалів льоду, створюючи структурований гель. Використовується при виготовленні морозива і різних заморожених десертів (в т.ч. молочних), вершкових сирів, соусів, в хлібопекарському виробництві. Камедь ріжкового дерева є сильним синергістам, впливає на функціональні властивості інших колоїдів. Зберігає і передає смак різних ароматів в продукті.

Конжакова камедь або коньячна (Е425). Природна сировина для виробництва - кореневі клубні рослини Amorphophallus.

Отримують конжакову камедь, як правило з трирічного кореневого клубня, вагою понад кілограм, який розрізають, висушують, подрібнюють і просіюють. Потім отримане борошно набрякають у воді, обробляють вапняним молоком і фільтрують. Глюкоманнан осаджують з фільтрату спиртом і висушують.

Конжакова камедь диспергується в холодній і гарячій воді з утворенням високов'язких розчинів з рН 4,0 - 7,0. Розчинність зростає при нагріванні і перемішуванні. Додавання незначної кількості лугу сприяє утворенню термостійкого гелю, який не плавиться навіть при тривалому нагріванні.

Вона використовується для виробництва скловидних макаронних виробів та інших продуктів Південно-Східної кухні в якості в'яжучого агента. За властивостями до згущення і утворення желе конжакова камедь знаходиться між гуаровою і ксантановою. Вона може використовуватися як згущувач і в'яжуча добавка в кондитерських виробах. Камедь можна використовувати як замінник жиру в знежирених і низькожирних м'ясних продуктах. Конжакова камедь сприяє створенню потрібної текстури напоїв, желе, йогуртів.

Конжакове борошно містить алкалоїди, тому потребує спеціальних умов зберігання. Допустима норма камеді в харчових продуктах 10г/кг продукту.

Загалом існують такі види камеді:

· Камедь ріжкового дерева

· Вівсяна камедь

· Гуарова камедь

· Гуміарабік (Гумі арабік -- арабська камедь; аравійська камідь) -- камідь аравійських видів акацій.

· Ксантанова камедь -- камедь кукурудзяного цукру.

· Чикл -- основа для жувальної гумки, отримана з дерев роду Manilkara

· Копал

· Карайї камедь

· Тари камедь

· Геланова камедь

· Елемі

· Трагакант

· Каніфоль

3. Пектини

Пектинові речовини - велика група природних вуглеводів, які містяться у всіх рослинах. Ці полісахариди побудовані із залишків галактуронової кислоти, яка є продуктом окислення глюкози. Вони є неоднорідними і зустрічаються у вигляді протопектину, пектину, пектинової та пектової кислоти.

Пектинові речовини є похідними вуглеводів і входять до складу овочів і плодів. До них належать протопектин, пектин, пектинова і пектова кислоти.

Протопектин входить до складу міжклітинних пластин, які з'єднують клітини між собою. Багато його в недостиглих плодах і овочах, при достиганні яких протопектин під дією ферментів переходить у пектин, а плоди і овочі розм'якшуються.

Пектин -- розчинна у воді речовина, яка міститься у клітинному соку плодів і овочів. При варінні з цукром і кислотами пектин утворює драглі. Цю його властивість використовують у кулінарії при приготуванні солодких страв з утворенням драглів, у виробництві мармеладу, джему, варення, конфітюрів, пастил та ін.

Пектин має вигляд порошку від білого до сіро-коричневого кольору з слабко вираженим запахом та смаком плодів і овочів, з яких його виробляють.

Пектинова і пектова кислоти утворюються з пектину під дією ферментів при перестиганні плодів і надають їм кислого смаку.

На пектинові речовини багаті яблука, айва, абрикоси, сливи, чорна смородина, алича, столові буряки -- в середньому 0,01-2 %.

Він міститься в рослинах. Особливо багато його у водоростях і різних фруктах. У харчовій промисловості його активно використовують як загущувач, так як він швидко перетворює різні маси в желе (виготовлення мармеладу, приготування киселю - все це засновано на використанні пектинових речовин). У звичайних продуктах харчування його можна знайти під кодовою назвою як харчову добавку E440.У промислових масштабах пектинові речовини отримують з: яблучних вичавок, жому буряка, цитрусових кірок, кошиків соеяшників.

4. Інулін

Інулін - поширений в природі резервний полісахарид, поліцукридний ланцюжок якого складається переважно з залишків D-фруктози, з'єднаних між собою l,2-глюкозидними зв'язками.

Інулін легко гідролізується при нагріванні з водою або в присутності органічних (оцтової, винної) і неорганічних кислот. При неповному гідролізі утворюється дисахаридінулібіоза (1-в-D-фруктофуранозил-D-фруктоза), при повному -- фруктоза.

У природних умовах інулін накопичується як резервна речовина у кореневому цикорії, бульбах топінамбуру, жоржин, кок-сагизу, в коренях і стеблах гваюли, у ріпчастій цибулі, лопуху, бататі, артишоку тощо, є в багатьох рослинах(складноцвітих, дзвоникових, лілійних, лобелієвих, фіалкових,деяких водоростях тощо), бактеріях Streptococcus mutans та інших.

Добувають з цикорію і топінамбура (земляноїгруші). Екстрагування теплою водою дає змогу вилучити практично всі розчинні та умовно розчинні вуглеводи з цикорію. Після очищення і висушування його випускають у формі тонкодисперсного порошку.

Розрізняють дві групи інуліну:

· природній інулін із цикорію має в середньому довжину ланцюжка близько 12 (ступінь полімеризації);

· інулін високого очищення, отриманий із природного шляхом видалення коротколанцюгових молекул, внаслідок чого має ступінь полімеризації 25.

Вони можуть бути у порошкоподібному, розчинному й гранульованому стані.

Вміст інуліну у нових вітчизняних сортах кореневого цикорію Уманський 90, Уманський 95, Уманський 96, Уманський 97, Уманський 99 сягає 13-16%.^[4] Коріння лопуха містять 45, а бульби топінамбуру і жоржин -- 50 % інуліну.

У таблиці 2 показано вміст інуліну в рослинах.

Табл.2 Застосовують як замінник крохмалю і цукру при цукровому діабеті.

Назва рослини	Частина рослини	Вміст інуліну (до)
Лопух великий (Arctium lappa L.)	сухі корені	37--45%
Топінамбур (Helianthus tuberosus)	бульби	16--18% і більше
Кульбаба лікарська (Taraxacum officinale)	корінь	40%
Оман високий (Inula helenium L.)	корінь	44%

5. Целюлоза

Целюлоза(С₆Н₁₀О₅)_x природний полімер, полісахарид, волокниста речо-вина, головна складова частина оболонки рослинних клітин. У найбільшій кількості міститься у деревині, волокнах бавовни, льону і ін.

Целюлоза являє собою волокнисту речовину білого кольору, не розчинну у воді. На відміну від крохмалю, целюлоза зовсім не взаємодіє з водою навіть при кип'ятінні.

Клітковина (у вузькому значенні) -- целюлоза, найпоширеніший в природі полісахарид (полівуглевод), що складає основну частину оболонок рослинних клітин.

Рослинна клітковина -- джерело харчових волокон, залишки рослинних клітин, їстівні частини рослин або аналогічні вуглеводи, які здатні протистояти гідролізу, здійснюваному травними ферментами людини, тобто стійкі до процесу травлення й адсорбції в тонкому кишечнику людини, і які повністю або частково ферментуються мікрофлорою в товстому кишечнику

За хімічним складом рослинна клітковина -- це неоднорідна група речовин,зокрема полісахариди (целюлоза, геміцелюлоза, камедь, пектин, протопектин, слиз,стійківиди крохмалю), лігнін та кутин, агароїди, каррагінати і альгінати. Вміст у продуктах харчування коливається від 45 - 55 % (висівки) до 0 %.

Джерелом харчових волокон є різні злакові культури, фрукти, овочі та інші рослинні джерела.

З ботанічного погляду рослинна клітковина -- це залишки рослинних стінок, а з продовольчого -- «харчові волокна», або «дієтичні волокна».

За даними наукової літератури 1988 років, харчові волокна (дієтичні, рослинні, грубі волокна, баластні речовини) -- це комплекс, який складається з полісахаридів (целюлози, геміцелюлоз, пектинових речовин), а також лігніну і зв'язаних з ним білкових речовин, які формують стінки клітин рослин. Їх особливістю є погана перетравлюваність в початкових відділах травного тракту людини і руйнування в товстому відділі кишечника.

Більшість населення земної кулі з'їдає не більше 25 г харчових волокон на добу, з яких 10 г з хлібом та іншими продуктами із злаків, близько 7 г -- з картоплею, 6 г -- з іншими овочами і лише 2 г -- з фруктами і ягодами.

Харчові волокна (дієтичні волокна) - це комплекс біополімерів, який формує стінки рослинних клітин. До харчових волокон відносяться речовини різної хімічної природи. Харчові волокна -- залишки рослинних клітин, їстівні частини рослин або аналогічні вуглеводи, які здатні протистояти гідролізу, здійснюваному травними ферментами людини, тобто стійкі до процесу травлення й адсорбції в тонкому кишечнику людини, і які повністю або частково ферментуються мікрофлорою в товстому кишечнику.

Рослинні харчові волокна отримують термомеханічним способом із структуроутворюючих частин вівса, вичавок яблук, виноградних вичавок; харчові волокна з буряку отримують із жому; отримують харчові волокна трав. Традиційним джерелом дієтичних волокон є висівки.

Клітковина, яка входить до складу нижчих сортів борошна, погіршує його засвоюваність. При замішуванні тіста клітковина поглинає воду, збільшуючи водопоглинаючу здатність борошна. У виробництві продуктів харчування з харчових волокон також виготовляють нейтральні харчові наповнювачі -- наприклад, камецель, харчові наповнювачі з комерційною назвою продукту «Цитри-Фай»; порошок бульб топінамбуру і ін.

Картопляна клітковина використовується в технології м'ясних продуктів з метою збільшення виходу готової продукції, оптимізації витрат на високовартісні компоненти, а також як жиро- і вологозв'язувальний агент, як стабілізатор м'ясної емульсії та структуроутворювач. Вона виступає в ролі стабілізатора структури в молочних продуктах з низьким вмістом жиру, як фруктовий наповнювач під час виготовлення емульсійних соусів і джемів, може використовуватись у виробництві хлібобулочних виробів при заміні 2-3 % борошна збільшує пишність готового продукту і сповільнює черствіння.

В харчовій індустрії целюлоза часто використовується як емульгатор і як харчова добавка, яка перешкоджає злежуванню і утворенню грудок серед нерозчинних харчових волокон під час виробництва продуктів харчування.



6. Застосування полісахаридів у харчовій промисловості

Полісахариди використовуються як харчові добавки в харчовій промисловості в якості гелеутворювачів, згущувачів, стабілізаторів водно-жирових емульсій та ін. Їм надано «Е» кодифікацію, а саме:

- полісахариди з бурих водоростей (Е400 - альгінова кислота; Е401 - альгінат натрію; Е402 - альгінат калію; Е403 - альгінат амонію; Е404 - альгінат кальцію);

олісахариди з червоних морський водоростей (Е407 - карагінани);

- полісахариди з найбільш дорогих водоростей таких, як анфельція, геллідіум, граціллярія, еухеум ( Е406 - агар-агар, агароїд);

камеді рослинного походження (Е410 - камедь рожкового дерева; Е411 - вівсяна камедь; Е412 - гуарова камедь або гуаран; Е413 - камедь трагаканта; Е 414 - гуміарабік; Е416 - камедь карайі; Е417 - тари камедь; Е418 - гелланова камедь; Е419 - гхаті камедь; Е425 - конжакова камедь та ін.);

- камеді бактеріального походження (Е415 - ксантанова камедь, або ксантан);

ектини (Е440);

- крохмалі (Е1400);

елюлоза і її похідні (Е460і - целюлоза дрібнокристалічна; Е460іі - целюлоза порошкоподібна; Е461 - метилцелюлоза; Е462 - етилцелюлоза; Е463 - гідроксипропілцелюлоза; Е464 - гідроксіпропілметилцелюлоза; Е465 - метилетилцелюлоза; Е466 - карбоксиметилцелюлоза; Е467 - етилгідроксицелюлоза; Е468 - кроскамелоза; Е469 - карбоксиметилцелюлоза ферментована).

Слід зазначити, що полісахариди використовуються в якості харчових добавок функціонального призначення як індивідуально так і в сумішах. Комплекси харчових стабілізаторів (згущувачів) являють собою складні суміші полісахаридів, кожен з яких впливає на властивості кінцевого продукту. Регулюючи співвідношення полісахаридів в сумішах можна регулювати властивості композиції в цілому, що дозволяє створювати різні комплекси для різних потреб. Використання ефекту синергізму - є одним з найбільш ефективних підходів до створення високоефективних, селективних, функціональних систем в технології харчових продуктів. Показники суміші полісахаридів - гелеутворювачів, які визначають ступінь і природу синергізму, наступні: диспергованість сухих порошків у воді в розчинах; рН систем; в'язкість систем; в'язкість систем після термообробки; органолептичні показники системи; наявність синерезису в системах; структурно-механічні показники систем; концентрація гелеутворювачів і добавок (за наявності останніх).

Крім того кожний із видів полісахаридів мають свою конкретну область застосування в харчовій промисловості.

У харчовій промисловості пектин використовують у виробництві начинок для цукерок, фруктових начинок, кондитерських желейних і пастильно виробів (зефір, пастила, мармелад), молочних продуктів, десертів, морозива, спредів, майонезу, кетчупу, соковмісних напоїв і т.д.

У харчових продуктах метилцелюлоза може виконувати функції вологоутримуючого агента (наприклад, в пекарних виробах), інгібітору синерезису пом'якшувача стабілізатора емульсій (соуси, салатні приправи). Вона може бути наповнювачем для низько білкових харчових продуктів, сприятливо впливає на текстуру і структуру виробів. Крім того її використовують у виробництві продуктів в їстівних оболонках.

У харчовій промисловості використовується, в основному, кислотний кукурудзяний декстрин вищого сорту. Його широко застосовують у хлібопеченні, приготуванні всіляких кондитерських виробів, мармеладу, морозива. Кукурудзяний декстрин, як правило, входить до складу харчових концентратів і порошків (наприклад, киселів-напівфабрикатів, сумішей-концентратів для приготування желе).

Рецептура виготовлення багатьох видів ковбаси також включає кукурудзяний декстрин. Оскільки речовина абсолютно нешкідлива, його іноді додають в дитяче харчування.

Добавка Е1400 часто використовується для приготування харчових барвників і клеїв

Інулін додається в дитяче харчування, випічку, молочні продукти, шоколад, дієтичні продукти та ін Не обходяться харчовики без нього і при виробництві різних продуктів швидкого приготування.

Крохмаль як харчова добавка використовується для загущення багатьох харчових продуктів, приготування киселів, заправок і соусів.У харчовій промисловості крохмаль використовується для отримання глюкози, патоки, етанолу. Крохмаль входить до складу більшості ковбас, майонезу, кетчупа і ін.

вуглевод крохмаль пектин целюлоза



Використана література

1.Хімія: Органічна хімія: Навчальне видання для 10 кл. середовищ. шк. Москва, Просвещение,1998-257с. 2.Хімія: Довідкове керівництво, гол. ред. Н.Р. Ліберман - Санкт Петербург, видавництво "Хімія", 1975

3.Крохмаль //Фармацевтична енциклопедія

4.«АГРОСФЕРА» випуск #32 (484) від 15.08.2011 «Крохмаль та крохмалепродукти»ГЛІКОГЕН //ЕСУ

5.Хареба В. В., Кузнєцова І. В. Виробництво та використання цукровмісних продуктів / Цукрові буряки. Науковий журнал. -- № 3(75) 2010

6. Зайцева Г. Т., Горпинко Т. М. Технологія виготовлення борошняних кондитерських виробів : Підруч. для проф.-техн. навч. закладів. -- К. : Вікторія. 2002. -- 400 с. ISBN 966-95870-6-9

7. Пищевые волокна / М. С. Дудкин, Н. К. Черно, И. С. Казанская и др. -- К.: Урожай, 1988--152 с. ISBN 5-337-00038-1

8.https://uk.wikipedia.org/wiki/Камедь

9. Голубев В. Н. Пектин: химия, технология, применение / В.Н Голубев, Н.П Шелухина -- М.,1995. -- 186 с

10.Гументик Н. Я. Підвищення продуктивності цикорію та зменшення втрат коренеплодів при збиранні: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. с.-г. наук: спец. 06.01.09 «Рослинництво» / М. Я. Гументик. -- Київ, 2004. -- 20 с.

11. Птичкиним І.І., Птічкіна Н.М. Харчові полісахариди. Структурні рівні та функціональність. - Саратов, 2009. - 152 с.

Размещено на Allbest.ru

...