Камеди – виды и применение в промышленности
Обзор загустителей естественного происхождения
Камедями считают продукты, выделяющиеся из надрезов и трещин растений или получаемые в результате их промышленной переработки, а также относятся препараты на основе полисахаридов, продуцируемых некоторыми видами микроорганизмов
По своему происхождению камеди делятся на ботанические и микробные. К ботаническим относятся такие камеди как камедь карайи, гхатти, гуаровая камедь, камедь рожкового дерева, аравийская камедь (гуммиарабик). Микробные – это ксантановая и геллановая камеди. Химический состав камедей неоднороден: они относятся к гетерополисахаридам (гексозаны, пентазаны, полиурониды). По степени растворимости в воде камеди делятся на полностью растворимые (аравийская камедь), малорастворимые, но сильно набухающие (камеди вишни, сливы и другие) и нерастворимые (камеди лоха и трагаканта).
Источник камеди
Препарат гуаровой камеди извлекается из молотого эндосперма семян гуарового растения, культивируемого в Индии и Пакистане. Гуаровое растение (Cyamopsis tetragonolobus) относится к семейству бобовых, достигает 1-2 м в высоту.
Ксантановая камедь остается единственным полисахаридом, получаемым промышленным способом в широком масштабе путем микробного биосинтеза в аэробных условиях (ферментацией углеводов микроорганизмами Xanthomonas campetris). Ксантан широко применяют при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, мармеладов, джемов, желе, соусов, соков и напитков. При выработке мясных продуктов ксантановую камедь до последнего времени в нашей стране использовали ограниченно.
Камедь рожкового дерева получается при переработке семян растения Ceratonia siligua. Она растворяется только в горячей воде. Ксантановая и гуаровая камеди хорошо диспергируют и набухают в холодной и горячей воде с образованием вязких коллоидных растворов.
В отличие от камеди рожкового дерева высокая растворимость гуара объясняется наличием в составе его молекул часто чередующихся участков с боковыми цепями. Высокая гидрофильность ксантановой камеди также обусловлена химическим строением ее молекул – наличием боковых цепей и большого числа заряженных карбоксильных групп. Ксантановя камедь хорошо растворима в присутствии поваренной соли и сахара.
Применение в мясной индустрии
При производстве мясных продуктов камеди используют в качестве загустителей и стабилизаторов консистенции. Основное назначение камедей – формирование вязкости фарша и пластичности структуры готового продукта, стабилизация структуры продуктов эмульсионного типа и суспензий. Вязкость растворов зависит от вида камедей, температуры, концентрации, уровня рН среды. В мясные фарши камеди добавляют в количестве до 0,5%. При использовании гуаровой камеди вязкость фарша линейно возрастает с повышением ее концентрации до 0,5%. Дальнейшее увеличение содержания гуаровой камеди не приводит к существенному росту вязкости. Полное набухание частиц гуара и загущение фарша происходит в процессе его выдержки. Длительность выдержки зависит от размера частиц препарата гуаровой камеди. При использовании тонкодисперсных порошков гуаровой камеди (размер частиц около 100 мкм) фарш густеет уже в процессе его составления и достигает максимальной вязкости в течение 60-120 минут. Для гидратации и набухания более крупных частиц гуара (200-300 мкм) необходима выдержка до 4 часов. Следует иметь в виду, что скорость набухания частиц гуара существенным образом зависит от интенсивности перемешивания и температуры системы. Так, для достижения максимальной вязкости гуара при температуре 25°С необходима выдержка около 2 ч. По сравнению с гуаровой ксантановая камедь является более универсальный эффективным загустителем. Ее расход при производстве колбасных изделий составляет 0,1-0,3%. Размер частиц в составе препаратов ксантановой камеди может варьировать от 100 до 1200 мкм. Суспензионно-стабилизирующие свойства ксантана экспоненциально возрастают при повышении концентрации камеди в растворе до 3%. Вместе с тем добавление ксантана в эмульсии снижает их вязкость и сопротивление в процессе перемешивания, резания, перекачивания. В условиях интенсивной обработки, например при куттеровании, вязкость фарша, содержащего ксантан, снижается. Однако в состоянии покоя молекулы ксантана быстро восстанавливают исходную пространственную полимерную структуру и обеспечивают фаршевым системам высокую конечную вязкость. Ксантан обладает относительно высокой устойчивостью к замораживанию и последующему оттаиванию. Готовые продукты, содержащие ксантановую камедь, отличаются большей стабильностью структуры в процессе термообработки и при последующем хранении. Низкий синерезис ксантана позволяет использовать его при производстве мясных продуктов, предназначенных для длительного хранения в замороженном состоянии.
Камедь тара
Камедь тара представляет собой измельченный эндосперм семян растения вида Caesalpinia spinosa, или дерева тара. Функциональные свойства камеди тара во многом схожи со свойствами камеди гуара и камеди рожкового дерева, так как камедь дерева тара так же является галактоманнаном, состоящим из остатков галактозы и маннозы в соотношении 1:3.
Камедь тара легко растворяется в воде. При одном и том же значении концентрации горячий раствор камеди тара более вязкий, чем растворы камеди гуара или камеди рожкового дерева. Камедь тара позволяет удерживать дисперсные системы в стабильном состоянии достаточно продолжительное время
Геллановая камедь
Геллановая камедь представляет собой полисахарид, который продуцируется микроорганизмами Sphingomanas elodea. Ее молекула состоит в основном из глюкозы, глюкуроновой килоты и рамнозы в мольном соотношении 2:1:1. Уже начиная с концентрации 0,05% гели геллановой камеди устойчивы к разрезу, но очень склонны к синерезису. Прочность, твердость гелей из геллановой камеди и их плавление зависят от присутствия ионов кальция и других солей. Геллановую камедь часто применяют в комбинации с другими гелеобразователями (ксантан, камедь рожкового дерева, модифицированные крахмалы и др.), улучшая свойства гелей упомянутых веществ.
Аравийская камедь
Аравийская камедь – это вещество, которое выделяется из коры акации. Аравийская камедь обладает очень сложной молекулярной структурой, она состоит из солей кальция, магния и калия D-гликуроновой кислоты, D-галактозы, D-рамнозы и I-арабинозы. Высокая растворимость камеди обеспечивает очень высокую вязкость растворов, и поэтому она особо ценится как стабилизатор эмульсий и паст, в которых она способствует «слипанию» частиц. Это свойство гуммиарабика применяется в кондитерской промышленности при производстве конфетной массы «лозинджис»; по этой же причине раствор аравийской камеди может использоваться в качестве глазури.
Вязкость камеди сохраняется при весьма значительном изменении рН, а также в присутствии других камедей и ингредиентов. Максимальную вязкость можно получить при доведении рН до уровня 6,0-7,0.
Использование гидроколлоидов
Известно, что большинство гидроколлоидов обладают синергизмом по отношению друг к другу, т.е. при комплексном использовании способны усиливать индивидуально проявляемые свойства. Ксантановая камедь обладает синергизмом по отношению к большинству загустителей и структурообразователей. Так, добавление ксантана к гуаровой камеди способствует повышению вязкости.
Сочетание ксантана и камеди рожкового дерева способствует формированию гелеобразной структуры, тогда как при индивидуальном использовании желирования не происходит. При использовании препаратов каппа-каррагинана и ксантановой камеди получается пластичный, упругий и более прочный гель в сравнении с гелем, образуемым собственно каррагинаном и отличающимся хрупкостью. Ксантан также увеличивает устойчивость геля каппа-каррагенана при хранении, замораживании и последующем размораживании.
При совместном использовании гидроколлоидов их соотношение будет зависеть от вида продукта, рецептуры, исходного состояния сырья и других факторов. Рекомендуемое соотношение для камедей и каррагинана составляет от 1:3 до 1:1.
Применение камеди
Камеди могут использоваться при производстве вареных колбас, ливерно-паштетных изделий, белково-жировых эмульсий, а также в составе шприцовочных рассолов при производстве цельномышечных продуктов. Ведение камедей в состав мясных продуктов позволит улучшить их структурно-механические свойства и уменьшить потери влаги при хранении. Ксантановую камедь, имеющую нежный маслянично-сливочный вкус, целесообразно добавлять в диетические продукты с низким содержанием жира.
Технологические особенности использования камедей во многом обусловлены строением, свойствами, а также степенью дисперсности. Например, гуаровая камедь вводится в состав фаршей на начальном этапе куттерования или перемешивания, так как наличие других растворенных веществ может ухудшить ее растворимость. Камеди, также как и препараты каррагинана, добавляют на начальном этапе фаршесоставления и после кратковременного перемешивания вносят некоторое количество воды или льда.
Камеди могут быть использованы для приготовления белковожировых эмульсий для стабилизации и пластификации их структуры. Введение камедей не изменяет технологию приготовления белково-жировых эмульсий. Их целесообразно добавлять вместе с сухими белковыми компонентами эмульсии на начальном этапе процесса.
При производстве продуктов с камедями необходимо учитывать вероятность образования пленки на поверхности водной фазы. В большей мере это свойство камедей проявляется при их введении в состав шприцовочных рассолов. Для исключения пленкообразования и комкования камедей в растворе необходимо применять высокоскоростное перемешивающее оборудование (более 3000 об/мин). Целесообразно предварительно смешивать камеди с другими сыпучими рецептурными компонентами, вследствие чего расстояние между частицами камеди увеличивается, а растворимость камеди улучшается.
