Доктор технических наук Нина ФИЛЬЧАКОВА, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

В рационе питания людей значительную долю занимают молочные продукты. Являясь сложной дисперсной системой, они постоянно находятся в поле зрения исследователей, стремящихся выяснить взаимодействие их отдельных структурных элементов, механизм образования.

Для создания высококачественных продуктов из молока применяют стабилизаторы в виде смесей модифицированных крахмалов, альгината натрия и каррагена. При изготовлении, например, мороженого их используют для сохранения дисперсности жировой фазы. В некоторые его сорта вносят эмульгаторы группы моно- и диглицеридов, полисорбатов. Прибегают к электролитам из многовалентных катионов, концентратам сывороточного белка, целлюлозе, желатину, пектину и другим веществам.

Существует множество объяснений механизма действия стабилизаторов. Есть точка зрения, что их основная роль заключается в гидратации* поверхности раздела жидкость/масло, которая осуществляется благодаря полярности молекул таких ингредиентов, как моно- и диглицериды, казеин, а на состояние молочной пены влияют, например, желатин, лецитин и сахароза. Некоторые специалисты считают наиболее эффективными стабилизаторами гидроколлоиды, в частности, крахмал и агар-агар**, ибо они значительно увеличивают вязкость пищевых растворов. Другие признают в качестве необходимых лишь пенообразующие вещества: камеди, эфиры целлюлозы (водосвязывающие), желатин, альгинат натрия, пектин (гелеобразующие). Такое разделение функциональных свойств этих средств, по-видимому, и приводит к включению в состав продуктов питания большое их количество - от 7 до 11 наименований.

Разногласия в мнениях специалистов объясняются отсутствием объективной научной основы подбора стабилизаторов, недостаточной изученностью данного вопроса. А между тем известно, что важнейшей проблемой современного производства молочных продуктов*** является сохранение биологической ценности

* Гидратация - присоединение воды к веществу; протекает или с разрушением молекул Н₂ О или без него; обеспечивает растворимость веществ в воде и электролитическую диссоциацию соединений с ионной связью (прим. ред.).

**Агар-агар - бесцветный или желтоватый твердый продукт, смесь двух кислых полисахаридов, содержащихся в клеточных стенках красных водорослей; применяется в качестве основы для выращивания клеток и микроорганизмов (прим. ред.).

*** См.: С. А. Фильчакова. Целебные продукты. - Наука в России, 2005, N 5 (прим. ред.).

стр. 36

Микроструктура водных растворов стабилизаторов: а - 1%-ный водный раствор метилцеллюлозы; b - 2%-ный водный раствор казеината натрия; с - 2%-ный водный клейстеризованный раствор картофельного крахмала.

последних. Это возможно лишь при знании общих принципов устойчивости их структуры, отличающихся наличием достаточно развитой поверхности раздела между твердыми, жидкими и газовыми фазами, умением ими управлять.

Многолетние исследования показали: при замораживании пищевых изделий, созданных на основе молочного сырья, происходят различные изменения на молекулярном уровне, уменьшается содержание растворимых белков. В результате сближения макромолекул возникают необратимые связи с образованием новых структур. Появляются нерастворимые комплексы, ухудшающие усвояемость продукта. Проблема предотвращения перечисленных нежелательных изменений особенно важна при производстве пастообразных, взбитых и желированных молочных продуктов.

В ходе изысканий нам удалось объективно выделить и теоретически обосновать механизм действия стабилизирующих компонентов в сложных пищевых системах для получения товаров длительного срока хранения в замороженном состоянии. При этом показано: от сочетания биополимеров и изменения их свойств в ходе технологического процесса зависит качество конечного пищевого продукта. Для исследования свойств состава стабилизаторов были выбраны вещества различной природы: метилцеллюлоза, картофельный крахмал, казеинат натрия и др. В ходе эксперимента выявлено: в растворах с концентрацией 1 - 2%,

стр. 37

Формирование воздушной дисперсной фазы мороженого: а - в цилиндре машины в вихревом потоке через 5 мин фризерования; b - в готовом мороженом через 8 мин фризерования.

соответствующей их содержанию в водной части большинства продуктов, они образуют биополимерные пленки различного характера. Некоторые из них достигают размеров от 30 до 350 мкм без пустот и разрывов, являются довольно пластичными и сохраняют исходные характеристики после замораживания.

В свою очередь, микроструктура 2%-ного водного раствора картофельного крахмала формирует гель в виде сетки из переплетенных полос шириной от 20 до 150 мкм. После замораживания она сжимается и выглядит более жестко. Размеры ячеек при этом в 2 - 3 раза уменьшаются. В размороженном крахмале появляется нерастворимый осадок, агрегативная устойчивость раствора снижается, что свидетельствует о возникновении денатурационных процессов, являющихся следствием межмолекулярных взаимодействий в условиях дефицита влаги.

Что же касается 2%-ного водного раствора казеината натрия, то он представляет собой разветвленные пленки с однородной поверхностью, о размерах которых судить сложно, поскольку они образуют фазу со множеством изгибов. После замораживания и размораживания структура раствора сохраняется. Это делает его перспективным в производстве полуфабрикатов, продуктов с заданными реологическими* свойствами, обеспечивающими поточность производства, автоматическую формовку и сохранение товарного вида продукта. К полуфабрикатам предъявляются дополнительные требования: начинка не должна увлажняться и разрушать тестовую оболочку. Для последней важно обеспечить целостность при замораживании и последующей тепловой обработке. Добавление к творожной массе 10%-ного раствора казеината и меланжа позволяет получить более прочную микроструктуру.

Механизм ее формирования для взбитых продуктов в условиях отрицательных температур мы исследовали на мороженом. В результате установлено, что создание его воздушной дисперсной фазы происходит в струйных потоках, обусловленных гидродинамической обстановкой во фризере** и составом исходного раствора - смесью. В ходе этого процесса образуются воздушные пузырьки, которые по мере удаления от центра турбулентного движения уплотняются. Под влиянием возникающих давлений они сжимаются, приобретают эллипсовидную форму, а затем превращаются в более мелкие. В готовом продукте также образуется высокодисперсная система, в которой сохраняются "спирали", расходящиеся в разных направлениях. В них прослеживается чередование крупных и мелких воздушных пузырьков размерами от 20 до 60 мкм.

Таким образом, наши исследования позволяют сделать вывод: главная роль стабилизирующих веществ в молочных продуктах различной природы сводится к укреплению структуры соответствующего раствора, на основе чего формируется конечная форма сырья с сохранением его биологической ценности и потребительских качеств, отвечающих современным требованиям здорового питания.

Иллюстрации предоставлены автором

* Реология - раздел физики, изучающий течение и деформацию вязких, пластичных и упругих сред (прим. ред.).

* Фризер - машина для взбивания и замораживания смеси полуфабрикатов при производстве мороженого (прим. ред.).

Permanent link to this publication: