10092

Mieczysław Dłużewski

Znaczenie koagulacji i żelowania w technologii żywności

W przetwórstwie żywności wykorzystuje się głównie surowce organiczne pocho. dzenia zwierzęcego i roślinnego. Skład tych surowców jest bardzo różnorodny, Surowce żywnościowe, podobnie jak gotowe produkty spożywcze, stanowią z reguły układy dyspersyjne wieloskładnikowe o określonym stanie rozdrobnię, nia, uporządkowania i uwodnienia cząstek. Zmiany fizyczne w tych układach, jak: sedymentacja, koagulacja, żelowanie, krystalizacja, agregacja, krystalizacja, zbrylanie się, synereza, retrogradacja i inne powodują zmianę pierwotnej struktury i konsystencji materiału przetwarzanego, a więc mają bezpośredni wpływ na jakość gotowego produktu.

Koagulacja, a szczególnie żelowanie są wykorzystywane w wielu branżach przemysłu spożywczego, na przykład: w przemyśle mleczarskim - przy wyrobie serów, napojów fermentowanych i kazeiny, w przemyśle owocowym - do otrzymywania galaretek, dżemów, marmolad, w przemyśle koncentratów spożywczych - do produkcji kisieli, budyni, w piekarstwie i ciastkarstwie - do tworzenia ciast, w przetwórstwie mięsa i produkcji garmażeryjnej - w produkcji wyrobów wędliniarskich i galaret

Spośród związków chemicznych odgrywających ważną rolę w kształtowaną?--tekstury środków spożywczych na szczególną uwagę zasługują rozpuszczalne-w wodzie hydrokoloidy, które zaliczyć można do koloidów liofilowych. Są one polimerami o dużej masie cząsteczkowej, budowie najczęściej liniowej z ewentualnymi bocznymi rozgałęzieniami. Ze względu na duże powinowactwo do wody, tworzą z nią wielkocząsteczkowe zole lub żele, w których cząsteczki występują w formie łańcuchów, spirali i siatek składających się na budowę trójwymiarową przestrzenną. Najważniejsze funkcje, jakie spełniają hydrokoloidy w przetwórstwie surowców spożywczych i w żywności, to: wiązanie wody, obniżanie szybkości odparowywania, zmienianie szybkości zamarzania, zwiększenie lepkości, modyfikacja w tworzeniu kryształów lodu i regulacja właściwości Teologicznych środowiska. Hydrokoloidy występują w produktach spożywczych jako naturalne składniki żywności, jak: skrobia, dekstryny, pektyna czy kazeina, lub jako substancje specjalnie dodawane do żywności.

Hydrokoloidy dodawane do żywności mogą być pochodzenia naturalnego lub mogą być otrzymywane w drodze modyfikacji chemicznych czy fizycznych naturalnych związków (tzw. związki półsyntetyczne), lub rzadziej całkowicie syntetyzowane (związki syntetyczne). Najliczniejszą grupę stanowią naturalne hydrokolo-idy roślinne, które ze względu na pochodzenie można podzielić na trzy podgrupy.

■ hydrokoloidy otrzymywane z wydzielin roślin, jak na przykład gumy: arabska, Ghatti (indyjska), karaya, tragakanta;

■KiiglSiiH

■    hydrokoloidy otrzymywane z wodorostów, jak na przykład: agar-agar, algi-niany, karagen, furcelaren;

■    hydrokoloidy otrzymywane z nasion, jak na przykład: guar, carob. tamarynd, mączka chleba świętojańskiego.

Nie wszędzie w technologii żywności proces żelowania jest zjawiskiem pożądanym. W niektórych wypadkach działa on niekorzystnie, obniżając wartość konsumpcyjną i spożywczą produktu, na przykład występowanie delikatnej galaretki w ochłodzonym po sterylizacji mleku zgęszczonym.

Spośród wielu surowców przemysłu spożywczego wybraliśmy do ćwiczeń mleko. Na przykładzie jego krzepnięcia zapoznamy się bliżej ze zjawiskiem koagulacji i żelowania. Mleko jest bowiem nie tylko wieloskładnikowym, ale i wielodyspersyjnym układem o rozproszeniu molekularnym - sole mineralne, laktoza, koloidowym (białka), i gruboziarnistym (tłuszcz).

Krzepnięcie mleka

Zdolność krzepnięcia (ścinania się) zawdzięcza mleko swoistemu białku - kazeinie, której zawartość w mleku krowim wynosi około 2,5%. Kazeina jest heterogenną fosforoproteiną, złożoną z trzech dających się elektroforetycznie wydzielić komponentów: a, | i y, odznaczających się odrębnym składem strukturalnym i właściwościami fizykochemicznymi. W bardziej złożonej analizie każdy z tych komponentów można rozdzielić na dalsze frakcje. Stosując na przykład elektroforezę bibułową roztworów mocznikowych kazeiny i elektroforezę na żelu skrobiowym, wydzielono z a-kazeiny ponad 20 składników, z których na szczególną uwagę zasługuje składnik rozpuszczalny w roztw orach wapnia, określany jako x-kazeina. Komponenty kazeiny tworzą trwałe skupienia, zwane micelami, które zawierają przeciętnie: 93% białka, 2,8% wapnia, 2,9% nieorganicznego fosforanu, 2,3% organicznego fosforanu, 0,4% cytrynianu i małe ilości magnezu, sodu i potasu. Micele w kształcie zbliżonym do kuli o średnicy 20-300 nm i masie micelamej 10⁷-10¹⁰ mają porowatą strukturę, są uwodnione i rozproszone w mleku w postaci koloidalnego zolu. W 1 cm⁵ mleka znajduje się około 10¹² miceli oddalonych średnio od siebie o 0.36 jun. Micele znajdują się w ciągłym ruchu kinetycznym, a stabilność ich zalety przed wszystkim od: pH, środowiska, stężenia jonów wapniowych, temperatuay i wartości ^-kazeiny.

Koagulację mleka można przeprowadzić za pomocą różnych < alkohol, kwasy, soje, napromieniowanie, ogrzewanie, zamrażanie, zymów proteolitycznych. W technologii mleczarstwa praktyczne . znalazła kwasowa i enzymatyczna koagulacja.