Галактоманнаны

Галактоманнаны представляют собой гетерогликаны, содержащиеся в семенах стручковых растений. Они предотвращают обезвоживание семян. Коммерческие препараты растительных галактоманнанов получили название камедей. Наибольшее распространение получили галактоманнаны семян двух видов растений: гуара (Cyamopsis tetragonolobus), произрастающего в Индии и Пакистане, и рожкового дерева (Ceratoma siligua), произрастающего на побережье Средиземного моря, [камедь рожкового дерева (Е410), гуаровая камедь (Е412)].

Эти камеди имеют сходное химическое строение и представляют собой нейтральные полисахариды, состоящие из (1,4)-(β-гликозидно связанных остатков маннозы, к которым 1,6-связями через равные интервалы присоединены боковые цепи, состоящие из единичных остатков α-D-галактозы. У камеди гуара, получившей название «гуаран», остаток галактозы присоединен к каждому второму остатку маннозы, а у камеди из бобов рожкового дерева — к каждому четвертому (рис. 3.3) Причем галактопиранозные структурные единицы распределены вдоль полимерной цепи маннана не равномерно, а в виде блоков, что особенно характерно для галактоманнанов рожкового дерева. Таким образом, полимерная цепь галактоманнанов имеет нерегулярную структуру с чередующимися линейными и разветвленными зонами. От характера распределения этих зон, а также от соотношения галактозы и маннозы зависят основные свойства галактоманнанов.

Технология получения коммерческих препаратов галактоманнанов основана на водной экстракции полисахаридов из измельченного растительного сырья с последующим отделением и очисткой экстракта, обработкой спиртом для выделения целевого продукта, который затем отфильтровывают, высушивают и измельчают

Растворимость галактоманнанов в воде зависит от особенностей их строения Линейный D-маннан, не содержащий боковых заместителей, проявляет свойства, подобные его химическому аналогу — целлюлозе, в частности, не растворяется в воде. Появление боковых цепей в полимерной молекуле обусловливает способность к образованию водных растворов, которая находится в корреляционной зависимости от степени замещения. Так, галактоманнаны с высокой степенью замещения первичных гидроксильных групп в остатках D-маннозы, представителем которых является гуаран, полностью гидратируют в холодной воде, тогда как галактоманнаны с ограниченной степенью замещения (камедь рожкового дерева) полностью растворяются только в горячей воде. Однако в обоих случаях процесс растворения является продолжительным Например, для приготовления раствора гуарана максимальной вязкости при температуре 25°С необходимо около 120 мин Ускорить процесс можно за счет интенсивного перемешивания или нагревания, при котором температура не должна превышать 80°С из-за потенциально возможной тепловой деструкции полимерных молекул Растворимость галактоманнанов в воде может быть снижена в присутствии других растворенных веществ, в связи с чем при создании пищевых систем галактоманнаны следует растворять в первую очередь.

Вязкость растворов галактоманнанов зависит от их концентрации. При низких концентрациях (до 0,5%) она имеет линейную зависимость, которая при дальнейшем повышении переходит в экспоненциальную (рис. 3.4).

Применение галактоманнанов в пищевых технологиях основано на трех ключевых свойствах, к которым относятся:

• способность образовывать вязкие водные растворы;

• синергическое взаимодействие с другими полисахаридами, приводящее к формированию гелей различной текстуры;

• способность регулировать процесс синерезиса. Способность камеди рожкового дерева повышать вязкость водных растворов известна с античных времен, когда древние египтяне использовали пасты измельченных бобов для бальзамирования мумий. Однако коммерческое применение этого препарата датируется началом нашего столетия. Причиной промышленного освоения гуаровых камедей, которое началось в сороковые годы нашего века, послужила нехватка камедей рожкового дерева.

2 остатка маннозы на каждый остаток галактозы

а

4 остатка маннозы на каждый остаток галактозы

б

Рис. 3.3. Фрагмент молекулы галактоманнанов:

а - камедь гуара, б— камедь рожкового дерева

Гуаровые камеди применяют при получении молочных продуктов, соусов и мучных изделий. Ее синергические смеси с карбоксиметилцеллюлозой, каррагинанами и ксантанами используют в производстве мороженого, сыров и других продуктов. Камедь рожкового дерева нашла применение в технологии молочных продуктов (низкожирные сыры, йогурты), низкокалорийных салатных заправок, мучных изделий, замороженных десертов. Синергический эффект этой камеди с ксантаном проявляется при образовании эластичных гелей, которые не формируются в случае самостоятельного применения этих загустителей. Введение камеди рожкового дерева в смеси с каррагинанами позволяет изменить текстуру геля, обеспечивая ей эластичность. Дозировки галактоманнанов в пищевых продуктах обычно составляют 0,05-1,0%.

Кроме рассмотренных выше камедей гуара и рожкового дерева статус пищевых добавок получили еще несколько растительных камедей, выполняющих в пищевых системах функции загустителей и стабилизаторов. К ним относятся: камедь карайи (Е416), гуммиарабик (Е414), камедь гхатти (Е419), камедь трагаканта (Е413) и камедь тары (Е417). Однако области этих камедей использования значительно уже.

Большинство галактоманнанов, подобно производным целлюлозы и пектинам, не расщепляется в желудочно-кишечном тракте, поэтому они — относительно безвредные пищевые добавки. Уровень их содержания в пищевых продуктах определяется технологическими задачами и регламентируется соответствующими технологическими инструкциями. Практически единственное исключение составляет камедь карайи, для которой установлены нормативы ее введения в пищевые продукты (табл. 3.12).

Рис. 3.4.Зависимость вязкости растворов галактоманнанов от концентрации

Таблица 3.12