Каррагенан является гидроколлоидом, содержащимся в стенках клеток отдельных видов водорослей из группы красных водорослей (класс Rhodophyceae, рис. 14).
Его экстрагируют в воде в нейтральных или щелочных условиях при повышенных температурах. Каррагенан состоит из повторяющихся звеньев галактозы и 3,6-ангидрогалактозы с сульфатными сложноэфирными группами в различных количествах и положении в зависимости от типа каррагенана. Катионами по отношению к сульфатным сложноэфирным группам являются натрий, калий, кальций и магний. В условиях производства относительный баланс катионов в молекуле каррагенана может меняться таким образом, что один из них становится доминирующим.
Типы каррагенанов: Йота каррагенан образует прозрачные эластичные гели. Лямда каррагенан не образует геля, но дает вязкие растворы; каппа каррагенан образует мутные жесткие хрупкие гели.
Особенности производства: каппа каррагенана: щелочная обработка • температура, время, осаждение спиртом. свойства: более эластичен, прочный, высокий уровень синерезиса, прозрачный, упругий.
Каррагенан выделяют из раствора спиртом или желированием при введении катионов калия. Спирты, используемые в производстве и очистке каррагенана, строго ограничены метанолом, этанолом и изопропанолом. Полуочищенный каррагенан представляет собой хорошо промытую и обработанную щелочью водоросль. Он не экстрагирован из водоросли и содержится в ее клеточной матрице. Название этих полимеров происходит от названия ирландского приморского города Каррик. Иногда их также называют ирландским мхом. Они входят в состав красных водорослей и имеют некоторую гетерогенность структуры. Можно выделить различные типы идеальных каррагенанов, обозначаемых греческими буквами «лямбда», «кси», «каппа», «йота», «мю» и «ню».
В действительности не существует полимеров, отвечающих данным формулам, так как в макромолекуле одного типа всегда есть несколько димеров другого. Например, во фракциях каппа и йота всегда встречаются димеры, соответствующие фракциям мю и ню, которые являются их биологическими предшественниками. В этой связи более точным определением каррагенанов является следующее: каррагенаны - это полимеры, состоящие из сульфатированных в различной степени звеньев галактозы и сульфатированных или нет звеньев 3,6 ангидрогалактозы, поочередно соединенных 1-3 и 1-4 связями.
Пектиновые вещества - это природные компоненты, содержащиеся во всех фруктах и овощах. Главное место их нахождения - клеточные оболочки и серединные пластинки растений, в которых они исполняют функцию структурообразующего материала, а также являются регуляторами водного баланса. Пектиновые вещества выполняют роль цементирующего материала, и тем самым оказывают влияние на консистенцию пищевых продуктов. Эти вещества включают три структурные единицы: пектин, галактан, арабинан. Основой пектиновых веществ является молекулярная цепь, состоящая из остатков D-галактуроновой кислоты, соединенных 1,4-a-гликозидной связью,и содержащая некоторое количество остатков 2-О-замещенной Lрамнопиранозы.
Пектиновые вещества представлены протопектинами, пектиновыми кислотами и пектином. Протопектин - нерастворимое в воде природнoe вещество, содержащееся в растительных тканях; при гидролизе дает пектин или пектиновые кислоты. Пектиновые кислоты - вещества, образованные из коллоидных полигалактуроновых кислот, совершенно свободных от метоксильных групп или содержащих их в таком количестве, что не образуют студней ни с сахаром и кислотой, ни с ионами металлов. Пектин образуется при гидролизе протопектина и является линейным полимером, в котором карбоксильные группы частично заменены метанолом.
В зависимости от источника получения полисахариды растительного происхождения можно разделить на две группы: полисахариды из морских растений (агар-агар, агароид, каррагенаны, фурцелларан, альгинаты) и полисахариды из наземных растений (крахмалы, в том числе модифицированные, пектины, производные целлюлозы, галактоманнаны, камеди, мука из зерен тамаринда и др.).
Агар-агар и агароид. Дифракция рентгеновских лучей на волокнах показала, что структура агарозы представляет трехскладковые левосторонние двойные спирали.
Образование геля альгината происходит при pH ниже 4 или в присутствии ионов Са+2 в количестве 20-70 мг/т альгината. Кислотный альгинатный гель мягкий, устойчивый и тиксотропный. Кальциевый гель сильно ломкий, термонеобратимый. Прочность геля увеличивается с ростом концентрации Са+2 и при pH ниже 3,6.
Механизм образования альгинатных гелей включает совместное связывание ионов кальция между расположенными в одну линию лентами полигалуроната, т.е. известная модель "яичной коробочки". Цепи макромолекул, упакованные в такой конфигурации, имеют поры или полости, соответствующие размеру ионного радиуса Са+2. Гелеобразование идет интенсивно при заполнении пор ионами кальция.
Многие виды микроорганизмов в процессе жизнедеятельности выделяют биокамеди, состоящие в основном из полисахаридов. В течение последних 30 лет интенсивно ведется разработка технологий получения биокамедей в промышленных условиях. В настоящее время в коммерческих целях получают ксантан, рамзан, геллан, велан, керкогель R и др.
Камедь - ксантан впервые была получена в конце 50-х годов и стала производиться в коммерческих масштабах с 1964 г. Ксантан образуется в результате брожения культуры Xanthomonas campestris (рис. 15) в углеводных растворах, служащих питательной средой для микроорганизмов. Когда интенсивность брожения уменьшается, образовавшийся вязкий бульон пастеризуют, осаждают раствором изопропилового спирта, высушивают и измельчают.
