Пищевые добавки в гелях
4.5.1. Общие сведения
Альгинаты образуют гели с кислотами и всеми многовалентными катионами (за исключением катионов магния). В пищевой промышленности основным катионом для гелеобразования альгинатных систем служит ион кальция. Дозируя количества ионов кальция или кислоты, процесс гелеобразования можно регулировать: и кислотные, и кальциевые альгинатные гели являются термонеобратимыми и образуются в широком диапазоне температур. Термообратимые гели можно получить в кислой среде (при рН < 4,0, оптимальное рН -около 3,4), используя сочетание альгината и высокометилированного пектина [44]. Наиболее важным свойством альгината как гелеобразователя является его способность образовывать термостабильные гели при низких температурах.
Для эффективного гелеобразования альгинат перед контактом с ионами кальция должен быть гидратирован. Механизмы гелеобразования альгинатов можно разделить на два типа: внутреннее диффузионное затвердевание и диффузионное затвердевание при охлаждении. Кальциевые соли и коплексообразователи, использующиеся при получении альгинатных гелей, перечислены соответственно в табл. 4.2 и 4.3.
Таблица 4.2
Таблица 4.3
Обозначения: знаком + обозначена степень эффективности, то есть препарат +++++ более эффективен, чем ++++ и т. д.
4.5.2. Диффузионное затвердевание в нейтральной среде
При диффузионном затвердевании пищевые материалы в смеси альгинатом входят в контакт с растворенными солями кальция – либо путем погружения в кальциевую ванну, либо путем орошения водным раствором кальциевой соли. Чаще всего используют хлорид кальция, хотя можно пользоваться и другими растворимыми кальциевыми солями. Ионы кальция диффундируют в пищевой матрикс, содержащий альгинат, с образованием кальциевого альгинатного геля. Сшивка альгината начинается с поверхности и затем распространяется вглубь пищевого материала.
Данный процесс наиболее эффективно протекает в относительно тонких или небольших порциях продуктов (например, в полосках перца пимиенто), а также при необходимости покрытия поверхности продуктов (например, колец репчатого лука) тонким слоем. Скорость диффузии возрастает при увеличении температуры, концентрации соли кальция в ванне или при орошении, а также при использовании альгината с высоким содержанием С-блоков.
4.5.3. Диффузионное затвердевание в кислой среде
В этом случае с альrинатом смешивается кальциевая соль, растворимая в кислоте, но нерастворимая в воде. При контакте кислоты с поверхностью смеси соль растворяется по мере того, как протоны диффундируют в альrинато-кальциевый матрикс, снижая значение рН. Выделяющиеся при этом ионы кальция реагируют с альгинатом с образованием геля. Механизм гелеобразования в ходе диффузионного затвердения в нейтральных и кислых средах показан на рис. 4.7. В качестве солей используют карбонат кальция или дикальций фосфат.
Рис. 4.7. Получение альгинатного геля методом диффузионного затвердения.
В этом случае с альгинатом смешивается кальциевая соль, растворимая в кислоте, но нерастворимая в воде. При контакте кислоты с поверхностью смеси соль растворяется по мере того, как протоны диффундируют в альгинато-кальциевый матрикс, снижая значение рН. Выделяющиеся при этом ионы кальция реагируют с альгинатом с образованием геля. Механизм гелеобразования в ходе диффузионного затвердения в нейтральных и кислых средах показан на рис. 4.7. В качестве солей используют карбонат кальция или дикальций фосфат.
4.5.4. Внутреннее затвердевание в нейтральной среде
При этом процессе ионы кальция гомогенно выделяются в контролируемых условиях внутри продукта. Используют обычно сочетание альгината, медленно растворимой кальциевой соли и кальциевого секвестранта (например, фосфата или цитрата). Обычно применяют сульфат кальция – недорогую соль с требуемой растворимостью. Секвестрант связывает свободные ионы кальция и препятствует слишком быстрому гелеобразованию в ходе смешивания продукта и альгината (рис. 4.8). Требуемое количество секвестранта зависит от времени, необходимого для переработки продукта: чем оно дольше, тем большей должна быть концентрация секвестранта.
Рис. 4.8. Гелеобразование методом внутреннего затвердевания
4.5.5. Внутреннее затвердевание в кислой среде
Внутреннее затвердевание может происходить как в нейтральной, так и в кислой среде. Выделение ионов кальция из наиболее часто применяемых солей (карбонатов и фосфатов) зависит от значения рН. Пищевой продукт смешивают с альгинатом и источником ионов кальция в нейтральной среде, а затем при ее подкислении лимонной, адипиновой или иной подходящей кислотой выделяются ионы Са2+. Иногда в качестве йодкислителя используют глюконо-дельта-лактон, обеспечивающий медленное контролируемое подкисление.
4.5.6. Комбинированное затвердевание
Системы диффузионного и внутреннего затвердевания можно совместить, что обеспечивает ускоренное гелеобразование на поверхности продукта или нанесение покрытия еще до внутреннего затвердевания продукта за счет медленного выделения ионов кальция. Такое покрытие поверхности до внутреннего затвердевания зачастую бывает необходимо для придания ей механической прочности перед последующей обработкой.
4.5.7. Затвердевание при охлаждении
В данном варианте альгинат, кальциевая соль и секвестрант растворяют в горячей жидкости. Повышенная температура препятствует гелеобразованию, поскольку сшивка и ассоциация альгинатных цепей затрудняется их тепловым движением. Затвердевание геля начинается при охлаждении раствора и заканчивается образованием термостабильного кальциево-альгинатного геля. Образованные таким способом гели менее склонны к синерезису, чем гели диффузионного или обычного внутреннего затвердевания [28]. Путем тщательного подбора состава пищевой системы можно получать гели при температурах от 0 до 50 °С, однако данный метод используют лишь для продуктов с относительно мягкой текстурой.
4.5.8. Альгинато-пектиновые гели
Высокометилированные пектины (ВМ-пектины) образуют гели в узком интервале рН только при высоком содержании сахара, а низкометилированные пектины (НМ-пектины) – при низком содержании сахара в присутствии двухвалентных катионов (например, Са2+). Путем внесения альгината натрия можно получить альгинато-пектиновые гели на основе НМ-пектина при низком содержании СВ в более широком диапазоне рН [43-45].
Богатые пектином фрукты (например, яблоки) образуют гели при добавлении альгината натрия после кулинарной обработки. Прочные гели могут образовываться при совместном внесении ВМ-пектина и альгината натрия, богатого гулуроновой кислотой (самые прочные гели получаются при равном соотношении компонентов [43,44]. При использовании альгината совместно с ВМ-пектином в гелях формируется более плотная полимерная сетка, чем в гелях с НМ-пектином [50]. В пектино-альгинатных смесях наблюдается синергизм – совместно они дают более прочные гели, чем при использовании в том же количестве по отдельности. В отличие от термостабильных кальциево-альгинатных гелей альгинато-пектиновые гели являются термообратимыми. Альгинато-пектиновый синергизм представляет собой один из немногих примеров взаимодействия альгината с другими гидроколлоидами и является до сих пор единственным примером его промышленного использования.
Источник
Будучи введенными в жидкую пищевую систему в процессе приготовления пищевого продукта, загустители и гелеобразователи связывают воду, в результате чего пищевая коллоидная система теряет свою подвижность и консистенция пищевого продукта изменяется. Эффект изменения консистенции (повышение вязкости или гелеобразование) будет определяться, в частности, особенностями химического строения введенной добавки.
В химическом отношении добавки этой труппы являются полимерными соединениями, в макромолекулах которых равномерно распределены гидрофильные группы, взаимодействующие с водой. Они могут участвовать также в обменном взаимодействии с ионами водорода и металлов (особенно кальция) и, кроме того, с органическими молекулами меньшей молекулярной массы.
Классификация загустителей и гелеобразователей
Эта группа пищевых добавок включает соединения двух функциональных классов:
- загустители ( функциональный класс 23) — вещества, используемые для повышения вязкости продукта;
- гелеобразователи (функциональный класс 15) — соединения придающие пищевому продукту свойства геля (структурированной высокодисперсной системы с жидкой дисперсионной средой, заполняющей каркас, который образован частицами дисперсной фазы).
Среди них натуральные природные вещества животного (желатин) и растительного пектин, агароиды, камеди) происхождения, а также вещества, получаемые искусственно (полусинтетическим путем), в том числе из природных источников (модифицированные целлюлозы, крахмалы и др.). Промежуточное положение между этими двумя группами занимают альгинат натрия и низкоэтерифицированный пектин. К синтетическим загустителям относятся водорастворимые поливиниловые спирты и их эфиры.
Перечень основных загустителей и гелеобразователей, разрешенных в соответствии с СанПиН 2.3.2.560—96 для применения в производстве пищевых продуктов, приведен в таблице 1.
Таблица 1 – Пищевые загустители и гелеобразователи, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов
Свойства и функции загустителей и гелеобразователей
Главной технологической функцией добавок этой группы в пищевых системах является повышение вязкости или формирование гелевой структуры различной прочности. Одним из основных свойств, определяющих эффективность применения таких добавок в конкретной пищевой системе, является их полное растворение, которое зависит прежде всего от химической природы. Влияние особенностей структуры отдельных загустителей и гелеобразователей на их растворимость в воде иллюстрирует таблице 2.
Таблица 2 – Влияние структуры на растворимость
При анализе таблицы 2 можно констатировать, что добавки подиса-харидной природы, содержащие большое количество гидроксильных групп, являются гидрофильными и в основном растворимы в воде.
При контакте водорастворимых полисахаридов с водой молекулы растворителя сначала проникают с образованием связей в наименее организованные участки цепи макромолекул. Такая начальная гидратация ослабляет связи в оставшихся звеньях и способствует проникновению воды и сольватации наиболее организованных участков цепи Этот процесс проходит через переходную стадию гелеобразования, когда частицы набухают и увеличиваются в объеме благодаря силам когезии между макромолекулами. Если межмолекулярные связи относительно слабы, они могут быть достаточно легко разрушены при механическом воздействии или нагревании. При этом биополимер (полисахарид или белок) полностью растворяется С другой стороны, если связи между определенными сегментами макромолекул не разрушаются при механическом или тепловом воздействии, биополимер сохраняется в виде набухших частиц. Примерами могут служить альгинат и пектат кальция.
Растворимость повышается в присутствии ионизированных групп (сульфатные и карбоксильные), увеличивающих гидрофильность (каррагинаны, альгинаты), а также при наличии в молекулах полисахаридов боковых цепей, раздвигающих главные цепи, что улучшает гидратацию (ксантаны). Растворимость понижается при наличии факторов, способствующих образованию связей между полисахаридными цепями, к которым относятся наличие неразветвленных зон и участков без ионизированных групп (камедь рожкового дерева), а также присутствие ионов кальция или других поливалентных катионов, вызывающих поперечное сшивание полисахаридных цепей, что препятствует растворению макромолекул.
В зависимости от химической природы макромолекул и особенностей пищевой системы возможны различные механизмы гелеобразования, обобщенные в таблице 3.
Таблица 3 – Условия гелеобразования в растворах полисахаридов и желатина
Более подробно процессы гелеобразования описаны при рассмотрении отдельных представителей этой группы добавок.
В ряде случаев совместное введение двух различных добавок этой группы сопровождается синергическим эффектом. Некоторые комбинации добавок, проявляющие синергический эффект, приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Комбинации добавок с синергическим эффектом
Аналогичный синергический эффект повышения вязкости может быть достигнут при сочетании отдельных загустителей с некоторыми биополимерами белковой природы. К ним относятся, например, комбинации карбоксиметилцеллюлозы с казеином или соевым протеином.
Многие представители этой группы пищевых добавок имеют смежную технологическую функцию стабилизатора (см. раздел 6.3). Повышение вязкости дисперсной пищевой системы при введении в нее загустителя или превращение такой системы в слабый гель при низких концентрациях гелеобразователя предотвращает ее разделение на исходные компоненты, например, выпадение в осадок твердых частиц, диспергированных в жидкой дисперсионной среде.
Подавляющее большинство загустителей и гелеобразователей со статусом пищевых добавок относится к классу полисахаридов (гликанов). Исключение составляет гелеобразователь желатин, имеющий белковую природу.
Источник
Результат на длинных дистанциях зависит от целого ряда факторов, и питание во время забега – один из них. Поэтому в процессе подготовки тренировать нужно не только мышцы, сердце и легкие, но и желудок. Что такое углеводные гели и с чем их едят (в прямом и переносном смысле) – вы узнаете из этого обзора представленных на отечественном рынке гелей для бегунов.
Зачем нужны углеводные гели
Во время физической активности, длящейся более пары минут, организм использует гликоген и жиры. Гликоген – это производная глюкозы, именно он участвует в производстве энергии. В зависимости от интенсивности нагрузки, соотношение жиров и углеводов в энергообмене различается – чем интенсивнее нагрузка, тем больше доля гликогена, поэтому на забегах и на скоростных тренировках в основном используется именно он.
Запасы гликогена наше тело хранит в печени и мышцах: ученые подсчитали, что таким образом человек может “запасти” в среднем около 3000-3500 ккал. Этого хватит примерно на 30-35 км интенсивного бега – и тогда-то и настает пресловутая “марафонская стена”: организм вынужден перейти на использование жиров как главного топлива, а “горят” они гораздо медленнее углеводов, потому нагрузку прежней интенсивности уже поддерживать невозможно. Получается, что “впрок” гликогена накопить нельзя – значит, нужно пополнять его запасы прямо на дистанции.
Немного истории
Именно для этого и были изобретены углеводные гели. В 1980-х доктор Тим Ноукс из ЮАР и 9-кратный победитель Comrades Ultramarathon Брюс Фордис разработали гелеобразную субстанцию, содержащую в себе быстроусваиваемые углеводы – она получила название Leppin Squeezy. Спустя пару лет на рынок вышел второй бренд – GU Energy Gel, который впоследствии стал очень популярным и даже именем нарицательным для углеводных гелей.
Что внутри
Основой углеводного геля являются легкоусваиваемые сахара – мальтодекстрин, глюкоза, фруктоза, также добавляют витамины, электролиты, кофеин и таурин, плюс ароматизаторы для вкуса. Как правило, один гель додержит порядка 20 гр углеводов или 100 ккал. По консистенции гели тоже могут отличаться – от более густых до почти жидких.
Как есть углеводные гели
Человеческий организм способен усвоить максимум 60 гр глюкозы (фруктозы) за час, то есть не более 3 углеводных гелей, а в жаркие дни этот показатель ниже. Правда, в реальности съедать 3 геля в час способны, пожалуй, только хорошо подготовленные атлеты. Поэтому лучше ограничиться одной – двумя штуками, если нет уверенности, что желудок справится с тремя. В противном случае могут начаться проблемы с животом.
Подпишитесь на “Марафонец” в Telegram.
Анонсы статей и полезные подборки каждую неделю.
В зависимости от состава, углеводные гели можно запивать или не запивать водой – обычно это указано на упаковке.
Классическая схема приема углеводных гелей на марафоне: начинаем с 7-8 километра и съедаем по гелю каждые 5 км. Причем начинать можно с обычных углеводных гелей, в середине дистанции чередовать их с гелями с добавлением электролитов, а после 30-го км есть гели с кофеином. Правда, последние дадут эффект лишь в том случае, если за несколько недель до забега перестать употреблять кофеиносодержащие продукты.
Хотя теоретически на полумарафонской дистанции запасов организма должно хватать, многие предпочитают подкрепляться и на “половинках”.
Наконец, важно пробовать углеводные гели во время тренировок (например, длительных, или до, или во время скоростных работ) – чтобы посмотреть эффект, а также приучить желудок воспринимать эту специфическую замену еде. Причем если первый опробованный гель не подойдет, есть смысл попробовать продукцию других производителей – ведь на сегодняшний день вариантов множество.
Помимо гелей не забывайте пить изотоники на дистанции.
Гели SIS
Основа гелей британского производителя – мальтодекстрин, есть варианты изотонические, с электролитами и кофеином, есть большое разнообразие вкусов – от фруктовых до арахисовой пасты. Эти гели можно не запивать водой. Ценник у них сравнительно высокий – порядка 200 руб. за одну упаковку. Содержит она 60 мл и 22 гр углеводов, а консистенция геля умеренно густая.
Гели GU
Почти что родоначальники гелей. Они до сих пор на рынке, выпускаются в маленьких саше по 32 г, в которые “умещаются” 23 гр углеводов и 100 ккал. За основу использованы мальтодекстрин и фруктоза, вкусов множество, а в качестве добавок бывают аминокислоты и натрий. Эти гели очень густые, и их совершенно необходимо запивать водой. По цене они чуть дешевле – порядка 150 руб.
Гели Squeezy
Выпускаются в двух вариантах упаковки: обычные по 33 гр и питьевые по 60 мл – содержат, соответственно, по 21 и 20 гр углеводов. Вкусов не так много, а консистенция непитьевого геля умеренно густая. Из добавок есть аскорбиновая кислота, калий и натрий. Цена: 120-130 и 160 руб соответсвенно.
Гели VPLab
Небольшие упаковки по 41 гр содержат 27 гр углеводов. Основой этих гелей являются мальтодекстрин и фруктоза, из добавок есть натрий, кофеин и гуарана. Они не занимают много места, но их нужно запивать водой. Стоят в районе 100 руб., а основное преимущество заключается в том, что их можно купить не только в специализированном магазине, но и в супермаркете (например, Азбука вкуса).
Гели Isostar
В маленькие саше по 35 гр “упакованы” 28 гр углеводов. Консистенция густая, и запивать водой необходимо. Основа – глюкоза, а из добавок есть витамины С и группы В, а также кофеин; вкусов достаточно много. Цена достигает 200 руб.
Гели High5
Этот британский производитель выпускает два варианта углеводных гелей: жидкие Iso и более густые Energy – по 66 гр и 40 гр соответственно. И те, и другие можно не запивать водой, и они содержат 22 и 23 гр углеводов из мальтодекстрина и глюкозы соответственно. Разнообразие вкусов невелико, а цена начинается от 50 руб. за штуку.
Гели PowerGel
Тоже выпускают два варианта – густой обычный гель в маленьком саше и жидкий Нydro по 67 гр с 25 гр углеводов. В основе лежат мальтодекстрин и фруктоза, а добавками выступают кофеин и электролиты. Цена – около 170 руб. за штуку.
Гели “Арена”
Углеводные гели российского производителя выделяются сравнительно небольшой ценой (60-80 руб.) и высокой питательной ценностью. Небольшие саше по 50 гр содержат целых 32 гр углеводов, а в составе – мальтодекстрин, глюкоза, фруктоза и декстроза. Среди добавок – витамины С, Е и группы В, а также экстракт зеленого чая и натрий. По консистенции и вкусу напоминают джем, и запивать их совершенно необходимо. Выбор вкусов невелик – в основном это фруктово-ягодные вариации.
Гели Nutrend
Углеводые гели чешского производства выпускаются в саше или тюбиках. 55-граммовые саше содержат 23 гр углеводов из мальтодекстрина и глюкозы, а из добавок – кофеин, глицин и натрий. По консистенции они достаточно густые, и их придется запивать. Стоят они около 200 руб. и отличаются достаточно необычными химическими вкусами.
Гели Mulebar
Британский производитель уверяет, что эти гели совершенно натуральны. В их составе нет никаких химических компонентов, которые могут негативно влиять на пребиотики в желудке и плохо сказываться на пищеварении. Выпускаются эти гели в тюбиках по 37 гр или саше по 50 гр (с электролитами). Имеют небольшой выбор вкусов, но разнообразие все же присутствует. В основе лежат экстракт агавы и фруктовые и ягодные соки. Запивать эти гели нужно, а цена – примерно 200 руб.
Гели PowerUp
Гели российского производства выпускаются в тюбиках по 50 мл и имеют не очень большой набор вкусов, в основном ягодных: вишня, ежевика, клюква, черника, апельсин и другие. Гели достаточно жидкие и не требуют забивания водой. Цена колеблется в районе 100 руб. за штуку.
Таким образом, выбор углеводных гелей огромен, и можно найти вариант практически на любой вкус и требования. Как правило, критерием подбора могут быть размер упаковки, удобство ее открытия и ее размер, а также ценник – ведь на марафон гелей понадобится немало. Однако важно помнить главное правило: на забег с собой нужно брать только проверенный на тренировках вариант.
Где купить углеводные гели?
Источник