Aditivi Alimentari - Hidrocoloizi

1. ADITIVI ALIMENTARI Conform normelor oficiale, prin aditivi alimentari se intelege orice substanta care, in mod normal, nu este consumata ca aliment in sine si care nu este ingredient alimentar caracteristic avand sau nu o valoare nutritiva si prin a acrui adaugare intentionata la produsele alimentare in scopuri tehnologice, in decursul procesului de fabricare, prelucrare, preparare, tratament si ambalare a unor asemenea produse alimentare devine o componenta a acestor produse alimentare. Potrivit doctrinei, aditivii alimentari sunt “... substante adaugate in produsele alimentare cu scopul de a le modifica sau crea anumite proprietati, a facilita anumite operatii de prelucrare si a asigura o anumita stabilitate in timp.” In listele internationale ca si in cele nationale numarul, aditivii sunt clasificati in 25 de categorii si numerotati specific. : •

coloranti-pentru a schimba si a da culoare ; E 100-E 108

•

conservanti –substante care prelungesc perioada de pastrare a alimentelor

prin protejarea lor impotriva alterarii produse de microorganisme ; E 200-E 297 •

antioxidanti –substante care prelungesc perioada de pastrare a alimentelor

prin protejare impotriva oxidarii ( de exemplu : rancezirea, schimbarea culorii ) ;E 300-E 390. •

emulgatorii –asigura un amestec omogen intre apa si grasimile

alimentare ; E 400-E 496 •

saruri de topire –E 400-E 496

•

agenti de ingrosare –substante care au capacitatea de a mari vascozitatea

produselor alimentare ; E 400-E 496. •

Agenti de gelifiere –substante care permit si care ajuta la formarea

gelurilor ; E 400-E 496 •

Stabilizatori –substante care fac posibila mentinerea proprietatilor fizico-

chimice ale alimentelor ,mentinand omogenizarea dispersiilor , culoarea etc ; E 400-E 49

1

•

Agenti de gust ( aromatizanti) –se impart in trei categorii : a) substante

aromate naturale –se obtin prin procese fizice enzimatice •

sau microbilogice din materii prime de origine vegetala sau animala ;

b)substante identic naturale –sunt identice din punct de vedere al compozitiei cu aromele naturale ,componentele fiind obtinute prin sinteza ; c ) substante artificiale –se obtin prin sinteza, avand structura si compozitia deferite de cele naturale ;E 600-E 640. •

Acidifianti –substante care cresc aciditatea alimentelor,impunandu-le un

gust acru ;E 300-E 390 •

Agenti antiaglomeranti E 500-E 580

•

Amidon modificat –E 1400-E 1450

•

edulcoloranti ( indulcitori )-substante ( altele decat zaharul)care se

utilizeaza pentru a da gust dulce alimentelor ;E 900-E 999 •

substante de afanare-substante care contribuie la cresterea volumului

alimentelor fara a modifica valoarea energetica ; E 400-E 496 •

antispumanti –se folosesc pentru reducerea si prevenirea spumei ;

E 500-E 580 •

agenti de suprafata si albire – E 900-E 999/E 1500-E 1520

•

agenti de intarire –afermisanti –E 500-E 580

•

umectanti E 1200-E 1202/E 1400-E 1450/ E 1500-E 1520

•

enzime E 1100-E 1105

2

2. HIDROCOLOIZII Hidrocolizii ,aunt cunoscuti si sub denumirea de gume,sunt polimeri cu masa moleculara mare, care poseda o serie de proprietati functionale ce ii fac extrem de utili pentru industria alimentara. In literatura de specialitate ,aproximativ 77% din totalul hidrocolizilor,folositi in industria alimentara,sunt necesari pentru capacitatea lor de ingrosare ,stabilizare,formare de filme si de retinere a apei,respectiv gelificare. Capacitatea de ingrosare a hidrocoloizilor se refera de fapt la vascozitatea solutiilor de hidrocoloizi care se comporta ca lichide nenewtoniene (pseudoplastice sau dilatante),vascozitatea fiind dependenta de viteza de amestecare .Dupa Mitchell comportarea nenewtoniana a hidrocoloizilor se datoreste cresterii orientarii moleculelor asimetrice , odata cu cresterea vitezei de amestecare ,modificarii formei moleculelor flexibile de hidrocoloid ,datorate cresterii vitezei de amestecare ,efectului curgerii asupra interactiunilor intermoleculare. Stabilizarea cu hidrocoloizi se aplica dispersiilor apoase la care faza continua este apa iar cea dsipersata este solida, lichida sau gazoasa. Suspensiile sunt dispersii solide , emulsiile sunt dispersii lichide iar spumele sunt dispersii de gaze.In toate sistemele sistemelor mentionate ,exista tendinta ca faza dispersata sa se destabilizeze , sa se separe.Prin adaosul de hidrocoloid care confera o anumita vascozitate sistemului (fazei apoase) ,se minimalizeaza tendinta de separare,de destabilizare. In ceea ce priveste capacitatea de gelifiere,desi toti hidrocoloizii confera o vascozitate mai mare sau mai mica solutiilor respective, numai putini dintre ei au capacitatea de a forma geluri. Formarea de geluri implica asociatii intermoleculare care conduc in final la o retea tridimensionala in ochiurile careia este prinsa o faza apoasa. Unii hidrocoloizi de origine vegetala ( propilenglicol-alginatul si guma arabica) ,dar in special hdrocoloizii de natura proteica (gelatina, cazeina, albumina din ou , proteinele plasmei sangvine si ale serului sangvin precum si globina separata din hemoglobina) poseda si capacitate de emulsionare.

3

Functiile hidrocoloizilor in produsele alimentare Tab.1 Functia hidrocoloidului ,importanta pentru produsul in care se utilizeaza Adezivi Agenti de legare

Exemple de utilizare Glazuri de patiserie Salamuri de tip prospaturi (parizer,crenvusti, polonez) Alimente dietetice

Agenti de marire a volumului si de control a valorii energetice Inhibitori ai cristalizarii Agenti de clarificare-floculare Agenti de tulbureala

Inghetata ,siropuri de zahar Bere,vin. Sucuri de fructe sau imitatie de sucuri citrice Agenti de peliculare Produse de caramelaj Emulgatori Dressinguri pentru salate,maioneze Agenti de incapsulare Aromatizanti pulbere Formatori de membrane Membrane pentru salamuri Stabilizatori de spuma Frisca,spuma la bere Agenti de gelifiere Budinci,deserturi ,aspicuri Coloizi protectori si stabilizatori Aromatizanti sub forma de emulsii Agenti de suspendare Lapte cu ciocolata Agenti de umflare (inhibitie) Carne prelucrata Inhibitori de sinereza Branzeturi ,produse congelate Agenti de ingrosare Gemuri ,umpluturi pentru prajituri ,sosuri Agenti de udare Creme,inghetate Hidrocoloizii utilizati in industria alimentara pot fi clasificati in naturali,naturali modificati si sintetici. Clasificarea principalilor hidrocoloizi intrebuintati in produsele alimentare Tab.2 Naturali

Naturali-modificati

1 1) Exudate din arbori Guma arabica Guma Tragacanth Guma Karaya Guma Ghatti

2 1)Derivati ai celulozei carboximetilceluloza metilceluloza hidroxipropilceluloza hidroxipropilmetilceluloza celuloza microcristalina

2) Guma din seminte Guma Guar Guma Carruba(locust) Guma Tamarind

2) Derivati ai amidonului

4

Sintetici 3 1) polivinilpirolidona 2) polimeri cu oxid de polietilena

3)Extracte din plante Substante pectice 4)Extracte din alge Agarul Alginatii Carrageenan Furcelleran 5)Gume de fermentare Xantanul Dextranul 6)Hidrocoizi din cereale Amidonul 7) Hidrocoloizi proteici Gelatina Proteinele din lapte Proteinele din leguminoase Proteinele din sange Proteinele albusului de ou Proteinele colagenice

3) Pectine cu grad de esterificare redus 4) propilenglicolalginatul

2.1. Caracterizarea şi clasificarea hidrocoloizilor (gumelor) Hidrocoloizii cunoscuţi şi sub denumirea de gume, sunt polimeri cu masă moleculara mare, care posedă o serie de proprietăţi funcţionale care îi fac extrem de utili pentru industria alimentarã. Aproape 77% din totalul hidrocoloizilor fo1osţii în industria alimentară sunt necesari pentru capacitatea lor de îngroşare, stabilizare, formare de filme şi de reţinere a apei, respectiv gelificare (Stoloff, 1960). Capacitatea de îngroşare a hidrocoloizior se referă de fapt la vâscozitatea soluţiilor de hidrocoloizi care se comportă ca lichide nenewtoniene (pseudoplastice sau dilatante), vâscozitatea fiind dependenta de viteza de amestecare. După Mitchell (1979), comportarea nenewtoniană a hidrocoloizilor se datoreşte creşterii orientării moleculelor asimetrice, o data cu creşterea vitezei de amestecare, modificării formei moleculelor flexibile de hidrocoloid, datorată creşterii vitezei de amestecare, efectului curgerii asupra interacţiunilor intermoleculare. 5

Stabilizarea cu hidrocoloizi se aplică dispersiilor apoase la care faza continuă este apa iar cea dispersată este solidă, lichidă sau gazoasă. Suspensiile sunt dispersii solide, emulsiile sunt dispersii lichide iar spumele sunt dispersii de gaze. În toate sistemele menţionate, există tendinţa ca faza dispersată să se destabilizeze, să se separe. Prin adaosul de hidrocoloid care conferă o anumită vâscozitate sistemului (fazei apoase), se minimalizează tendinţa de separare, de destabilizare. Capacitatea de gelificare. În ceea ce priveşte, capacitatea de gelificare, deşi toţi hidrocoloizii conferă o vâscozitate mai mare sau mai mica soluţiilor respective, numai puţini dintre ei au capacitatea de a forma geluri. Formarea de geluri implică asociaţii intermoleculare care conduc în final la o reţea tridimensională în ochiurile căreia este prinsă faza apoasă. Capacitate de emulsionare. Doar unii hidrocoloizi de origine vegetală (propilenglicol-alginatul şi guma arabică), posedă şi capacitate de emulsionare. 2.2. Exudate din arbori (gume de exudaţie) În categoria exudatelor din arbori intră următoarele gume mai importante: guma arabică (Acacia), guma tragacanth, guma karaya şi guma Gatti. Aceste gume sunt heteropolizaliaride anionice complexe, secretate (exudate) de trunchiul sau ramurile unor arbori, sau arbuşti, care cresc predominant în Africa şi Asia, ca urmare a unor leziuni naturale (procese patologice provocate de bacterii sau ciuperci) sau a unei incizii practicate intenţionat de om. Exudatul, în contact cu aerul, devine tare, sub formă de noduli, plăci sau fâşii, fiind recoltat manual. Culoarea exudatului solidificat variază de la alb la brun-închis, în funcţie de nivelul impurităţilor prezente, care de altfel determină şi calitatea gumelor respective. 2.2.1 Guma arabică Guma arabică sau guma Acacia reprezintă exudatul uscat recoltat de pe trunchiul şi ramurile arborelui Acacia Senegal sau de la alte specii de Acacia care sunt răspândite în Africa, Asia, Australia, America de Nord şi America Centrală. Din punct de vedere chimic, guma arabică este un amestec complex de săruri de calciu, magneziu şi potasiu ale acidului arabic, heteropolizaharid anionic, puternic

6

ramificat. Lanţul principal al heteropolizaharidului este format din unităţi de βgalactopiranoza, având terminaţii de acid glucuronic. La hidroliza completa a gumei arabice se obţin patru constituenţi glucidici de bază: D-galactoza, L-arabinoză, Lramnoză şi D-acid glucuronic. Diversele tipuri comerciale de guma arabică se deosebesc între ele prin culoare şi provenienţă (guma de Sudan, Senegal, Maroc, Aden, etc.). Guma arabică este solubilă în apă (pană la 50%), dând o soluţie mucilaginoasă a cărei vâscozitate este mai mică în comparţie cu so1uţii1e obţinute cu alţi hidrocoloizi. Soluţia de gumă arabică are caracteristici pseudoplastice. Prin diluarea soluţiei concentrate de gumă arabică, aceasta trece în suspensie ca o substană gelatinoasă (devine insolubilă). Este insolubilă în alcool, la cald este solubilă în glicerină şi etilenglicol gelatinizează la încălzire, comportarea la gelatinizare fiind asemănătoare cu cea a amidonului. Utilizări Guma arabică se utilizează ca agent de aglomerare, ca emulgator şi stabilizator pentru: -

stabilizarea spumei pe bază de extracte: coca-cola, pepsi-cola, bere

(0,5%); -

obinerea aromelor sub formă de emulsii de tipul ulei/apă, aromelor

încapsulate şi aromelor pudra. Ultimele produse sunt folosite la obnerea unor băuturi răcoritoare, budinci, deserturi pe bază de gelatină, checuri. Pudrele respective se prepară din uleiul eteric al unui anumit fruct (sau se utilizează aromatizanţi sintetici) care se emulsionează în apă cu ajutorul gumei arabice. O emulsie tipică poate conţine: 1 parte ulei eteric, 4 părţi gumă arabică şi 4 părţi apă. Emulsia se usucă prin pulverizare. În loc de gumă arabică pot fi utilizaţi amidonul, derivaţi ai celulozei, dar rezultatele sunt inferioare; -

obţinerea gumei de mestecat în care caz guma arabică acţionează ca

inhibitor de cristalizare a zahărului, ca agent de texturare şi emulsionare. Legislaţia sanitară din România prevede folosirea gumei arabice în cantitate maxim ca puritate aceasta trebuie să îndeplinească condiţiile cerute de Farmacopeea română ed. VIII.

7

2.2.2 Guma Tragacanth Guma Tragacanth (guma adragantă sau Tragant) provine din exudaţia naturală sau în urma inciziilor practicate în ramurile unor specii de Astragallus (fam. LeguminosaePapilonaceae), printre care cităm pe Astragallus gumunifer. Specii de Astragallus cresc în Grecia, Turcia, Iran, Asia Mică. Se prezintă sub formă de plăci neregulate sau de fâşii răsucite, a1be-gă1bui, translucide. Guma Tragacanth este un amestec de polizaharid acid sub formă de sare şi un polizaharid neutru. Caracterul acid este dat de acidul galacturonic, iar cel neutru de Larabinoză, D-xiloză şi L-fucoză, glucidele menţionate fiind obţinute prin hidroliza gumei tragacanth cu acizi minerali diluaţi. În apă, guma tragacanth se umflă, formând o pasta adezivă. Prin adaos de apă, în continuare, sub agitare puternică, se obine o soluţie instabilă care tinde să se separe după câteva zile, prin depunerea de gumă insolubilă. Partea solubilă a gumei tragacanth se numeşte tragacantină, care formează hidrosoluri coloidale cu apa, iar cea insolubilă se nurneşte bassorină, care se umflă în prezenţa apei cu formare de gel. Prin încălzire, adaos de alcalii, acizi, clorură de sodiu, vâscozitatea soluţiilor se micşorează drastic, în timp ce prin menţinerea soluţiei la fierbere sau prin păstrare, vâscozitatea creşte. Vâscozitatea maximă se înregistrează la pH = 8. Soluţia 1% de gumă tragacanth are pH-ul = 5,1-5,9, iar după un timp de păstrare de 24 h, vâscozitatea acestei soluţii ajunge la 3400 cP. Guma tragacanth este solubilă în alcalii şi soluţii conţinând peroxid de hidrogen. Este insolubilă în alcool. Reprezentanţi: Tipurile comerciale de gumă tragacanth sunt reprezentate de guma de Moreno şi cea de Smirna. Utilizàri: Datorită proprietăţilor sale de gelificare se utilizează în jeleuri, budinci, produse de cofetărie, pentru producere de arome sub formă de emulsii ulei/apă şi ca stabilizator pentru produse lactate, dressinguri pentru salate, unde îşi păstrează vâscozitatea chiar la pH mai scăzut (dressinguni pentru salate conţinând oţet).

8

2.3. Gume din seminţe Gumele din seminţe sunt polizaharide neionice care au fost întrebuinţate de foarte multă vreme în hrana oamenilor şi animalelor, în prezent având o largă utilizare ca aditivi alimentari. 2.3.1. Guma Guar Cunoascuta si sub denumirea de faina de guar ,sau Guaran guma guar se gaseste in natura ca un constituient a semintelor leguminoasei Cyanopsis tetragonaloba,cultivata in India ,Pakistan si in sudul Statelor Unite. Saminta de guar este constituita dint-un strat extern de natura fibroasa 14-15%,o guma 38-45% si un germen 40-46% bogat in proteine.Aceste trei componente au proprietati fizice diferite care permit separarea lor pe cale mecanica.Portiune solubila in apa

a fainii de guar se numeste guaran.Produsul comercial contine circa 80%

galactomanani,5% proteina ,1% fibra ,0,8% cenusa,0,7 % substante grase si diverse , 13,5% umiditate.Continutul total de bacterii este < 10000/g. Din punct de vedere structural,guma guar consta dintr-un lant liniar format din unitati D-manopiranozice legate β 1,4 la care sunt atasate unitati D-galactopiranozice legate α 1,6 ceea ce face ca guma guar sa gie solubila in apa.Raportul dintre D-galactoza si D-manoza din guma guar este de 1:2. Guma de guar se prezinta de pulbere alba –ivorie ,fina ,cu reactie neutra ,dispersabila in apa rece si calda.Solutia de guar 1% are ph=5,5-6,1.Dispersia coloidala de guma guar este vascoasa ,chiar la concentratii mici.La o concentratie de 1% vascozitatea este de circa 300 cP,ajungand la 2700cP dupa cateva ore.Vascozitatea nu este modificata in mediu acid sau alcalin sau prin sterilizare la 120°C.Prin incalzire la 80°C se ajunge la vascozitate maxima ,dupa 6-10 minute.Dispersia coloidala de guma guar este stabila intr-un domeniu larg de ph (1-10,5). Din cauza naturii neionice,guma guar este compatibila cu sarurile intr-un domeniu destul de larg de concentratii.La concentratii mai mari de 5% de saruri polivalente,se afecteaza hidratarea gumei si se formeaza geluri.Tot datorita naturii neionice a gumei ,dispersia coloidala este stabila intr-un domeniu larg de ph (1-10,5).Hidratarea optima a 9

gumei guar are loc la un ph=7-9.Guma guar este compatibila sinergetic cu alte gume,cum ar

fi

agarul,alginatii,carboximetilceluloza,pectina,amidonul

inclusiv

amidonul

modificat,dextrina si in mod special cu carrageenanul si xantanul,precum si cu guma locust sau carob cu care formeaza asociatii intermoleculare care implica regiuni nesubstituite din guma locust.In functie de proportia relativa a polizaharidelor implicate ,interactiunea poate conduce pana la formarea unui gel.Avand insa in vedere ca in guma guar exista putine regiuni nesubstituite,interactiunea cu un alt polizaharid este mai putin pronuntata,efectul sinergetic conducand la cresterea vascozitatii si nu la gelatinizare. Guma guar este foarte eficienta in legerea apei in preparatele de carne pe baza de emulsii, in conservele de carne in suc propriu ,in semiconserve de carne.Din punct de vedere al capaciatatii de legare guma guar poate inlocui total sau partial amidonul, in proportie de 5 parti amidon pur pentru o parte guma guar. In produsele lactate cum ar fi branzeturile ,guma guar ofera acestora textura catifelata si impiedica sinereza.Se mai utilizeaza pentru mentinerea in suspensie a uleiurilor aromatice si a oleorezinelor aromatice.Avand caracter neionic, nu este afectata de ph si prin urmare poate fi folosita cu succes in produsele acide:inghetate, sucuri de fructe, dressinguri pentru salate.Actioneza bine si ca emulgator, stabilizator si ca substanta de ingrosare in produsele de cofetarie. Aditivul alimentar guma guar (E 412), folosit de obicei ca emulsificator si stabilizator, poate fi folosit ca ingredient benefic sanatatii pentru scaderea colesterolului. Nenumarate studii isi concentreaza atentia asupra potentialului acestui aditiv alimentar si a altor hidrocoloizi ca ingrediente benefice sanatatii. Nivelul ridicat al colesterolului si hipercolesterolemia sunt cauzatoare de multe boli, in special cardiovasculare, ceea ce a dus pana acum la aproximativ 50% din totalul numarului de decese din Europa. Utilizări: -

Guma guar este foarte eficientă la legarea apei în preparatele de carne pe bază de emulsii, în conservele de came în suc propriu, în semiconserve de carne. Din punct de vedere al capacităţii de legare, guma guar poate înlocui total sau parţial amnidonul, în proporţie de 5 părţi amidon pur pentru o parte gumă guar;

10

-

În produsele lactate, cum ar fi brânzeturile, guma guar conferă acestora textură catifelată şi împiedică sinereza. Se mai utilizează pentru menţinerea în suspensie a uleiurilor aromatice şi a oleorezinelor aromatice;

-

Având caracter neionic, nu este afectată. de pH şi prin urmare poate fi folosită cu succes în produsele acide: îngheţate, sucuri de fructe, dressinguri pentru salate;

-

Acţionează bine ca emulgator, stabilizator şi ca substanţă de îngroşare în produsele de cofetărie.

2.3.2. Guma Carruba Guma carruba( guma locust,carob,carubina).Guma carruba constituie stratul alb si semitransparent al endospermului dur al semintelor fructelor de Ceratonia siliqua L,care apartine speciei Leguminosae , sub specia Cesalpinaceac.Planta creste pe tarmul Mediteranei.Industrial se obtine dupa un procedeu brevetat , care include decorticarea si degerminarea semintei si macinarea endospermului care contine guma.Calitatea gumei va depinde de gradul de degerminare , iar culoarea va depinde de eliminarea mai mult sau mai putin avansata a stratului extern al semintei. Guma Carruba se prezinta sub forma de pulbere alba , inodora ,fara gust particular si contine 12-14% umiditate, 80% galactomanan , 4-6% proteine , 1% fibra si 1% cenusa.Din punct de vedere structural , este un polizaharid neionic format din unitati de D-manozopiranozice legate β 1,4 , la care sunt atasate unitati D-galactopiranozice legate α 1,6 , la fiecare a patra unitate de monoza , ceea ce inseamna un raport intre D-galactoza si D –manoza de 1:4 ( 20:80).Guma Carruba are masa moleculara de 310000 si un grad de polimerizare al catenei liniare polimananice de 1500.Este partial solubila in apa la temperatura ambianta , iar in apa la fierbere se solubilizeaza complet.Este insolubila in majoritatea solventilor organici. Guma Carruba se umfla foarte mult in apa la rece si poate sa se disperseze total pana la concentratii de 5%.Solutia de guma carruba este foarte vascoasa, chiar la concentratii mici, vascozitatea solutiilor scazand odata cu cresterea temperaturii si crescand rapid pe masura racirii.Solutiile de guma carruba pastrata la temperatura ambianta se altereaza, datorita procesului hidrolitic de natura fermentativa.Pentru conservarea solutiilor se folosesc diversi conservanti(formaldehida, acid salicilic, saruri cuaternare de amoniu) sau se aplica sterilizarea la 110° C. 11

Guma Carruba este compatibila cu majoritatea hidrocoloizilor (agar,alginati, carboximetilceluloza,pectina,amidon,dextrina etc), dar ea nu poate fi considerata o substanta gelatinizanta ca agarul,gelatina,pectina.De remarcat ca in amestec cu xantanul , guma Carruba poate forma geluri la inacalzire. In industria alimentara,guma Carruba este utilizata ca substanta de legare si stabilizare in aczul jeleurilor si inghetatelor.Pentru proprietatile sale de hidratare rapida,la temperatura de pasteurizare,este utila in produsele alimentare care necesita pasteurizarea HTST.Prin proprietatile sale de legare si aglomerare,este utila in produse de patiserie si biscuiti cu afanatori,in conserve de carne ,branzeturi,maioneze.Prin proprietatile sale filmogene este indicata in obtinerea aromelor-emulsii si aromelor incapsulate. 2.4. Extracte din plante Cele mai importante extracte din plante sunt substanţele pectice care sunt conţinute de numeroase fructe şi vegetale, surse industriale de pectine fiind coaja fructelor citrice (albedo), merele, tăiţeii de sfeclă epuizaţi, capitolul de floarea soarelui. Substanţele pectice din fructe şi vegetale apar sub formă de protopectină insolubilă care, pe măsura maturării celulelor şi ţesuturile vegetale, se hidrolizează, sub acţiunea unor enzime specifice, în acizi pectici (acizi poligalacturonici), care au capacitatea de gelificare în anumite condiţii şi mai departe, în acizi pectici, solubili în apă, care au capacitatea de gelificare slabă sau sunt lipsiţi de capacitate de gelificare (fructele supramaturate cum ar fi bananele, piersicile, perele). Sucurile obţinute din aceste fructe supramaturate au o vâscozitate mai mare, proporţională cu cantitatea de substanţe pectice dispersate coloidal în suc. Prezenta substantelor pectice solubile este de dorit în cazul unor sucuri naturale de fructe şi legume unde este necesară menţinerea pulpei în suspensie. La alte sucuri, precum şi la vinuri, este necesar să se îndepărteze substanţele pectice, operaţie ce se realizează practic prin tratarea cu preparate comerciale pectinazice (enzime pectinolitice). Din punct de vedere structural, pectina este un heteropolizaharid complex, cu masă moleculară care poate varia între 35.000 şi 360.000, care constă dintr-un lanţ principal format din unităţi de acid galacturonic care sunt legate α(1-4). Acest lanţ poligalacturonic este întrerupt la anumite intervale de unităţi de ramnoză ce se leagă de

12

acidul galacturonic 1-2 sau 1-4. De lanţul principal de acid poligalacturonic, care alcătuieşte “coloana vertebrala’ a pectinei sunt ataşate lanţuri formate din glucide cum ar fi galactoza, arabinoză şi în anumite cazuri şi xiloză şi fucoză. În aceste zone laterale, molecula de pectină este relativ instabilă, în sensul că lanţurile laterale pot fi îndepărtate prin hidroliză blândă. Grupările carboxil ale resturilor de acid galacturonic sunt mai mult sau mai puţin esterificate cu alcool metilic, dând naştere la regiuni bloc, asemănătoare cu cele existente în alginţi. Alte grupări carboxil sunt neutralizate cu K+, Na+, Ca2+, Mg2+, (sărurile respective se numesc pectaţi). Gradul de esterificare reprezintă numărul de grupări carboxilice esterificate de la 100 unităţi de acid galacturonic. Gradul de esterificare variază în funcţie de sursă şi de conţinutul acesteia în pectin-metil-esterază. În funcţie de gradul de esterificare cu alcool metilic pectinele sunt clasificate în: -

pectine slab metoxilate (LM) care au un grad de esterificare 50% (10

- 10,3% grupări metoxil). Dupa viteza de formare a gelului, respectiv după timpul scurs din momentul adăugării tuturor componentelor în sistem şi momentul formării gelului (setting time), pectinele se clasifică în: -

pectine cu geilficare rapidă (rapid set), care au un grad de esterificare

>75%. Gelificarea începe la temperatură < 80°C; -

pectine cu gelificare lentă, care au un grad de esterificare aproximativ

60%, gelificarea având loc la temperatură < 54°C. În afară de pectinele cu grad mare şi mic de metoxilare, în industria alimentară se utilizează şi pectinele amidate, care se obţin prin tratarea extractelor apoase obţinute din citrice şi mere cu NH3 în condiţii alcaline. Pentru precipitarea lor se utilizează alcoolul metilic, etilic sau izopropilic. Pectinele comerciale sunt amestecate cu zahăr pentru standardizare şi cu săruri tampon (citrţi, lactaţi, bicarbonat de sodiu) pentru controlul pH-ului şi caracteristicilor de gelificare.

13

Legăturile dintre grupările monomere din pectina pot fi desfăcute şi prin intermediul unor enzime specifice cum sunt: pectin esterazele, pectinliazele şi poligalacturonazele. 2.4.1. Formarea gelurilor cu pectine puternic metoxilate Pectinele puternic metoxilate au masă moleculară mare şi se găsesc în numeroase fructe care se folosesc la fabricarea gemurilor, marmeladelor, jeleurilor. Tăria gelulul va depinde de: -

concentraţia pectinei;

-

masa moleculară a pectinei;

-

gradul de metilare;

-

concentraţia de zahăr;

-

pH.

Concentraţia de pectina necesară formării gelului este 3,5 tăria gelului scade. Rezultă că la fabricarea produselor pe bază de gel pectinic (pectine HM) trebuie să se ţină seamă de sistemul tampon al fructelor utilizate, respectiv de acizii organici liberi şi combinaţi. Dacă, se cunoaşte pH-ul fructelor, pulpe de fructe sau sucului de fructe, se poate corecta pH-ul cu un aditiv acid sau bazic. De

14

exemplu, în cazul gemurilor de căpşune, caise, ananas este necesară reducerea pH-ului, în timp ce la marmeladele pe bază de citrice este necesară o creştere a pH-ului. Pentru corectarea acidităţii se folosesc acizii citric, tartric, malic, lactic, fumaric, carbonatul de calciu şi bicarbonatul de calciu. La adaosul ultimilor doi aditivi, pH-ul creşte prin scăderea acidităţii libere şi prin creşterea cantităţii de acizi combinţi. Concentrţia de zahăr. Pectinele HM pot forma geluri dacă conţinutul în substanţă uscată din sistem este mai mare de 60%, ceea ce explică utilizarea lor în produse cu un conţinut de zahăr de 65%. La concentraţii mai mari de zahăr, se favorizează cristalizarea acestuia în special la suprafaţa produsului. Având în vedere că în timpul “fierberii” produsului are loc formarea de zahăr invertit, acesta previne cristalizarea zaharozei la depozitarea produsului. Invertirea zaharozei nu trebuie să fie excesivă, deoarece se ajunge în acest caz la cristalizarea glucozei (dextrozei), mai ales în cazul gemurilor amabalate în recipiente mari care se răcesc greu. Zahărul invertit trebuie să reprezinte 2035% faţă de totalul glucidelor din sistem şi acest procent se poate controla prin pH, durata ‘fierberii’ şi prin combinaţia de glucide adăugate. Cantitatea de zahăr invertit poate fi controlată şi prin momentul în care se adaugă acizii. Dacă acizii se adaugă la sfârşitul “fierberii” sau în momentul în care produsul se toarnă în recipiente, se limitează invertirea zaharozei. Întrucât aroma produsului este influenată de aciditatea liberă şi de concentraţia mare de zahăr, prin micşorarea acidităţii cu ajutorul unor săruri, aroma este dirninuată semnificativ (cazul zmeurei). Pentru a menţine o aromă intensă a produsului, se utilizează citrat de sodiu sau tartrat de potasiu care conduc la creşterea raportului acid combinat/acid liber şi respectiv la creşterea pH-ului până la valoarea optimă de gelificare. Citratul şi tartratul, pe lângă faptul că scad ionizarea acizior organici prezenţi în fructe sau în sucurile de fructe şi măresc în consecinţă pH-ul, conduc şi la micşorarea vitezei de gelificare (prelungesc durata de gelificare). Prelungirea duratei de gelificare este realizată şi cu fosfat disodic. 2.4.2. Formarea de geluri cu pectine slab metoxilate Pectinele slab metoxilate (LM). Obţinute prin dezesterificarea pectinelor HM cu acizi, alcalii sau pe cale enzimatică, au capacitatea de a forma gel în prezenţa ionilor de Ca2+, mecanismul de gelificare fiind asemănător cu cel al alginaţilor şi implică asocierea

15

“blocurilor” de acid galacturonic neesterificat care au formă similară cu “blocurile G” din alginaţi. Gelul cu pectina LM se formează în domeniul de pH 2,5 - 6,5, cu sau fără adaos de zaharoză, necesarul de calciu fiind de 10-60 mg/g pectină, în funcţie de modul de obţinere a pectinei care determină gradul de esterificare. Reacţia dintre pectine LM şi Ca2+ trebuie să fie lentă şi, din acest motiv, sărurile de calciu mai puţin solubile sunt adăugate la soluţia caldă de pectină, gelul formându-se la răcire. Asemenea pectine se folosesc pentru gemuri, jeleuri şi marmelade dietetice, produse pentru diabetici, Baby foods pe bază de fructe, sosuri, umpluturi pentru prăjituri, produse pe bază de lapte (iaurt, lapte gelificat aromatizat), pudre pentru desert, pudre pentru tarte, pudre pentru creme instant, deserturi pe bază de lapte şi fructe. Pectinele slab metoxilate (LM) pot fi folosite şi ca aditiv la fructele supuse congelarii, pentru a împiedica scurgerea de “suc” la decongelare sau pentru realizarea de filme de protecţie pentru fructe, arne, etc. În acest caz se folosesc soluţii de pectină LM la care s-au adăugat cantităţi mici de CaCl2. Aspectele biochimice şi toxicologice ale utilizării pectinelor. Pectinele, datorită faptului că sunt distribuite în fructe, sunt componente normale ale dietei. În organismul uman, pectinele pot avea următoarele efecte: -

antidiareic;

-

detoxfiant;

-

asociate cu efect antivomitiv, ceea ce permite copiilor mici să tolereze şi

să asimileze mai bine alimentele, în particular laptele şi produsele lactate; -

de protecţie şi reglare a sistemului gastrointestinal, ceea ce justifică

utilizarea pectinelor HM în tratamentul gastritelor şi ulcerelor; -

de scădere a colesterolului sanguin de provenienţă alimentară dar nu şi a

celui endogen; -

de scădere a nivelului de lipide în ficat şi de limitare a absorbţiei la nivel

intestinal. Se consideră că la doze până la 17% pectină în dietă nu se influenţează negativ utilizarea substanţelor nutritive din dietă, însa la niveluri de17% şi 34% pectină în dietă

16

se ajunge la diaree şi la întârzierea creşterii, doar circa 20% din pectina ingerată fiind digerată. Nivelul de pectină care nu cauzează efecte toxice la şobolani este de 2500 mg/ kilocorp, ceea ce corespunde la un nivel de 5% pectină în dietă. La un om doza zilnică adimisibilă pentru pectinele normale este fara limită iar pentru cele amidate este de 0-25 mg/kilocorp. 2.5. Extracte din alge Algele roşii sunt bogate în agar şi carrageenan, iar cele brune în alginaţi, hidrocoloizi cu utilizări multiple în industria alimentară, farmaceutică, textilă, de detergenţi, cosmetică, cerarnică, cauciucului, etc. 2.5.1.Agarul Agarul, sinonim cu geloza, alga de Java, clei de Japonia, gelatină de China, este componentul principal valorificabil în unele alge roşii, fiind un amestec de polioze polidisperse cu structuri macromoleculare similare care diferă prin gradul de substituţie. Cea mai mare producătoare de agar este Japonia. Mai produc agar şi Coreea, S.U.A., Noua Zeelandă, Spania, Rusia, Africa de Sud. În structura agarului intră în principal Dgalactoză (90%) şi 3,6 anhidro-L-galactoza (10%). Se consideră că structura agarului este ramificată, componenta liniară care reprezintă 70%, fiind denumită agaroză, iar componenta ramificată este denumită agaropectină. Agaroza este formată din D-galactoză şi 3,6 - anhidro-L-galactoză, la fiecare 40 de resturi dizaharidice existând o grupare esterificată cu H2S04. Agaropectina este alcătuită din unităţi de D-galactoză esterificată cu H2S04 (în C6) legate 1,3 – β – glicozidic. Agarul în soluţie formează geluri prin scăderea temperaturii. Este inodor, insolubil în apa rece, solubil la fierbere. Solutia apoasă de agar de 1,5% este limpede şi translucidà. Utilizări: -

limpezirea vinurior (0,05 - 0,15%), fiind mai eficace decât gelatina;

-

obţinerea glazurilor (1,2 - 2,4% faţă de apă), în care caz leagă apa (glazuri

moi) sau împiedică cristalizarea zahărului (glazuri tari);

17

-

obţinerea de aspicuri cu punct de topire mai ridicat pentru conserve de

carne, peşte , pasăre în aspic, destinate exportului în ţările tropicale. Se utilizează 1% agar faţă de apa necesară; -

laxativ în doze zilnice de 4 - 15g.

Doze: l,5 g/kg - în produsele dietetice.

18

CONCLUZII Prezenti întotdeauna în alimentatia umana, aditivii alimentari sunt o marturie a istoriei acestei necesitati fiziologice si a practicilor culinare si tehnologice. Utilizarea lor actuala este o prelungire logica si moderna a obiceiurilor culinare ancestrale cu adaptarea la particularitatile tehnologiilor moderne si la consumul actual. Folositi dupa reguli bine stabilite, aditivii sunt elemente cu valente multiple în dezvoltarea si promovarea alimentelor epocii moderne. Iata asadar, utilizarile aditivilor! Dar cand nu se folosesc acestia si, mai ales, care sunt conditiile in care pot fi folositi fara a pune in pericol sanatatea consumatorilor? 1. Toti aditivii alimentari, aflati in uz sau propusi pentru a fi utilizati, trebuie sa fie testati si evaluati toxicologic. Aceasta evaluare trebuie sa tina seama de efectele cumulative, sinergice sau potentatoare rezultate din folosirea lor. 2. Vor fi aprobati doar acei aditivi, care, pe baza datelor disponibile, sunt considerati fara efect nociv asupra sanatatii consumatorilor, cand sunt folositi in dozele stabilite. 3. Toti aditivi alimentari vor fi tinuti in permanent sub observatie, si vor fi reevaluati de cate ori va fi nevoie, in lumina schimbarii conditiilor de utilizare si a informatiilor stiintifice nou dobandite. 4. Aditivi alimentari trebuie se corespunda in permanenta normelor adoptate, de exemplu cele cuprinse in Ordinul Ministerului Sanatatii Nr. 975/1999. 5. Folosirea aditivilor alimentari este justificata doar atunci cand serveste unuia din scopurile de mai jos. Oricare din aceste scopuri, fie ele profitabile economic sau tehnologic, nu vor fi luate in considerare in cazul in care se pune in pericol sanatatea consumatorului: a) Pentru a pastra calitatea hranei b) Pentru a produce ingrediente sau constituenti necesari grupurilor de consumatori cu nevoi alimentare speciale, de exemplu diabeticii. c) Pentru a creste si pastra calitatea si stabilitatea hranei sau pentru a imbunatatii calitatile organoleptice, cu mentiunea ca acest lucru nu trebuie sa schimbe natura, substanta, sau calitatea, pentru a-l insela pe consumator.

19

d) Pentru a fi de ajutor la producerea, procesarea, prepararea, tratarea, impachetarea, transportul si stocarea alimentelor, cu conditia ca aditivii sa nu fie folositi pentru a ascunde efectele folosirii materiilor prime de proasta calitate, sau a practicilor ( incluzand lipsa de igiena) si tehnicilor necorespunzatoare in timpul activitatilor mai sus enumerate. 6. Introducerea permanenta sau temporara a unui aditiv alimentar intr-o lista consultativa sau standard alimentar ar trebui sa: a) Limiteze pe cat posibil folosirea aditivilor la alimente si in conditii specificate b) Sa fie folosita cea mai mica doza necesara obtinerii efectului scontat c) Pe cat posibil sa se tina seama de Cantitatea Zilnica Acceptabila, sau de o specificatie asemanatoare stabilita pentru aditivul respectiv, si sa se ia in considerare posibila ingestie din alte surse. Este foarte important ca producatorii din industria alimentara sa nu foloseasca aditivii alimentari la intamplare, ci numai in cazuri intemeiate. Sa consulte Ordinul Ministerului Sanatatii 975/1998 (M.O.268/1999) pentru a cunoaste aditivii alimentari ce pot fi folositi pentru grupa de alimente in cauza, si doza maxima admisa pentru fiecare si sa informeze consumatorii, conform legislatiei in vigoare, asupra aditivilor folositi. Aditivii se mentioneaza pe eticheta prin denumirea chimica sau codul numeric CE precedate de grupa din care fac parte (coloranti, conservanti, antioxidanti etc).

20

BIBLIOGRAFIE 1. Politici si strategii de siguranta si securitate alimentara/Camelia CiobanuTimisoara Ed.Euroastampa.2007; 2. Hidrocoloizi si emulgatori in industria alimentara/Dorel Parvu/Timisoara Ed.Eurostampa.2006; 3. Chimie organica-vol II /Adrian Caprita/ Timisoara Ed.Eurostampa.2003; 4. http://frf.cncsis.ro/documente/233A254.doc 5. http//www.sciencelab.com/msdsList.php 6. http//msdssearch.com/DBLinksN.htm 7. http//europa.eu.int/eur-lex/en/ 8. http//apps3.fao/jecfa/additive specs/foodad-q.jsp

21