HIDROCOLOIZI

Hidrocoloizii = gume

- polimeri cu masă moleculară mare

- posedă proprietăţi funcţionale care îi fac extrem de utili pentru industria alimentară

Proteine de origine animală

• Produsele de origine animală care se comportă ca şi hidrocoloizi cu aplicaţii în industria alimentară:– Gelatina– globina din sânge– proteinele plasmei sanguine şi ale serului sanguin

(albumina)– proteinele din lapte (cazeina şi derivaţii acesteia,

proteinele serice)– proteinele albuşului de ou

Gelatina

• Este produsul de hidroliză al colagenului din piele şi al colagenuluidin oase (oseină)

• Din punct de vedere chimic, gelatina este un amestec de proteine solubile în apă cu masă moleculară cuprinsă între 15.000 şi 250.000

• În structura gelatinei intră 18 aminoacizi

• Faţă de alte proteine, gelatina este bogată în glicină şi prolină

• Proprietatea cea mai importantă şi caracteristică a gelatinei este cea de a forma geluri în mediu apos, la temperaturi mai mici de 34-400C

• Gelatina în soluţie formează cu apa hidraţi, iar pe de altă parte se asociaza într-o reţea densă în care se imobilizează apa

• Gelatina este insolubilă în apă la rece, în care se umflă gradat, absorbţia de apă reprezentând de 5-10 ori masa proprie

• Maximumul de îmbibare are loc la pH = 2,5 şi la pH = 11,7

• Gelatina este solubilă în apă la cald, în acid acetic, în glicerol, propilenglicol, sorbitol, manitol, mai ales în prezenţa apei

• Soluţia de gelatină 1% la temperatura de 20 0C are pH-ul = 4-7,5

Utilizări:

- agent de gelificare pentru: jeleuri desert, gelatină cu fructe (1-2%) semiconserve din carne fără polifosfat, semiconserve de peşte

- agent de emulsionare şi stabilizare pentru îngheţată de lapte şi mixtă

Utilizări:

- agent pentru limpezirea vinului: Utilizarea gelatinei pentru limpezirea vinului (cleirea cu gelatină) se bazeaza pe proprietatea acesteia de a reacţiona cu substanţele tanante din vin sau cu cele adăugate, tanatul de gelatină format prin absorbtie electrostatică fiind insolubil în vin

- Reacţia nu este stoechiometrică şi este conditionată de prezenţa ionilor de fier trivalent, calciu, magneziu, potasiu şi sodiu

- De asemenea, conţinutul de tanin şi aciditatea influenţează precipitatea şi flocularea gelatinei în vin

- În cazul vinurilor roşii, bogate în substanţe tanante, precipitatea gelatinei este totală, pe când la vinurile albe este necesar adaosul de tanin pentru precipitatea şi flocularea gelatinei

- Temperatura optimă de cleire este 100C

- Tratamentul cu gelatină se aplică de regulă vinurilor roşii, în care caz se manifestă şi un efect stabilizator asupra culorii, prin eliminarea fracţiunii coloidale a substanţelor colorate din vin

• în tratamentul aplicat vinurilor albe, datorită numeroşilor factori ce condiţionează reacţia dintre gelatină şi tanin, poate să se ajungă foarte uşor la fenomenul de supracleire a vinurilor, cu repercursiuni negative asupra limpidităţii acestora

• Pentru aceasta, tratamentul cu gelatină la vinurile albe trebuie asociat cu bentonizarea

• De asemenea, poate să îmbunătăţească culoarea vinurilor albe pătate, brunificate sau îngălbenite şi să amelioreze gustativ vinurile cu gust de doagă, de ciorchini, prea astringente

• Pentru limpezire se utilizează gelatina alimentară care nu dă totuşi rezultate foarte bune la cleire, datorită faptului ca nu este suficient hidrolizată

• Hidroliza gelatinei nu trebuie să fie însă prea avansată, deoarece adsorbţia particulelor coloidale este mai slabă când moleculele de gelatină au masa moleculară mică

• Cantitatea de gelatină utilizată ca soluţie apoasă de 5% este:

– de 4 - 10 g/hl, pentru vinurile albe– de 10 - 20 g/hl pentru cele roşii

• Pentru stabilirea dozei exacte se fac 8 - 10 microcleiri pe probe de 0,250 - 1 l, utilizând soluţie de gelatină 1 %;

Alte utilizări ca agent de stabilizare pentru :

• gumă de mestecat

• produse zaharoase

• umplutură la specialităţile cu ciocolată în proporţie de 0,4 - 1 %

• Alimente pentru copii şi preparate dietetice (0,4%)

Cazeina

• Această proteină este definită ca un grup eterogen de fosfoproteine care precipită din laptele degresat la pH = 4,6 şi la 20o C

• Cazeina reprezintă 80 % din totalul proteinelor conţinute în lapte, concentraţia acesteia în lapte fiind de 2,5 - 3,2%

• Principalele componente ale cazeinei sunt α-, β- şi k-cazeinele şi în cantitate mai mică şi γ-cazeinele

Obţinere

• Cazeina se poate obţine din lapte de vacă degresat prin următoarele metode:

– precipitare cu un acid mineral, de ex. cu H2SO4, acid acetic, lactic, fosforic;

– prin coagulare cu presură (renină);– prin acidifiere spontană – Acidifiere cu ajutorul culturilor pure de bacterii

lactice

• Cazeinaţii

• sunt sărurile alcaline (Na şi Ca) ale cazeinelor

• posedă o mare solubilitate în apă, ceea ce le măreşte gradul de utilizare în ind. Alim.

• Cazeinaţii se obţin din cazeină deshidratată parţial, prin tratare cu săruri sau cu baze ale metalelor alcaline, cum ar fi bicarbonatul de sodiu, hidroxidul de potasiu, hidroxidul de calciu

Coprecipitaţii• Coprecipitaţii se obţin din laptele degresat prin precipitarea

simultană a cazeinei şi a proteinelor serice (din zer)

• Procedeele de obţinere a coprecipitaţilor utilizează însuşirea pe care o au proteinele din lapte de a forma între ele complecşi, prin acţiunea căldurii sau în prezenţa ionilor de calciu, respectiv prin combinarea ambelor mijloace

• Complexul care se formează prin influenţa căldurii şi în prezenţa unei anumite concentraţii de CaCl2 include β-lactoglobulină şi k-cazeină

• Formarea complexului implică grupările -SH ale β-lactoglobulinei şi grupările -SH ale k-cazeinei

• Prin coprecipitare simultană a proteinelor din laptele degresat se realizează:

– o creştere a gradului de recuperare a proteinelor din laptele degresat de la 80 la 95%;

– o varietate de produse cu proprietăţi funcţionale diverse;

– o îmbunătăţire a valorii nutritive a produsului finit

Utilizările cazeinei şi cazeinaţilor în industria alimentară:

• În industria laptelui cazeinaţii şi coprecipitaţii se utilizează pentru obţinerea:– înălbitorilor de cafea care reprezintă o smântână de imitaţie sub

formă de pulbere, lichidă sau congelată;– frişcăi şi cremelor, produse care se prezintă sub formă lichidă,

congelată şi pulbere;– băuturilor aromatizate lactate, care conţin 2-4 % cazeinat de sodiu ce

este compatibil cu diferite arome;– laptelui de imitaţie ale căror componente nu sunt de origine lactată şi

care concurează cu laptele natural sau laptele modificat;– cremelor groase care servesc pentru asezonarea salatelor. Aceste

creme groase care sunt de fapt dressinguri, conţin 3-5% cazeinat de sodiu şi pot fi aromatizate diferit în funcţie de destinaţie;

– brânzei cottage, care este o brânză proaspătă suplimentată cu cazeinat, ceea ce permite reducerea conţinutului de grăsime, consistenţa cremoasă a produsului fiind menţinută;

• Obţinerea iaurtului, în care caz adaosul de cazeinaţi şi coprecipitaţi se face în scopul creşterii conţinutului de substanţă uscată, respectiv de a îmbunătăţi proprietătile de gelificare şi vâscozitatea produsului şi de a reduce sinereza (separarea de zer).

• În industria cărnii se utilizează cazeinatul de sodiu, sub formă de emulsie, gel, pulbere, dispersie, la obţinerea unor produse de carne, nivelul de încorporare fiind în funcţie de felul produselor ce se obţin şi de scopul urmărit (proprietăţi funcţionale sau îmbogăţire în proteine).

• În industria patiseriei şi biscuiţilor se utilizează cazeinaţii pentru capacitatea lor de hidratare şi de reţinere a apei

• Cazeinatul de calciu se utilizează pentru obţinerea unor produse dietetice cu conţinut scăzut de sodiu.

• La obţinerea sosurilor “neutre” sau “acide”, cazeinaţii şi-au găsit, deasemenea, utilizare, caz în care acidifierea se face după realizarea emulsiei.

În industria vinului• În industria vinului cazeina se utilizează pentru cleirea vinurilor,

deoarece precipită în prezenţa alcoolului şi acizilor din vin, precipitatul format antrenând particulele grosiere, substanţele coloidale macromoleculare din vin ( de ex. taninurile condensate)

• Cleirea cu cazeină este recomandată la tratamentul vinurilor albe îngălbenite, pătate şi oxidate, deoarece se redă într-o anumită măsură prospeţimea gustativă fără a produce supracleire.

• Cazeina este capabilă să adsoarbă cantităţi mici de săruri ferice din vinurile prealabil aerate

• Cazeina se utilizează în proporţie de 10-20 g/hl la vinurile albe, sub formă de soluţie apoasă uşor alcalină (0,5% KHCO3).

• Pentru cleire se poate utiliza şi laptele integral (în special pentru îndepărtarea unor mirosuri accidentale: de petrol, ulei mineral), în proporţie de 0,2 - 1 l/hl la vinurile albe precum şi laptele degresat (în special pentru limpezire), în proporţie de 0,2 - 1 l/hl la vinurile albe.

Proteine de origine vegetală

• Glutenul.

• Derivate proteice din soia

Glutenul

• Făina de grâu conţine 10-14% proteine, cele glutenice (insolubile) reprezentând minimum 80% din acestea.

• În tehnologia clasică, glutenul se obţine prin spălarea aluatului din făina de grâu cu apă, în vederea îndepărtării amidonului şi proteinelor solubile, în care caz produsul are aspectul unei mase cauciucoase, de culoare albă-gălbuie, cu miros specific.

Glutenul

• În stare uscată, glutenul se prezintă ca o masă gălbuie, fragilă, semi-transparentă, cu miros particular de substanţă azotată.

• Compoziţia chimică a glutenului uscat este următoarea (raportări la substanţă uscată): – 0,5-1,5% lipide, – 75-80% proteine, – 0,8-1,2% cenuşă, – 4-6% amidon– 5-8% umiditate.

Glutenul din făina de grâu se comercializează sub formă de:

• gluten devitalizat

• obţinut prin uscarea glutenului umed la temperaturi mai ridicate

• se caracterizează prin:– capacitate de hidratare mare, – coeziune şi elasticitate, – utilizat mai mult pentru prorpietătile funcţionale

(pâine, paste) şi mai puţin pentru valoarea nutritivă;

..........comercializare...

• gluten vitalizat• obţinut prin uscarea glutenului umed la

temperaturi scăzute, în instalaţii de uscare sub vid,

• se caracterizează prin solubilitate mică în apă în domeniul de pH = 4,7

• Are o capacitate de legare a apei relativ mare (1,5-2 părţi apă / 1 parte gluten, în greutate)

• Se utilizează pentru îmbogăţirea în proteine a pâinii şi pastelor destinate alimentaţiei în perioadele în care necesităţile proteice sunt mai mari (creştere, convalescenţă, graviditate, lactaţie) şi alimentaţiei pentru diabetici şi obezi.

Utilizarea glutenului în panificaţie

• În industria panificaţiei glutenul intervine prin proprietăţile sale şi anume:– proprietăţile vâscozo-plastice necesare tăriei

aluatului;– capacitatea de a forma filme atunci când masa

vâscozo-elastică este malaxată pentru un timp mai îndelungat (reţea de fibre şi micelii coloidale) cu rol în reţinerea de umiditate şi de gaze precum şi în determinarea configuraţiei, volumului şi structurii pâinii;

......glutenului în panificaţie

• - capacitatea de a forma gel sub acţiunea căldurii (la temperaturi mai mari de 85C masa de gluten hidratat coagulează ireversibil, fără pierderea structurii sale ordonate, obţin穗 du-se un gel moale dar ferm, care poate 絜 globa şi lega 絜 tre ele diferite particule, ajung穗 d şi la reţinerea umiditătii şi gazelor);

• - capacitatea de a absorbi şi reţine apa, ceea ce este important pentru obţinerea de produse cu miez moale, cu durată mare de păstrare;

.......glutenului în panificaţie

• aroma naturală a glutenului, care contribuie la aroma generală a produsului, deci la creşterea acceptabilităţii sale de către consumatori.

• Pt. glutenul modificat chimic prin fosforilare şi succinilare, se îmbunătăţeşte capacitatea de legare a apei şi solubilitatea acestuia.

• Dispersia glutenului în aluat este îmbunătăţită dacă la uscarea prin pulverizare glutenul este amestecat cu monogliceride.

• Glutenul este utilizat în panificaţie pentru îmbogăţirea pâinii în proteine. – La adaos de 6% gluten uscat la fabricarea pâinii din făină obişnuită se

obţine aşa-numita pâine “glutenică”, care conţine minimum 16% proteine.

– Pâinea cu un conţinut ridicat de proteine ( 22%) se obţine din din făină cu adaos de 20% gluten.

.........glutenului în panificaţie

• La fabricarea pastelor, adaosul de gluten permite utilizarea unor făinuri mai slabe, rezultatul fiind obţinerea de produse de calitate superioară, cu pierderi mai mici la fierbere şi care prezintă toleranţă mai mare la tratament termic excesiv.

• Adaosul de gluten în făina destinată pastelor este cu atât mai necesară în condiţiile în care se adaugă şi făină de soia în scopul îmbogăţirii pastelor cu proteine.

• În cazul cerealelor pentru breakfast, adaosul de gluten conduce la obţinerea de produse cu proprietăţi texturale şi aromă mai bune.

• Adaosul de gluten la fabricarea snackurilor şi vafelor se face în scop nutriţional.

Utilizarea glutenului în industria cărnii

• În industria cărnii, glutenul vital hidratat este important pentru:– capacitatea sa de a forma filme şi de a gelifica sub

influenţa căldurii.

• Glutenul poate lega între ele bucăţile de carne, peşte, pasăre,

• Se îmbunătăţeşte capacitatea de feliere, mai ales în cazul semiconservelor, preparatelor din carne de tipul prospăturilor şi semiafumatelor.

Derivate proteice din soia

• În funcţie de conţinutul în proteine, derivatele proteice din soia se clasifi că în:– grişuri şi făinuri (40-50%); – concentrate(70%); – izolate(90-95%).

• Cele trei categorii de derivate diferă între ele prin gradul de rafinare, deci prin compoziţia chimică.

Grişuri şi făinuri

• Acestea se deosebesc între ele prin dimensiunile particulelor (sub 80 mesh pentru grişuri şi peste 100 mesh pentru făinuri).

• În cazul făinurilor, se are în vedere:– gradul de fineţe (făinuri standard, fine şi foarte

fine)– compoziţia lor chimică,

• conţinutul în lipide (făinuri integrale, slab degresate, slab şi puternic lecitinizate)

• gradul lor de tratare termică

Concentratele proteice

• Acestea se obţin din paiete sau făinuri degresate prin îndepărtarea:– oligozaharidelor solubile (zaharoză 6-8%,

stachioză 4-5%, rafinoză 1-2%, verbacoză - urme)

– A unei părţi din substanţele minerale – a altor componente

Texturate proteice

• Circa 98% din produsele texturate din soia se obţin prin extrudarea termoplastică a făinii şi concentratelor din soia

Utilizările derivatelor proteice din soia

• La utilizarea derivatelor din soia se au în vedere proprietăţile funcţionale ale acestora: – solubilitata,– proprietătile de hidratare (sorbţia, capacitatea

de reţinere a apei, umflarea, vâscozitatea), – gelatinizarea, – interacţiunea proteine-lipide – capacitatea de emulsionare

Utilizări în industria panificaţiei

• făina de soia degresată sau nedegresată;• făina de soia toastată.• La aluaturile cu conţinut mare de grăsimi

(cozonaci), adaosul de făină de soia conduce la reţinerea apei şi grăsimii, conducând la produse mai moi, cu durată de păstrare mai mare.

• La fabricarea pastelor, adaosul de făină de soia integrală, toastată, conduce la creşterea capacităţii de legare a apei şi funcţionează ca emulgator prin fosfatidele continute.

În industria laptelui

• Derivatele proteice din soia şi în special izolatele se folosesc pentru:– obţinerea de produse lactate simulate– pentru creşterea conţinutului de substanţă

uscată la iaurt, în care caz tăria gelului şi creşterea vâscozităţii sunt compatibile cu cele din produsul la care s-a adăugat lapte praf degresat sau cazeinat de sodiu.

– La fabricarea îngheţatei, izolatele proteice din soia pot înlocui până la 50% din substanţa uscată liberă de grăsime şi glucide.

În industria cărnii

• Derivatele proteice de tip concentrat, izolat din soia şi cazeinat de sodiu, se pot utiliza sub formă de:– gel,– emulsie, – pulbere, – dispersie.

• Concentratul se utilizează:– în proporţie de 3,5% în cazul prospăturilor cu structură

omogenă – de 3% în cazul prospăturilor cu structură eterogenă,

salamurilor şi cârnaţilor semiafumaţi.