Dodatki: Hydrokoloidy – dodatki naturalne, czy „to sama chemia”?

Mączka chleba świętojańskiego (E 410) to kolejny przykład roślinnego hydrokoloidu. Podobnie jak guma guar jest to galaktomannan, ale otrzymywany z nasion drzewa chleba świętojańskiego (Ceratonia siliqua). Jest słabiej rozpuszczalny i wykazuje mniejszą lepkość niż guma guar. Tworzy termicznie nieodwracalne słabe żele, za to nie reaguje na zmiany pH (chociaż przy skrajnych wartościach pH i wysokiej temperaturze żele mączki chleba świętojańskiego mogą ulec dalszemu osłabieniu). Warto przy okazji zauważyć, że oczyszczone preparaty mączki chleba świętojańskiego, przeznaczone dla przemysłu spożywczego, są barwy białej i bezsmakowe. W handlu detalicznym oferowane są małooczyszczone preparaty mączki chleba świętojańskiego nazywane karobem. Mają barwę brązową i smak imitujący kakao. Konjac (E 425) jest to rozpuszczalny w wodzie poli- sacharyd glukozy i mannozy pozyskany z mąki otrzymanej poprzez zmielenie wysuszonych bulw rośliny z gatunku Amorphophallus konjac. Jest stosowany jako środek żelujący, zagęszczacz, stabilizator i emulgator. Nie jest trawiony przez enzymy układu pokarmowego człowieka, zatem stanowi frakcję błonnika pokarmowego, zdolną do silnego wiązania wody. Tworzy termoodwracalne żele.

Celuloza (E 460) i jej pochodne: hemiceluloza sojowa, metyloceluloza, etyloceluloza, hydroksypropyloceluloza, hydroksypropylometyloceluloza, etylometyloceluloza, sól sodowa karboksymetylocelulozy (guma celulozowa), sól sodowa karboksymetylocelulozy usieciowana (guma celulozowa usieciowana), enzymatycznie zhydrolizowana karboksymetyloceluloza, enzymatycznie zhydrolizowana guma celulozowa. Celulozy są pozyskiwane z miazgi drzewnej, ale również wytwarzane przez niektóre bakterie, np. z gatunku Acetobacter xylinum. Celulozy są nietrawione przez enzymy układu pokarmowego człowieka, dlatego stanowią frakcję węglowodanów zwaną błonnikiem pokarmowym. Z chemicznego punktu widzenia, celuloza jest liniowym polimerem ß-(14)-D-glukopiranozy. Pochodne celulozy są otrzymywane poprzez modyfikację jej cząsteczek: chemiczną, termiczną bądź enzymatyczną. Są o różnym stopniu rozpuszczalności w wodzie (przy niskich stężeniach mogą tworzyć lepkie zawiesiny, przy wysokich – żelować) i tym samym wielu zastosowaniach w produkcji żywności – jako emulgatory, stabilizatory, środki żelujące, czynniki rozpraszające, zagęszczacze i środki wiążące wodę. Ciekawym zastosowaniem może wykazać się celulozowy metabolit nietoksycznych bakterii Acetobacter xylinum, otrzymywany na różnych podłożach hodowlanych. W przypadku wykorzystania wody kokosowej do takiej hodowli, otrzymuje się nata de coco, produkt o wyglądzie i konsystencji galaretki, bez smaku, idealny do mrożonych lub niemrożonych deserów, a także napojów na bazie kokosu.

Ciekawymi przykładami hydrokoloidów są także pektyny, chociaż nie wszystkie rodzaje pektyn mają status dodatku do żywności i nadany numer E 440. Pektyny są poli- sacharydami naturalnie występującymi w wielu owocach i warzywach (stanowią 2-35% składu ściany komórek roślinnych), mają bardzo złożoną budowę chemiczną, w której głównym elementem strukturalnym jest kwas D-galakturonowy połączony wiązaniami α-(14). Na skalę przemysłową są otrzymywane z wytłoków z jabłek i skórki owoców cytrusowych (głównie z mezokarpu, określanego również jako albedo). Za dodatek do żywności nie uważa się pochodzących z wytłoków z jabłek, skórek cytrusów lub pigwy (i ich mieszanin) pektyn natywnych lub otrzymanych przez działanie rozcieńczonym kwasem, a następnie zneutralizowanych solami sodowymi lub potasowymi. W produkcji żywności pektyny są stosowane jako środki żelujące, środki zagęszczające, środki wiążące wodę oraz stabilizatory. Istnieją doniesienia wskazujące na pewne zdrowotne właściwości pektyn – jako składników błonnika pokarmowego oraz potencjalny czynnik przeciwnowotworowy.

Czy to wszystko, co wiemy o hydrokoloidach? Oczywiście, że nie. Jest wiele innych hydrokoloidów, które nie mając statusu dodatku do żywności, nie znajdują się na liście dodatków, nie mają nadanego numeru „E”, ale mogą być używane do produktów żywnościowych. Wymienić tu można kurdlan, arabinoksylany, gumy ghatti, mesquite, fenugreek. Nie można także pominąć żelatyny spożywczej i ß-glukanów. Żelatyny spożywczej nie uważa się za dodatek do żywności. Jest produkowana na drodze termicznej i kwasowej denaturacji kolagenu odzyskanego z odpadów przemysłu mięsnego (takich jak świńskie, wołowe lub rybie skóry i kości). Kolagen jest głównym pozakomórkowym białkiem strukturalnym tkanki łącznej, a z chemicznego punktu widzenia jest to mieszanina jednego lub wielu nici polipeptydowych zawierających reszty glicyny, proliny i 4-hydroksyproliny. Już w starożytnym Egipcie żelatyna była stosowana jako klej, ale jej produkcja na skalę przemysłową została rozpoczęta dopiero w 1690 r. w Holandii. Żelatyna tworzy przejrzyste i elastyczne żele termoodwracalne, co sprawia, że w temperaturze ok. 35oC „rozpływa się w ustach” dając efekt uwolnienia smaku i zapachu z produktu. Ponadto, ma właściwości emulgowania i stabilizowania piany, co może być wykorzystywane na przykład w produkcji napowietrzanych niemrożonych deserów mlecznych. Z żywieniowego punktu widzenia żelatyna nie ma wartości – brak w niej istotnych aminokwasów: izoleucyny, treoniny, metioniny i tryptofanu. A ponieważ jest pochodzenia zwierzęcego, nie nadaje się dla wegetarian. Przy jej aplikacji w przemyśle warto również wziąć pod uwagę względy religijne. Od czasu, gdy na początku lat 90. ubiegłego stulecia na terenie Europy Zachodniej wybuchła epidemia BSE, żelatyna nie jest składnikiem żywności dobrze odbieranym przez konsumentów, gdyż kojarzona jest jako produkt pochodzenia zwierzęcego potencjalnie niosący priony (choroba Creutzfeldta-Jakoba). Całkowicie odmienne postrzeganie przez konsumentów jest w przypadku ß-glukanów. Podobnie jak żelatyna, jest to naturalny składnik żywności nieposiadający nadanego numeru „E”. Uwzględniając chemiczną strukturę, należy mówić nie o jednym ß-glukanie, ale o wielu ß-glukanach, bowiem istnieje wiele kombinacji budowy liniowych polisacharydów związanych wiązaniami ß-(13)- oraz ß-(14)-D-glukopiranozy. ß-glukany dają bardzo ważne korzyści zdrowotne: są frakcją błonnika pokarmowego, mówi się o ich pozytywnym wpływie w chorobie wieńcowej serca, obniżaniu stężenia cholesterolu w serum krwi, działaniu immunostymulującym i zmniejszającym poziom cukru we krwi. Uważa się, że niektóre z tych korzyści są związane z wysoką lepkością roztworów ß-glukanów oraz właściwościami hamowania apetytu. Związki te są pozyskiwane z dwóch źródeł: zbożowych (jęczmienia, owsa, żyta, a także pszenicy) oraz drożdżowych (ze ściany komórkowej drożdży Saccharomyces cerevisiae). Jako substancja dodawana do żywności, ß-glukany są stosowane jako środki teksturujące, substytuty tłuszczu i błonnik pokarmowy.