Структурно-функциональные свойства полисахаридов

Все полисахариды, присутствующие в пищевых продуктах, выполняют ту или иную полезную роль, связанную с их молекулярной архитектурой, размером и наличием межмолекулярных взаимодействий, в первую очередь, водородных. Неусваиваемые полисахариды целлюлоза, гемицеллюлоза и пектиновые компоненты клеточных стенок овощей, фруктов и семян придают многим продуктам твердость, хрупкость, плотность, обеспечивают загустевание, вязкость, липкость, гелеобразование, ощущения во рту.

В принципе, полисахариды должны быть растворимы, поскольку они состоят из гликозидных единиц (гексоз или пентоз), содержащих несколько точек для образования водородных связей с молекулами воды, что и определяет растворимость. Однако отдельные молекулы полисахаридов соединяются водородными связями друг с другом и образуют устойчивые нерастворимые кристаллические структуры. В первую очередь это относится к целлюлозе.

Подобные свойства могут проявляться и в растворах полисахаридов, когда отдельные молекулы соединяются между собой с образованием седиментационно неустойчивых частиц. Примером тому является кристаллизация (ретроградация) молекул крахмала. При этом процесс вытеснения воды из молекул крахмала называется синерезисом.

Однако когда молекулы полисахарида связываются между собой не плотно, а только по отдельным зонам, то они образуют трёхмерную сетку с растворителем — гель.

В случае, когда сетка геля содержит малое количество соединительных зон, такой гель называют слабым. Он легко разрушается под внешним давлением или при небольшом увеличении температуры. Если в сетке геля количество соединительных зон велико, то такие гели (твёрдые) могут противостоять внешнему давлению, а также они термоустойчивы.

В растворах разветвлённых полисахаридов, а также заряженных полисахаридов (содержат электролитические группы СООН) количество соединительных зон между молекулами слишком мало, поэтому такие растворы не превращаются в гели, а лишь обладают повышенной вязкостью. При этом вязкость раствора пропорциональна размеру молекулы и её заряду: линейные и заряженные полисахариды образуют более вязкие растворы.

Крахмал является важным компонентом пищевых продуктов, исполняя роль загустителя и связывающего агента. Крахмалы являются хорошими загустителями и в горячей воде образуют вязкие клестеры. Однако при хранении и замораживании крахмалосодержащих продуктов возможна ретроградация, что приводит к появлению волокнистой структуры продукта и его черствению.

Модифицированные крахмалы получают из природного крахмала, они обладают улучшенными функциональными свойствами и образуют более устойчивые клейстеры и гели.

Целлюлоза нерастворима в воде. В пищевых продуктах используют гидролизаты целлюлозы (микрокристаллическую целлюлозу) в начинках, пудингах, мягких сырах, фруктовых желе, пекарских изделиях, мороженом и различных замороженных десертах.

Гемицеллюлозы — класс структурных полисахаридов, растительного происхождения. Они хорошо связывают воду и, тем самым, способствуют улучшению качества теста, а также препятствуют черствению готовых хлебобулочных изделий.

Пектин — класс структурных полисахаридов, растительного происхождения. Они хорошо связывают воду и обладают хорошей желирующей и гелеобразующей способностью, поэтому широко используется в производстве кондитерских изделий, фруктовых желе, джемов.