Ферментационные гидроколлоидные камеди

Микробные камеди — внеклеточные полисахариды, выделяемые бактериями при ферментации и извлекаемые осаждением спиртом. Господствуют ксантан от Xanthomonas campestris и геллан от Sphingomonas elodea. Их преимущество перед растительными камедями — постоянство структуры: ферментация каждый раз даёт один и тот же полимер, а посев нет. Но применяют их вообще-то ради набора реологических свойств, которые мало какой полимер предлагает.

Ксантан: почему он разжижается при сдвиге#

У ксантана целлюлозный остов, несущий заряженную трисахаридную боковую цепь на каждой второй глюкозе. Эти цепи прижимаются к остову и стабилизируют его как жёсткую упорядоченную спираль, а спирали слабо ассоциируют друг с другом в разреженную сетку.

В покое такая сетка даёт раствору предел текучести: он ведёт себя как очень слабое твёрдое тело и не течёт, пока не приложено пороговое усилие. При сдвиге слабые связи рвутся, жёсткие спирали выстраиваются по потоку, и вязкость обрушивается, — а когда сдвиг прекращается, связи восстанавливаются почти мгновенно.

Это объясняет бытовое поведение. Заправка бесконечно удерживает частицы трав и специй, потому что предел текучести держит их вес; она легко льётся, потому что наливание этот порог превышает; и она восстанавливается сразу, а не остаётся жидкой. Жёсткая, прикрытая боковыми цепями спираль — ещё и причина того, что ксантан переносит соль, кислоту и нагрев куда лучше большинства полисахаридов: остов экранирован, поэтому упорядоченная структура переживает условия, которые разрушили бы гибкий статистический клубок.

Геллан: гелирование, переключаемое ионами и ацильными группами#

Геллан — линейный тетрасахаридный повтор. При нагреве он существует статистическими клубками; при охлаждении цепи образуют двойные спирали, а катионы, особенно кальций и магний, мостиками связывают карбоксильные группы, соединяя спирали в непрерывную сетку. Гелирование поэтому запускается ионами, а не одним лишь охлаждением, и прочность геля зависит от концентрации ионов в продукте.

Более полезное управление — химическое. Нативный геллан несёт ацетильные и глицерильные заместители; их удаление щелочной обработкой даёт «низкоацильный» геллан. Объёмные ацильные группы мешают упаковке спиралей, поэтому высокоацильный геллан даёт мягкие, упругие, связные гели, а низкоацильный — плотные хрупкие гели с чистым изломом. Смешивание даёт промежуточные текстуры. Полимер одного организма перекрывает таким образом широкий диапазон текстур за счёт единственного решения на стадии выделения.

Низкоацильный геллан образует и так называемый жидкий гель — слабую сетку при очень низкой концентрации, удерживающую частицы в напитке без заметной густоты, потому что предел текучести велик относительно вязкости.

Что их ограничивает#

Заряженные полисахариды взаимодействуют с белками, поэтому камедь, хорошо ведущая себя в воде, может флокулировать или давать синерезис в богатой белком системе; ксантан и галактоманнаны вроде камеди рожкового дерева вдобавок синергичны и гелируют вместе там, где по отдельности не гелирует ни один. Именно эти взаимодействия и составляют практическую трудность рецептуры.

Обе камеди по сути неперевариваемы и работают как растворимое волокно. В концентрациях, применяемых ради текстуры, это питательно незначительно; при более высоком потреблении сбраживание в толстой кишке даёт газ, и переносимость индивидуальна. Сообщения о влиянии эмульгаторов и гидроколлоидов на микробиоту кишечника существуют и активно обсуждаются, а доказательства при обычных пищевых экспозициях не устоялись.