6.4 Функції вуглеводів в харчових продуктах

Гідрофільність

Гідрофільність – одна з найважливіших властивостей вуглеводів, що використовуються в отриманні харчових продуктів. Гідрофільність зумовлена наявністю численних ОН-груп. Вони взаємодіють з молекулою води за допомогою водневого зв'язку, призводячи таким чином до сольватації і/або до розчинення цукрів і багатьох їх полімерів. Ефект зв'язування води значною мірою залежить від структури цукру. Наприклад, фруктоза є значно більш гігроскопічною, ніж D-глюкоза, хоча вони мають і однакове число гідроксильних груп. За 100%-вої рівноважної відносної вологості повітря сахароза і мальтоза зв'язують однакову кількість води, в той же час лактоза є набагато менш гігроскопічною. Форми гідратів, що мають міцну кристалічну структуру, у меншій мірі здатні абсорбувати вологу.

Слід зазначити, що неочищені цукор або цукрові сиропи в більшій мірі здатні абсорбувати воду, ніж очищені цукри. Причина цього явища полягає в тому, що домішки перешкоджають утворенню водневих зв'язків між молекулами цукру, і ОН-групи цукрів стають доступнішими для зв'язування води за допомогою водневих зв'язків. Здатність зв'язувати воду і контролювати активність води (аw) в харчових продуктах – одна з найбільш важливих властивостей вуглеводів.

Зв'язування ароматичних речовин

Для багатьох харчових продуктів, під час отримання яких використовуються різні види висушування, вуглеводи є важливим компонентом, що сприяє збереженню кольору і летких ароматичних речовин. Суть цього процесу полягає в заміні взаємодії цукор-вода на взаємодію цукор-ароматична речовина: 

Цукор-вода + ароматична речовина → цукор-ароматична речовина + вода

Леткі ароматичні речовини – це численна група карбонільних сполук (альдегіди, кетони), похідні карбонових кислот та ін.

Здатність до зв'язування ароматичних речовин у дисахаридів виражена в більшій мірі, ніж у моносахаридів. Дуже добрими фіксаторами аромату є циклодекстрини (декстрин Шардінгера, рисунок 6.5), які утворюються під час дії на крохмаль амілази Bacillus macerans.

Рисунок 6.5 – Декстрин Шардінгера

Ефективними фіксаторами аромату і барвникових речовин є великі вуглеводні молекули, наприклад, гуміарабік. Утворюючи плівку навколо цих речовин, він перешкоджає абсорбції вологи і втраті її за рахунок випаровування і хімічного окиснення. В харчовій промисловості для фіксації харчових ароматів використовують мікрокапсулювання сумішей гуміарабіку і желатину.

Утворення харчового аромату за теплової обробки

Продукти термічного розкладання цукрів включають піранові і фуранові сполуки, а також фуранони, лактони, етери. Наявність тих або інших ароматичних сполук надає кожному продукту властивого йому аромату.

За перебігу цукор-амінної реакції також утворюються ароматичні речовини –  імідазоли, піразини, піроли та ін. Наприклад, під час взаємодії D-глюкози з амінокислотами за 100°С може продукуватися карамелевий аромат (якщо використовувана амінокислота – гліцин), аромат житнього хліба (D-глюкоза + валін), шоколаду (D-глюкоза + глютамін). Крім того, утворення тих чи інших ароматичних речовин залежить від температури. Наприклад, під час реакції D-глюкози з валіном за 100°С – відчувається аромат житнього хліба, а за 180°С – аромат шоколаду; з проліном – за 100°С – запах смаженого білку, а за 180°С – аромат, притаманний пекарним виробам. Гістидин під час реакції з D-глюкозою (100°С) не дає ніякого аромату, а за 180°С – запах паленого цукру. Аромат, що утворюється за реакції D-глюкози з сульфурвмісними амінокислотами, відрізняється від того, що утворюється в результаті взаємодії D-глюкози з несульфурвмісними амінокислотами. Так, під час взаємодії D-глюкози з метіоніном утворюються продукти, що мають запах картоплі, з цистеїном і цистином – запах смаженого м'яса. Ці особливості необхідно враховувати під час виробництва харчових продуктів, і у ряді випадків, з точки зору споживчих властивостей, кількість летких ароматичних компонентів повинно обмежуватися.

Солодкість

Відчуття солодкості у роті під час споживання низькомолекулярних вуглеводів характеризує ще одну важливу їх функцію в харчових продуктах. У таблиці 6.6 наведена характеристика відносної солодкості різних вуглеводів в порівнянні з сахарозою (солодкість якої приймається за 100).

Таблиця 6.6 – Відносна солодкість (ВС) різних вуглеводів і деяких штучних підсолоджувачів