Гелеобразователи белковой природы

Практически единственным гелеобразователем белковой природы, который широко используется в пищевой промышленности, является желатин.

Желатин — белковый продукт, представляющий смесь линейных полипептидов с различной молекулярной массой (50 000—70 000) и их агрегатов с молекулярной массой до 300 000. Не имеет вкуса и запаха, состав желатина включает до 18 аминокислот, в том числе глицин (26—31%), пролин (15—18%), гидроксипролин (13—15%), глутаминовую кислоту (11—12%), аспарагиновую кислоту (6—7%), аланин (8—11%) и аргинин (8—9%). Электрокинетические свойства желатина в растворе, в том числе изоэлектрическая точка, определяются пятью электроактивными аминокислотами. В молекулах желатина функциональными основными группами, несущими заряд, являются следующие:

• -СООН — группы аспарагиновой и глутаминовой кислот;
• -ЫН₂ — группы лизина и гидроксилизина;

—   — группы аргинина.

На их долю приходится более 95% всех ионизированных групп желатина. Желатин получают из коллагена, содержащегося в костях, сухожилиях, хрящах животных. Наиболее чистая форма желатина, выделенная из рыбьих пузырей, получила название рыбий клей.

Желатин растворяется в воде, молоке, растворах солей и сахара при температуре выше 40 °C. Растворы желатина имеют низкую вязкость, которая зависит от pH и минимальна в изоэлектрической точке. При охлаждении водного раствора желатина происходит повышение вязкости с переходом его в состояние геля. Это так называемый зольгель-переход. Для образования геля необходимы достаточно высокая концентрация желатина и соответствующая температура, которая должна быть ниже точки затвердевания (примерно 30°С).

Механизм образования геля желатином, как и любым другим желирующим агентом, связан с формированием трехмерной сетчатой структуры. При температуре выше 40 °C молекулы желатина в растворе имеют конфигурацию отдельных спиралей. При охлаждении сегменты, богатые аминокислотами различных полипептидных цепей, принимают спиральную конфигурацию. Водородные связи участием или без участия молекул воды стабилизируют образовавшуюся структуру. Эти связи распределены по всей длине цепи, что объясняет уникальные свойства желатиновых гелей.

Наиболее интересное свойство желатина — это образование термически обратимых гелей. В противоположность полисахаридам гелеобразование желатина не зависит от pH и не требует присутствия других реагентов, например сахаров, солей или двухвалентных катионов.

Желатин применяется в пищевых продуктах в основном в качестве гелеобразователя и стабилизатора. Поскольку желатин не является индивидуальным продуктом, в перечень пищевых добавок он включен без Е-кода. Желатин применяют при изготовлении зельца, различных желе (фруктовых и рыбных), мороженого, йогуртов, кремов и жевательной резинки. Кроме того, он используется при получении пива и вина на стадии их осветления. Эффект осветления достигается при концентрациях желатина 0,1—0,2 г/л. В России желатин применяется без ограничений. Обычные дозировки, обеспечивающие решение технологических задач, составляют 1—6% к массе продукта, в десертах — 4—6%. Для осветления желатин применяют в производстве напитков в концентрации 0,1—0,5 г/дм³.