Primena Celuloznih Derivata Kao Zamene Za Masti u Prehrambenim Proizvodima[1]

7/25/2019 Primena Celuloznih Derivata Kao Zamene Za Masti u Prehrambenim Proizvodima[1]

1/20

Univerzitet u Novom SaduTehnoloki fakultet Novi Sad

Popin Jelena


2/20

Zavrni radJelena Popin

1. ~ UVOD ~

U dananje vreme se dosta govori o nainu ishrane, jer je svest ljudi u tom

pogledu na viem nivou, a veza izmeu hrane i zdravlja sve oiglednija. Svakodnevno

saznajemo nove injenice o pojedinim komponentama hrane ili namirnicama koje imaju

pozitivan uticaj na zdravlje.

Nekada je hrana imala zadatak da zadovolji glad, obezbedi pravilan rast i razvoj,

odnosno obnovu i regeneraciju elija. anas su zahtevi u tom smislu mnogo vei i ona

mora da zadovolji i u pogledu kvaliteta, ali i da deluje u pravcu spreavanja nastanka

hroninih nezaraznih bolesti, tzv. civilizacijskih bolesti. !rana dakle treba da ima

preventivnu "unkciju i da obezbedi dug i kvalitetan zivot.

U nastojanju da ispune zahteve kupaca, proizvoai sve vie obraaju pa#nju na

zdravstveni aspekt svojih proizvoda pribli#avajui se sve popularnijem konceptu

funkcionalne hrane, koja pored uobiajenih nutritivnih "unkcija ima povoljan uticaj na

zdravlje oveka.

U tom smislu javila se potreba za smanjenim kalorijskim unosom, pre svega za

smanjenim unosom masti, jer one predstavljaju najkoncentrovaniji izvor energijeobezbeujui $ kcal%g, u odnosu na proteine i svarljive ugljene hidrate ija energetska

vrednost iznosi & kcal%g. 'ored toga, poveani unos hrane bogate mastima dovodi se u

vezu sa gojaznou, poveanim rizikom od nastanka bolesti srca, poveanjem nivoa ((

holesterola u krvi, pojavom dijabetesa itd.

)rend smanjenja udela masti u prehrambenim proizvodima doveo je do razvoja

tzv. zamenjivaa masti *fat replacers+. Na tr#itu se mogu pronai razliiti niskokalorini

proizvodi u kojima su masti supstituisane razliitim zamenjivaima masti, meutim

mnogi od tih proizvoda pokazali su se neprihvatljivim od strane potroaa u smislu ukusa

proizvoda kao njegove najbitnije senzorne karakteristike. )raganje za idealnim

zamenjivaem masti, koji nee nepovoljno uticati na osobine i ukus proizvoda,

predstavlja stalni izazov za prozvoae.

2


3/20


2. ~ MASTI U PREHRAMBENIM PROIZVODIMA ~

2.1. Uloga masti

-ao komponente hrane, masti imaju viestruku ulogu

odgovorne su za ukus, teksturu i konzistenciju proizvoda

nosioci su lipo"ilnih aromatinih jedinjenja odgovornih za "ormiranje arome

proizvoda

nosioci su liposolubilnih vitamina */, , 0 i -+ predstavljaju izvor esencijalnih masnih kiselina

Udeo masti u prehrambenim proizvodima mo#e biti smanjen nekom od

tradicionalnih metoda kao to je delimina zamena masti vodom ili vazduhom, zatim

upotreba obranog umesto punomasnog mleka u proizvodnji mlenih proizvoda, primena

procesa peenja umesto pr#enja kod obrade odreenih proizvoda, itd.

'ored toga, masti u hrani mogu biti zamenjene razliitim komponentama na bazi

lipida, proteina ili ugljenih1hidrata koji su obuhvaeni nazivomzamenjivai masti, a koji

se meusobno razlikuju po hemijsko1"izikim, "unkcionalnim i senzornim

karakteristikama.

2unkcionalne karakteristike masti koje se imitiraju ovim komponentama

obuhvataju organoleptike osobine, reoloke osobine, mazivost, emulgujua svojstva,

sposobnost rastvaranja liposolubilnih aroma, itd.

2.2. Zameni!a"i masti

3amenjivai masti su jedinjenja ija hemijska graa mo#e biti slina lipidima,

proteinima ili ugljenim1hidratima i u tom smislu su oni podeljeni u dve grupe

3


4/20


SU'S)4)U0N)4 5/S)4 *Fat substitutes+

S45U(/)674 5/S)4 *Fat mimetics+

SUPSTITUENTI MASTI su makromolekuli koji po "izikim i hemijskimkarakteristikama lie na trigricelide *masti i ulja+ i koji teoretski posmatrano mogu

zameniti masti u hrani po principu jedan1na1jedan *gram-for-gram basis+. 8esto se

oznaavaju kao zamenjivai masti na bazi lipida. 5ogu se dobiti hemijskom sintezom ili

pak enzimskom modi"ikacijom masti i ulja. Uglavnom su stabilni na temperaturama

kuvanja i peenja.

SIMUAT!"I MASTI su jedinjenja koja imitiraju organoleptike i%ili "izike osobine

masti, ali ih ne mogu zameniti po principu jedan1na1jedan. Simulatori masti, koji se u

literaturi esto oznaavaju kao zamenjivai masti na bazi proteina ili ugljenih1hidrata,

su uobiajeni sastojci hrane *npr.skrob ili celuloza+ koji su prethodno hemijski ili "iziki

modi"ikovani kako bi mogli obavljati ulogu masti. -arakterie ih velika mo upijanja

vode. Nije pogodna njihova primena u namirnicama koje podle#u obradi peenjem ili

kuvanjem, jer na povienim temperaturama dolazi do njihove denaturacije, odnosno

karamelizacije. 4pak postoje posebne modi"ikacije ovih jedinjenja koje su termostabilne.

-alorina vrednost ovih zamenjivaa masti varira od 9 do & kcal%g.

Ta#ela 1$#lasifikaci$a simulatora masti na ba%i ugl$enih hi&rata

Tip simulatora masti i

energetska vrednost Izvori

Specifina

primena

Funkcionalne osobine

%

UME

&'(al)g

%*a+,g*ma

:akaktomananekstrahovan izleguminoza 'ekarski

proizvodi

3adr#avaju vla#nost iuspooravaju starenje

proizvoda

-santan,g*ma

'olisaharid nastao uprocesu "ermentacijepomou'antomonascampestris

-a+aginan,g*ma'olisaharid ekstrahovan izcrvene alge iz roda

"ho&oph(ta 'relivi za salatu

'oboljavaju teksturu,poveavaju viskozitet

%*ma a+a#i'a 4zolovana iz drveta

Accacia

Pe'tini

'olisaharidi izolovani izelijskog zida razliitih

biljaka, najee voaSosevi

eluju kao zgunjivai,poboljavaju strukturuproizvoda

4


5/20


S-R

OB

.'(al)g

Nati!ni s'+o#/

'iselins'i ili

en0imats'i

moii'o!anis'+o#3 ost*4an *

4+e5elatini,0i+anom ili

instant o#li'*

6bian kukuruz,visokoamilozni kukuruz,voskasti kukuruz;

penica, pirina, tapioka

5argarin,premazi, prelivi,sosovi, punjenja,mesne emulzije

5odi"ikatori teksture,zginjivai,stabilizatori; zadr#avajuvla#nost proizvoda

Maltoe'st+ini

obija se deliminomhidrolizom skroba

Namazi, prelivi,sosevi, punjenja

'oveavaju viskozitet,vezuju vlagu

6E7U7OZA

&'(al)g

Mi'+o'+istalna(el*lo0a

obijena iz razliitihbiljnih izvora postupkommehanikog usitnjavanja

'relivi za salatu,smrznuti deserti,sosevi, mleni

proizvodi

Utiu na strukturu ikonzistenciju

proizvoda,stabilizujuemulzije i pene,spreavaju sinerezis,

poveavaju viskozitet

6el*lo0a * 4+a8*

obijena iz razliitihbiljnih izvora postupkomhemijske depolimerizacije

'r#eni proizvodi 7edukuju upijanjemasnoe prilikomtoplotne obrade hrane

pr#enjem

'ekarskiproizvodi

'oveavaju zapreminuproizvoda, jerstabilizuju vazdunemehurie

Metil (el*lo0a

obijena iz razliitih

biljnih izvora postupkomhemijske derivatizacije

'ekarski

proizvodi,smrznuti desrti

Utiu na mazivost,

stabilizuju vazdunemehurie unutar

proizvoda, vezuju vlagu

Hi+o'si4+o4il

metil (el*lo0a

obijena iz razliitihbiljnih izvora postupkomhemijske derivatizacije

Sosevi, prelivi Utiu na strukturu iviskozitet proizvoda

Polie'st+o0e& '(al)g

Nasumino povezanipolimeri glukoze, sorbitoli limunska ili "os"ornakiselina

'ekarskiproizvodi, gume

za #vakanje,konditorskiproizvodi,

pudinzi, sirupi

'oveavaju masu iutiu na teksturu

proizvoda

9 : gl*'an1, '(al)g

7astvorljivo vlaknodobijeno ekstrakcijom izovsa ili jema

'ekarski i raznidrugi proizvodi

'ozitivno utiu nastrukturu i teksturu

proizvoda

5


6/20


;. ~ 6E7U7OZA ~

?@999+ koje su povezane A *?&+ glukozidnim vezama.A *?1&+ glukozidna veza nastaje povezivanjem hidroksilnih grupa na


7/20



8/20


;.1. Do#iane (el*lo0e

anas postoji vie postupaka za dobijanje celuloze, ali dominiraju sledei

'ostupak dobijanja celuloze iz 4am*"ni8 !la'ana/koja sadr#e minimum $=E

celuloze, pa ih je dovoljno tretirati zagrejanim rastvorom Na6! u cilju

uklanjanja proteina, pektinskih materija i voskova. obija se celuloza visokog

stepena istoe, tzv. 1 - celulo%a.

'ostupak dobijabja celuloze iz +!ne 4*l4e, koja sadr#i oko @9E celuloze, =9E

hemiceluloze i F9E lignina i koja se podvrgava postupku preiavanja

*pulpiran$atokom kog se rastvaraju hemiceluloza i lignin.

3a vreme pulpiranja, drvna pulpa se mo#e tretirati kalcijum1bisul"itom u

prisistvu sumpor1dioksida, baznim natrijum1sul"idom ili natrijum1hidroksidom

*tzv.so&a postupak+. 'oslednji navedeni postupak se koristi za obradu pulpe u

cilju dobijanja hidrosolubilnih celuloznih derivata za primenu u prehrambenoj

industriji.

;.2. St+*'t*+a nati!ne


9/20


'risutne hidroksilne grupe odgovorne su za meumolekulsko povezivanje vlakana

celuloze vodoninim vezama, odnosno za "ormiranjesupramolekulske +na&molekulske

strukture celuloze.

-ao posledica postojanja supramolekulske strukture, graa celuloze predstavlja

kombinaciju kristalnih i amorfnih oblasti0 -ristalne regije predstavljaju strogo ureene

strukture sa linearno postavljenim celuloznim lancima, dok su amor"ne regije prilino

neureene i sa nepravilnom orijentacijom celuloznih lanaca.

Sli'a >.$"a%li.iti mo&eli supramolekulske strukture celulo%nih lakana


10/20


-ontrolisanjem stepena i tipa supstitucije, mo#e se dobiti veliki broj celuloznih

derivata razliitih osobina, a u prehrambenoj industriji najveu primenu nalaze

karboksimetil celuloza (CMC, metil celuloza (MC! hidroksipropilmetil celuloza

("#MC i hidroksipropil celuloza ("#C, jer su pokazali dobre osobine hidrokoloida i

njihova primena je od velikog znaaja za odreene grupe proizvoda. 'ored velikog broja

celuloznih derivata, u prehrambenoj industriji koriste se i razliite modi"ikacije celuloze,

pre svega celuloza u prahuimikrokristalna celuzloza (MCC$

. ~PRIMENA E!U!"#E U PRE$RAM%ENIM

PR"I#&"'IMA~

.1. 6el*lo0a * 4+a8*


11/20


nema kalorijsku vrednost, poveava udeo prehrambenih vlakana i produ#ava sve#inu

proizvoda.

-od konditorskih proizvoda kao to je keks pri dodatku celuloze u prahu dolazi

do poveanja zapremine i poboljanja teksturalnih svojstava. odata koliina celuloze u

prahu od F>& E povoljno utie na jainu strukture i poboljava poroznost keksa, pri emu

je takav proizvod i senzorno prihvatljiv. 'rimenom celuloze u prahu mogue je i

smanjenje sadr#aja masti u keksu, gde udeo celuloze od ?1= E ostvaruje redukciju masti

u koliini od ?9>F? E. Stabilnost testa, pena i ostalih disperzionih sistema u proizvodnji

keksa posti#e se upravo primenom celuloznih vlakana du#ine do ??9 Jm.-od preliva za

salatu celuloza u prahu se koristi u cilju poboljanja teksture i viskoziteta. -od

proizvodnje glazura i punjenja za pekarske proizvode, dodatak celuloze u prahu redukuje

kalorijsku vrednost, a s druge strane minimalno utie na promenu teksture ovih

proizvoda.


12/20


mikrokristalne celuloze sadr#i i rastvorljive hidrokoloide, skrob, nosioce arome i

antimikrobne komponente. *"at replacers+

'roizvode se dva tipa mikrokristalne celuloze

MCC u prahu> proizvod koji se dobija suenjem rasprivanjem, pri emu nastaju

agregati mikrokristala koji imaju poroznu, sunerastu strukturu. Celiina estica *agregata

mikrokristala+ varira izmeu F9 i $9Im *estice prenika =9Im sadr#e oko G99 miliona

mikrokristala prosene du#ine lanca 9,?Im+. 5


13/20


"azu delimino hidratisanih agregata mikrokristala, preko potpuno hidratisanih agregata,

zatim delimino dispergovanih mikrokristala do dobijanja koloidne suspenzije

mikrokristala. Ciskozitet suspenzije raste i tokom narednih ?F>F& h, koliko je potrebno

dispergovanim mikrokristalima da hidratiu i nabubre. U toku ovog perioda viskozitet

suspenzije se mo#e poveati i do ?9 puta.

4ako viskozitet suspenzije mikrokristalne celuloze zavisi od razliitih "aktora,

generalno se mo#e rei da one grade tiksotropne gelove. 7eoloke osobine i stabilnost

sistema mogu se modi"ikovati dodatkom razliitih%a3titnih koloi&a. -ao zatitni koloidi

najee se dodaju ksantan,


14/20


estice koloidne 5


15/20


.;. 6el*lo0ni e+i!ati

6snovni postupak za prevoenje celuloze u hidrosolubilne gume sastoji se iz

razdvajanja pojedinanih lanaca celuloznih vlakana i potom deriviranja nekih od

prisutnih hidroksilnih grupa, tako da molekuli ne mogu ponovo da se povezuju

vodoninim vezama i postanu nerastvorljivi.

Pubrenje celuloznih vlakana u cilju razdvajanja celuloznih molekula posti#e se

tretiranjem drvne pulpe ili pamunih vlakana sa ?BE1nim rastvorom Na6!. Na ovaj

nain dobija se tzv. alkalna celulo%a kod koje su mnoge hidroksilne grupe *716!+

prevedene u alkoksi grupe *716Q+ koje imaju nukleo"ilni karakter. U prisustvu kiseonika

hidroksilne grupe oksidiu do karbonilnih grupa i u nastalim baznim uslovima deava se

reakcija beta eliminaci$e, pri emu se celuloza depolimerie, odnosno redukuje se

veliina njenih molekula. Starenjem alkalne celuloze, tj.doputanjem da se pomenuta

reakcija odvija dok se ne postigne #eljena veliina molekula, dobijaju se derivati

razliitog viskoziteta.

Svi derivati celuloze koji se koriste u prehrambenoj industriji po svojoj hemijskoj

strukturi spadaju u celulozne etre!koji su nastali u reakciji alkalne celuloze sa razliitim

jedinjenjima

...S7I-A ?.;


16/20


&iskozitet suspenzije odreuje prosena molekulska masa celuloznog derivata, tj.

prosean stepen polimerizacije *'+. Najdu#i molekuli obrazuju rastvore najveeg

viskoziteta. Na primer, viskozitet ?E1nog rastvora karboksimetil celuloze *

a bi


17/20


substitucije, tolerancija


18/20


Na viskozitet i rastvorljivost


19/20


Na primer, dodaje se u kiselo1mlene napitke na bazi jogurta sa dodacima voa ili

#itarica.

U najveem zapreminskom udelu


20/20


azliita punjenja za pekarsku industriju reavaju sinerezis *deliminu dehidrataciju+ '

udinzi

Spr

eavaju rast kristala eera

Sirupi

Slu#e kao nekalorini zgunjivai

'relivi

3adr#avaju vlagu; spreavaju sinerezis

Documents

Primena Celuloznih Derivata Kao Zamene Za Masti u Prehrambenim Proizvodima[1]