Гуміарабік. Харчова добавка Е 414

Гуміарабік – харчова добавка Е 414. Це камедь акації, висушений на повітрі ексудат, отриманий при надрізі стовбурів або гілок Acacia Senegal L. Willdenaw або Acacia seyal, а також інших споріднених різновидів Акації (Fam. Leguminosae).

Після збору врожаю смолу акації очищують фізичними методами: розчиненням у воді, центрифугуванням, фільтрацією та стерилізацією. Для використання в харчовій і фармацевтичній промисловості смолу (ексудат) після розмелювання піддають додатковому очищенню шляхом розчинення у воді, ультрафільтрації та пастеризації, а потім висушують методом розпилювальної сушки. Отриманий продукт у вигляді порошку легко розчинний у воді, світлий, має приємний легкий характерний смак і запах.

Завдяки високому вмісту натуральних харчових волокон (до 90 % у перерахунку на сухий залишок) та низької енергетичної цінності (2 ккал/г) гуміарабік рекомендований для використання у складі оздоровчих та дієтичних продуктів, виконує пребіотичну та гіпоглікемічну функцію, сприяє підтримці імунітету людини за рахунок стимулювання росту і розвитку його біфідо– і лактобактерій, можу зв’язуватися з іншими важливими з поліфенолами і мінеральними речовинами.

Камедь акації містить мономери D-галактози, пов’язаних β-(1,3)-гликозидним зв’язком з численними розгалуженнями, які складаються з α- і β-галактози та інших цукрів або уронових кислот. Камедь акації, відома як гуміарабік, являє собою природний ексудат, що отримується з дерев акації, яка проростає в Африці від Єгипту до Південно-Африканської Республіки. Ця камедь характеризується сильно розгалуженою арабіногалактановою структурою з білковою фракцією в центрі і утворює низьков’язкий розчин, що забезпечує якісні емульгуючі властивості. Порошок камеді легко гідратується, дозволяючи отримати 40–50 % водні розчини. Будучи швидкорозчинною та високоочищеною формою, вона вбирає вологу і дуже швидко розчиняється у воді.

Гуміарабік добре розчинний у холодній воді і утворює прозорі розчини. Має досить високу вологоутримуючу здатність. Ефективний стабілізатор дисперсних систем, регулятор структури і консистенції, плівкоутворювач, матеріал для мікрокапсолювання. Гуміарабік широко застосовується для приготування та стабілізації емульсій ефірних олій. Володіє добрими емульгуючими властивостями, низькою в’язкістю, тонким ароматом і здатністю захищати ароматичні добавки від окислення, як в технологічному процесі, так і при їх подальшому зберіганні. Вважається відмінним емульгатором і піногасником, володіє добрими властивостями текстуранта. Гуміарабік може використовуватися будь-якої концентрації і в комбінації з іншими загусниками типу агару, пектину, каррагінана, ксантанової і гуарової камеді, крохмалю.

У емульсіях типу «масло в воді» гуміарабік грає роль емульгатора і стабілізатора. Оскільки це водорозчинний полісахарид, гуміарабік не відноситься до типових емульгаторів, в молекулах яких є ліпофільні і гідрофільні частини. Проте гуміарабік може володіти певним гідрофільно-ліпофільним балансом. Білок, що міститься в арабіногалактан – протеїновій частині молекули, надає їй поверхнево – активні властивості і сприяє утворенню навколо глобул жиру колоїдної плівки. Гуміарабік стабільний у кислих середовищах і не піддається гідролізу навіть при pH = 2, що забезпечує стабільність цих гідроколлоїдів в таких кислих напоях, як лимонні й напої типу коли.

Крім емульсійних напоїв гуміарабік використовується у виробництві рідких форм диспергуючих у воді натуральних барвників, наприклад емульсій каротину і маслосмол. У емульгованих природних нутрицевтиках гуміарабік стабілізує жиророзчинні вітаміни і ненасичені жирні кислоти. Для забезпечення тривалого терміну зберігання концентрованої або рідкої емульсії (зазвичай потрібно термін зберігання 1 рік) необхідно уникнути розшарування емульсії, випадання осаду і коалесценції. Стабілізація емульсії досягається стеричними характеристиками високомолекулярної фракції молекули гуміарабіка і силами електричного відштовхування внаслідок наявності уронових кислот на кожній диспергованій глобулі жиру.

Даний гуміарабік ТМ "Клебріг" - «Fibregum В ™» (Фібрегам В) — ретельно відібрана камедь африканської акації Acacia Seyal, яка містить більше 90% (в сухих речовинах) розчинного харчового волокна. Це біологічно активна розчинна харчова клітковина, яка володіє пребіотичними властивостями, має низьку калорійність і низький глікемічний індекс.

При виробництві борошняних кондитерських виробів «Fibregum В» стабілізує емульсію, підвищує пластичність тіста, звʼязує вологу і знижує показник активності води. Введення «Fibregum B» у рецептурний склад покращує текстуру здобного пісочного і цукрового печива, дозволяє знизити вміст жиру, підвищує намочуваність виробів.

При виробництві кексів, маффінів, бісквітних напівфабрикатів введення в рецептурний склад від 1 до 2% до маси борошна гуміарабіку дозволяє зменшити вміст жиру, яєчних продуктів, сприяє уповільненню процесу черствіння в процесі зберігання виробів і продовжує терміни їх придатності.

Цікавий досвід використання гуміарабіку в якості захисного покриття для пряників, що дозволяє запобігти міграції вологи, збільшити термін придатності продукту і додати глянець поверхні виробу.

Розчин гуміарабіку використовують також для покриття поверхні печива перед посипанням різних зернових добавок.
Застосування «Fibregum В», у батончиках «Мюслі» сприяє склеюванню фруктів зі злаками, отриманню ламкої текстури, стабілізує текстуру під час зберігання (від затвердіння або розмʼякшення).

Сфери застосування:
Харчова промисловість

• гуміарабік – харчова добавка Е 414, використовується як емульгатор, стабілізатор, загусник, наповнювач, носій у виробництві хлібобулочних, кондитерських, молочних продуктів і напоїв
• є натуральним продуктом, жодних негативних впливів на здоров’я людини виявлено не було

Фармацевтична промисловість

• входить до складу лікарських препаратів для перорального та місцевого застосування як ущільнювач, суспендувальна (5–10 %) та емульгувальна речовина (10–20 %) переважно в комбінації з трагакатном
• у концентрації 1–5 % як зв’язувальна та пролонгувальна допоміжна речовина у складі таблеток
• у концентрації 10–30 % як основа при виготовленні пастилок та льодяників, а також як біоадгезив

Косметична промисловість

• застосовується як стабілізатор, емульгатор і загущувач у виробництві багатьох видів продукції

Промисловість

• стабілізатор фарб на водній основі
• стабілізатор, емульгатор і агент дефлокуляції у виробництві поливи для кераміки
• адгезив у поліграфії

Гуміарабік - харчова добавка Е 414

При виробництві багатьох груп традиційних харчових продуктів широке застосування знайшла харчова добавка Е414 - гуміарабік. Згідно з визначенням Об'єднаного Експертного Комітету ФАО/ВООЗ по харчовим добавках, гуміарабік являє собою висушений на повітрі ексудат, отриманий при надрізі стовбурів або гілок Acacia Senegal L. Willdenaw або Acacia seyal, а також інших споріднених різновидів Акації (Fam. Leguminosae). Для використання в харчовій та фармацевтичній промисловості смолу (ексудат) після розмелювання піддають додатковому очищенню шляхом розчинення у воді, ультрафільтрації та пастеризації, а потім висушують методом розпилювального сушіння. Отриманий продукт у вигляді порошку легко розчинний у воді, безбарвний, не має смаку та запаху. За хімічною будовою гуміарабік належить до класу глікопротеїнів. Ця камедь характеризується розгалуженою компактною арабіногалактановою структурою з білковою фракцією в центрі і утворює малов'язкий розчин, що забезпечує гарні емульгуючі властивості. Будучи швидкорозчинною та високоочищеною формою, вона вбирає вологу і дуже швидко розчиняється у воді.

У харчовій промисловості добавка Е414 використовується як текстурант, емульгатор, плівкоутворювач, піногасник і стабілізатор емульсій. Через особливості будови молекули, гуміарабік здатний утворювати розчини з низькою в'язкістю навіть при високій молекулярній масі.

Найчастіше гуміарабік застосовують у харчовій промисловості:

• для надання блиску хлібобулочним виробам
• він додається в основу жувальної гумки, де він утримує різні аромати, що дозволяє зберігати після смак гумки тривалішим
• підходить для запобігання кристалізації цукру
• в якості структурного компонента у виробництві цукерок та пастили
• використовується в технології дражування у виробництві драже.

Гуміарабік знайшов широке застосування в якості стабілізуючого і емульгуючого компонента при виробництві емульсій, які отримали широке застосування в різних галузях харчової промисловості. У молочній галузі харчова добавка Е414 застосовується в якості емульгатора при виготовленні йогуртів, морозива, вершків, кремів. Використання гуміарабіку дозволяє збільшити обсяг продукту, приготувати стійку емульсію. Також як емульгатор, гуміарабік використовується у виробництві газованих алкогольних та безалкогольних напоїв.

Ця харчова добавка натурального походження має нейтральний смак і є безпечною для здоров'я. Гуміарабік не засвоюється організмом людини. Мікрофлора товстого кишківника розщеплює його повільно; у процесі травлення, що протікає з утворенням коротколанцюгових жирних кислот, виділяється близько 3,5 ккал, тобто до 80 % енергії крохмалю. Сприяє стабілізації рівня холестерину в крові, виведенню токсинів: пов'язує важкі метали та радіонукліди. Не має алергенних властивостей. При прямому контакті не викликає подразнення шкірних покривів. Експертний комітет ФАО/ВООЗ вважає за можливе використання його без обмежень.

Однак лише з 1 січня 2022 року ця харчова добавка стала дозволеною законодавством України, бо увійшла в Перелік речовин (інгредієнтів, компонентів), що дозволяється використовувати у процесі органічного виробництва. Причому це має бути гуміарабік, що отриманий в результаті органічного виробництва. Дозвіл застосування цієї харчової добавки розширить можливості виробництва органічних харчових продуктів високої якості і забезпечить її стабільність протягом всього гарантійного терміну зберігання.

Гуміарабік у виробництві кондитерських виробів

Найважливіші технологічні функції, які виконує гуміарабік при виробництві кондитерських виробів, такі:

• завдяки вологоутримуючій здатності він перешкоджає втраті вологи при зберіганні виробів
• регулює активність води, сприяє зменшенню черствіння і збільшенню термінів придатності
• сприяє емульгуванню жиру і його рівномірному розподілу у продукті
• поліпшує текстуру
• запобігає процесу кристалізації цукру
• сприяє створенню захисної плівки при глазуруванні
• виконує функцію підсилювача смаку.

Одним з пріоритетних напрямків у технологіях кондитерських виробів є створення нового асортименту з підвищеною харчовою цінністю. У той же час використання напівфабрикатів дозволяє інтенсифікувати технологічний процес. Тому актуальною задачею є розроблення напівфабрикату з підвищеним вмістом поліненасичених жирних кислот для кондитерських виробів. Для збагачення напівфабрикату поліненасиченими жирними кислотами рекомендовано використовувати харчову емульсію на основі купажованої олії, яка характеризується агрегативною стійкістю за рахунок використання у її складі емульгувального комплексу.

Для стабілізації структури напівфабрикату та надання йому технологічно зручної пластичної консистенції рекомендовано використовувати гуміарабік як стабілізатор та загущувач природнього походження. Гуміарабік добре розчиняється у холодних системах та володіє вологоутримоючою здатністю. Гуміарабік також проявляє синергізм з іншими загусниками та гідроколоїдами. Сприяє утворенню навколо глобул жиру колоїдної плівки.

Вченими з Національного університету харчових технологій було створено багато нових технологій з виготовлення кондитерських виробів з додаванням гуміарабіку. При створенні нової технології здобного печива з підвищеною біологічною цінністю, зменшеної кількістю цукру та жиру, подовженим терміном зберігання застосовували борошно із солоду вівса або пшениці та гуміарабік.

У процесі виробництва ставили за мету максимально замінити пшеничне борошно на борошно із солоду злакових культур. Згідно з вимогами до виробів з редукованою калорійністю, кількість жиру зменшували на 25-30 %. Враховуючи те, що борошно із солоду містить до 12,0 -15,5 % власних цукрів, відповідно зменшували кількість цукру. У разі заміни до 40 % пшеничного борошна на борошно із солоду пшениці або вівса здобне печиво мало добрі органолептичні показники, але форма виробів була розпливчаста. Зі збільшенням дозування борошна із солоду структурні характеристики тіста погіршувалися, зокрема, знижувалася гранична напруга зсуву, збільшувалася крихкість печива за повної заміни пшеничного борошна печиво було дуже крихким. Технологічні властивості борошна залежать від кількості та якості клейковинного комплексу. Під час пророщування зерна пшениці під впливом протеолітичних ферментів частина гліадину і глютеніну гідролізується до низькомолекулярних водорозчинних білків, тому кількість клейковини у борошна із солоду пшениці, порівняно з пшеничним, зменшувалося у 1,5 раза. У борошні із солоду вівса клейковинний комплекс зовсім відсутній, глютену (авеніну) становить лише до 20,0 мг/кг.

Для одержання структури тіста з певними пружно-пластичними характеристиками було доведено ефективність застосування гуміарабіку «Fibregum». Здобне пісочне тісто належить до змішаних коагуляційно-кристалізаційних систем, структурно-механічні властивості яких залежать від властивостей дисперсійного середовища — емульсії. Додавання гуміарабіку значно підвищувало в’язкість емульсій і стабілізувало її структуру. Збільшення граничної напруги зсуву тістового напівфабрикату з додаванням гуміарабіку можна пояснити утворенням міцних структурних зв’язків у дисперсійному середовищі, що пов’язано зі зв’язуванням вільної вологи емульсії харчовими волокнами полісахариду. Розроблені новітні технології здобного печива та визначено, що за вмістом вітамінів, макро- та мікроелементів, поліненасичених жирних кислот, харчових волокон вироби можна віднести до борошняних кондитерських виробів оздоровчого призначення. Доведено, що завдяки внесенню гуміарабіку, який має антиоксидантні властивості, термін придатності здобного печива до споживання збільшено до 3,5–4 місяців.

При розробці нової технології крекерів підвищеної біологічної цінності застосовували різне дозування амарантового борошна в кількості від 30 до 50% до пшеничного борошна. Фракційний склад борошна з насіння амаранту на 50–70 % складається з альбумінів та глобулінів, що суттєво впливатиме на процес структуроутворення тіста. Внесення амарантового борошна сприяло збільшенню розрідження та зменшенню еластичності тіста, що свідчило про його низькі технологічні властивості. Для коригування структурно- механічних властивостей крекерного тіста застосовували гуміарабік «Fibregum».

Молекула гуміарабіку має поліелектролітну природу та виявляє здатність до гідрофобних взаємодій з клейковинним комплексом з утворенням нековалентних зв’язків. Це впливало на властивості клейковини пшеничного борошна і сприяло підвищенню пружно-пластичних властивостей тіста. За результатами досліджень встановлено доцільність додавання 50 % борошна з насіння амаранту та 3,0 % гуміарабіку у виробництві крекерів підвищеної біологічної цінності. Таким чином, використання композитних сумішей пшеничного і нетрадиційних видів борошна та додаткового структуроутворювача камеді акації гуміарабіка «Fibregum» при виробництві борошняних кондитерських виробів дає змогу створити новітні технології оригінальної продукції, у тому числі оздоровчого призначення.

Емульсія масло/вода з гуміарабіком у ролі стабілізатора

Вчені Національного університету харчових технологій Луговська Оксана Андріївна та Сидор Василь Михайлович розробили рецептуру, за яку отримали патент на корисну модель UA 99202 U МПК (2015.01) A23L 1/00. Опис подаємо нижче.
«Корисна модель належить до харчової промисловості до виробництва емульсій типу масло вода, які використовуються в виробництві харчових продуктів та напоїв.

У харчовій промисловості існує ряд проблем, пов'язаних з виготовленням харчових емульсій, які утворюються в результаті змішування двох незмішуваних рідин: масло і вода.

Застосування для цих цілей різних емульгаторів (стабілізаторів) дозволяє забезпечити якісний процес емульгування та гомогенізації емульсій. Обмежений об'єм наукової інформації щодо емульгаторів не дозволяє інтенсивно впроваджувати виробництво емульсій в харчовій промисловості. Найближчим аналогом є рецептура емульсії з модифікованим крохмалем (Стаття "Effect of 10 starch as hydrocolloids, the formation of a stable emulsion system in food" в журнал "Ukrainian Food Journal" - Vol. 3. Issue 2. - 2014. - P. 204.). Ця рецептура включає модифікований крохмаль, цитрусове масло, резиногум, барвник, лимонну кислоту, бензоат натрію, вода.
Недоліком цієї рецептури є недостатнє забезпечення стабільності емульсійної системи при зберіганні.

В основу корисної моделі поставлена задача розробки удосконалення рецептури емульсії з крохмалем шляхом введення нового емульгатора гуміарабіку та антиоксиданту з метою отримання стабільної емульсії з максимальною кількістю часток, розміром до 1 мкм.
Поставлена задача вирішується тим, що в склад емульсії масло/вода з гуміарабіком, яка включає стабілізатор, цитрусове масло, резиногум, барвник, лимонну кислоту, бензоат натрію, воду, згідно з корисною моделлю, як стабілізатор містить гуміарабік та додатково вводиться антиоксидант.

Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваним технічним результатом полягає в наступному.
Завдяки використанню гуміарабіку покращується стабільність системи при зберіганні. Гуміарабік утворює більш замутнену емульсійну систему, ніж модифікований крохмаль.

Забезпечення змішування двох рідин масло-вода здійснюється за рахунок використання емульгатора гуміарабіку, який краще знижує величину поверхневого натягу на поверхні розподілу фаз, масло-вода, ніж крохмаль, що забезпечує утворення стабільнішої емульсійної системи. Кількість гуміарабіку 50-55 г/кг забезпечить кращу стабільність емульсії в порівнянні з прототипом. Збільшення кількості гуміарабіку вище вказаного діапазону приведе до збільшення стабільності емульсії в процесі зберігання, але і значно підвищить її вартість. Зменшення кількості гуміарабіку нижче вказаного діапазону буде недостатньо для забезпечення стійкості готового продукту в процесі зберігання. Додаткове введення антиоксиданту запобігає окисленню цитрусового масла (прогірканню) в емульсії при зберіганні.
Це забезпечить збільшення терміну зберігання якісної емульсії в порівнянні з прототипом. Приклади рецептур емульсій з гуміарабіком наведені в таблиці.

Висновок з прикладів. Склад емульсій за прикладами 2 і 3 вкладається в діапазон ознак технічного рішення, за прикладами 1, 4 виходить за його межі. Готові емульсії пропонується використовувати в виробництві харчових продуктів та напоїв. Технічний результат. Введення нових технологічних інгредієнтів дозволяє отримати стійку, стабільну в процесі зберігання емульсію. Введення гуміарабіку забезпечує краще зниження величини поверхневого натягу на поверхні розподілу фаз, що забезпечує ефективне змішування двох незмішуваних рідин масло-вода.

Введення антиоксиданту запобігає окисленню цитрусового масла (прогірканню) в емульсії при зберіганні.

Формула корисної моделі

Склад емульсії з гуміарабіком, що містить стабілізатор, цитрусове масло, резиногум, барвник, лимонну кислоту, бензоат натрію, воду який відрізняється тим, що як стабілізатор містить гуміарабік та додатково містить антиоксидант в наступному співвідношенні компонентів в г/кг:

• гуміарабік 50-55
• цитрусове масло 50-55
• резиногум 50-55
• барвник 15,5-16,5
• лимонна кислота 5,0-5,5
• бензоат натрію 2,3-2,5
• антиоксидант 0,025-0,027
• вода 810,47-827,18.

Кондитерський клей

Інгредієнти:

• гуміарабік - ¼ ч. л.
• вода переварена 50-70 °С - 3 ст. л.

Приготування: розчинити гуміарабік у воді та залишити охолоджуватися. Клей має бути безбарвним прозорим і однорідним, без грудочок. Наносити на поверхню кондитерських виробів пензликом.
Таким клеєм зручно приклеювати елементи декору на поверхню кексів, капкейків, тортів, тістечок та інших кондитерських виробів.

Гуміарабік у фармацевтичному виробництві

Гуміарабік входить до складу лікарських препаратів для перорального та місцевого застосування як ущільнювач, суспендувальна (5–10%) та емульгувальна речовина (10–20%) переважно в комбінації з трагакатном; у концентрації 1–5% як зв’язувальна та пролонгувальна допоміжна речовина у складі таблеток; у концентрації 10–30% як основа при виготовленні пастилок та льодяників, а також як біоадгезив.