Stabilizatori i uguščivači

Veliki broj hidrokoloidnih materije zbog jedinstvenih teksturalnih, strukturalnih i funkcionalnih svojstava se koristi u proizvodnji hrane, gdje stabiliziraju emulzije, pjene i suspenzije, te imaju svojstva ugušćivanja. Većina ovih materije, ponekad svrstanih u skupinu guma, dobiva se iz prirodnih izvora, iako su neke od njih i hemijski modificirane u svrhu postizanja željenih svojstava. Većina stabilizatora i ugušćivača su polisaharidi, poput gume arabike, guar gume, karboksimetilceluloze, karagenana, agara, škroba i pektina. Želatina, protein dobiven iz kolagena, jedan je od malobrojnih nepolisaharidnih stabilizatora koji se mnogo koristi. Svi efikasni stabilizatori i ugušćivači su hidrofilni i dispergiraju se u otopina kao koloidi, po čemu su i dobili naziv hidrokoloidi. Opća svojstva korisnih hidrokoloida su značajna topljivost u vodi, sposobnost povećanja viskoznosti, te, u nekim slučajevima, sposobnost tvorbe gela. Specifične uloge hidrokoloida su poboljšanje i stabilizacija teksture, inhibicija kristalizacije (šećer i led), stabilizacija pjena i emulzija, poboljšanje (smanjenje ljepljivosti) glazura na pekarskim proizvodima, te inkapsulacija arome. Hidrokoloidi se koriste u udjelu 2 % ili nižem jer je većina njih ograničeno disperzivna, a poželjna funkcionalnost postiže se i pri ovim koncentracijama. Efikasnost hidrokoloida uglavnom ovisi o njihovoj sposobnosti da povećaju viskoznost. Na primjer, ovo je mehanizam kojim hidrokoloidi stabiliziraju emulziju ulja u vodi. Ne mogu djelovati kao pravi emulgatori jer nemaju potrebnu kombinaciju jakih hidrofilnih i lipofilnih svojstava u istoj molekuli.

Sredstva za zadržavanje čvrstoće. Termički tretman i zamrzavanje uglavnom uzrokuju mekšanje biljnih materijala zbog modifikacije stanične strukture. Stabilnost i cjelovitost ovih tkiva ovise o očuvanju netaknutosti stanice i čvrstim molekulskim vezama između sastojaka staničnog zida. Pektinske tvari su u velikoj mjeri uključene u strukturnu stabilizaciju unakrsnim vezanjem slobodnih karboksilnih skupina preko polivalentnih kationa. Iako je razumna količina polivalentnih kationa prirodno prisutna, često se dodaju kalcijeve soli
(0,1 – 0,25 % kalcija). Time se povećava čvrstoća jer se poboljšava unakrsno vezanje povećanog udjela relativno netopljivih kalcij pektata i pektinata. Ove stabilizirane strukture podupiru tkivo, te se cjelovitost održava i tokom zagrijavanja. Voću, uključujući i rajčicu, bobičasto voće i kriške jabuke, čvrstoća se povećava dodatkom jedne ili više kalcijevih soli prije zamrzavanja ili zatvaranja konzervi. Najčešće se koriste kalcij klorid, kalcij citrat, kalcij sulfat, kalcij laktat, te monokalcij fosfat. Većina kalcijevih soli slabo je topljiva, a neke u većim udjelima pridonose i gorkom okusu.

Gumi-baze. Gumi-baze se primjenjuju u svrhu davanja dugotrajnih, elastičnih svojstava žvakaće gume. To su ili prirodni proizvodi ili produkti organske sinteze, a obje su vrste vrlo otporne na degradaciju. Sintetske gumi baze pripravljaju se Fischer-Tropsch-ovim procesom u koji su uključeni ugljični monoksid, vodik i katalizator, a nakon obrade kojom se uklanjaju spojevi male molekulske mase dobiveni proizvod se podvrgava hidrogenaciji kojom se dobiva sintetski parafin.

Većina baza koje se koriste u gumi za žvakanje dobiva se izravno iz biljnih guma, koje se pročišćavaju obimnim tretmanima u koje su uključeni zagrijavanje, centrifugiranje i filtriranje.

Desikanti i sredstva za samanjenje kiskika. Desikanti su higroskopne supstance koje upijaju vlagu i služe kao sredstva za smanjenje aktiviteta vode. Koriste se za održavanje vlažnosti i aktiviteta vode kod granularnih i praškastih oblika hrane koji su po prirodi jako higroskopni. Brzo apsorbiraju suvišnu vlagu, prekrivaju čestice povećavajući stupanj odbijanja vode i/ili čineći ih netopljivima. Naprimjer, kalcij silikat (CaSiO₃ × XH₂O) se koristi za sprječavanje stvaranje grudvica u prašku za pecivo (do 5 %), u kuhinjskoj soli (do 2 %) te u drugim namirnicama.
Kao desikanti mogu da se koriste kalcijeve i magnezijeve soli dugolančanih masnih kiselina kojese dobivaju se iz loja. Koriste se u dehidriranim proizvodima na bazi povrća, soli, soli s lukom ili češnjakom, te u različitim drugim smjesama u praškastom obliku. Isto tako kalcij stearat može se dodavati u praškaste namirnice s ciljem sprječavanja aglomeracije i podešavanje sipkosti tokom prerade. Kalcij stearat je netopljiv u vodi, ali dobro prijanja uz čestice te na površini stvara liofobni omotač.
Ostali desikanti koji se koriste u prehrambenoj industriji su natrij alumosilikat, trikalcij fosfat, magnezij silikat, te magnezij karbonat. U osnovi su svi oni netopljivi u vodi te imaju različitu sposobnost upijanja vode.

Flavori (arome) i modifikatori okusa

U ovu grupu aditiva mogu spadati prirodne i sintetske arome, zaslađivači, pojačivači okusa, zamjene za masti, kiseline, sredstva za gaziranje i slične materije. Ovi aditivi utječu na okus i miris hrane kao što je slatkoća, slanost, kiselost, gorčina, umami, trigeminal ili pojačavaju okus i mirs hrane.
.

Prirodne i sintetske arome

Najveća grupa prehrambenih aditiva su aromatične materije (arome). Većina namirnica sadrži arome koje su njihov prirodni sastojak ili nastaju tokom njihove proizvodnje i pripreme. Arome kao aditivi su aromatske tvari industrijski proizvedene i poznatog su hemijskog sastava. To su obično koncentrirani preparati koji se dodaju prehrambenim proizvodima radi davanja ili dopunjavanja okusa i mirisa. Mogu biti: prirodne, prirodno identične i umjetne arome.

Prirodne aromatske tvari dobivaju se fizikalnim, enzimskim ili mikrobiološkim postupkom iz sirovina biljnog i životinjskog porijeka ili porijeklom iz mikroorganizama. Prirodno identične arome se sintetiziraju ili hemijskim postupkom izdvajaju iz prirodnih sirovina, a hemijski su identične tvarima prisutnim u prirodnom materijalu biljnog ili životinjskog porijekla. Umjetne aromatske tvari se dobivaju hemijskom sintezom, a koje još nisu nađene u prirodnim sirovinama biljnog ili životinjskog porijekla.

Efekat dodanih aroma može varirati od namirnice do namirnice. Postoje namirnice koje gotovo da nije moguće proizvesti bez dodatka aroma. Primjeri takvih namirnica su bezalkoholna pića, žele proizvodi, sladoled, mliječni deserti i dr. Mnogim namirnicama potreban je dodatak karakteristične arome zbog prepoznavanja među ostalim sličnim proizvodima iste grupe namirnica na pr. bezalkoholno piće od limuna, voćni bomboni i sl. Dodatak aroma u nekim je slučajevima neophodan zbog kompenzacije gubitka arome do kojeg dolazi tokom tehnološkog procesa na pr. pasterizacije, zgušćivanja voćnih sokova i sirupa i sl.

Prirodne arome mogu biti dobivene posebnim tehnološkim postupcima kao što je termička reakcija aminokiselina s reducirajućim šećerima (na primjer Maillardova reakcija). Prirodne arome su i esencijalna ulja, oleorezini, proteinski hidrolizati, destilati ili drugi proizvodi prženja, zagrijavanja ili enzimolize. Prirodne arome često sadrže aromatske komponete dobijene od začina, voća ili voćnih sokova, povrća ili povrtnih sokova, jestivih kvasaca, biljaka, korijenja, listova ili drugih jestivih dijelova biljaka, različitih vrsta mesa, morskih plodova, piletine, jaja, mliječnih proizvoda, fermentiranih proizvoda i sl. Arome dima su koncentrirani preparati koji se upotrebljavaju u tradicionalnim postupcima dimljenja namirnica, a dobivaju se iz prirodnih sirovina. Arome prirodnog dima se proizvede kontroliranom pirolizom raznih vrsta piljevine prirodnog drva. Dobiveni visoko koncentrirani prirodni koncentrati se pročišćavaju i standardiziraju. Arome dima mogu biti: vodene otopine, uljne otopine, otopine topive u salamuri i u praškastom obliku.

Potreba za sintetski dobivenim aromama nastala je prvenstveno zbog mogućnosti njihove upotrebe kod namirnica koje su zbog duljeg skladištenja izgubile svoja aromatska svojstva. Osim toga, sintetski spojevi imaju veliku prednost pred prirodnima s obzirom na njihovu dostupnost u željenim i potrebnim količinama i kvalitetu koja ne ovisi o sezonskom urodu.

Ujednačena kvaliteta umjetnih aroma omogućava njihovu standardizaciju, a njihovom primjenom moguće je mijenjati udjele pojedinih tvari i time kreirati novi aromatski profil nekog proizvoda. Ova mogućnost temelj je upotrebe umjetnih aroma u suvremenoj prehrambenoj industriji. Poznato je da se za stvaranje aromatskih kompozicija danas – koristi oko 2.000 sintetski dobivenih aromatskih tvari. Većina od njih dokazana je u prirodnom materijalu. Manji dio među njima još nije nađen u prirodi ali je toksikološki ispitan i uvršten na pozitivne liste mnogih zemalja. Sintetski sastojci aroma sigurno će se upotrebljavati i u budućnosti i to u većem obimu nego u prošlosti. Najveći porast primjene sintetski dobivenih aromatskih tvari uočen je između 1965. i 1985. godine zahvaljujući napretku na polju instrumentalne analitičke tehnike kao što su GC, GC-MS, HPLC. itd.

Mirisna ulja, također poznata kao i aromatična ulja, su mješavine sintetičkih aromatičnih spojeva ili prirodnih osnovnih ulja koja su razrijeđena sa nosiocem kao što je propilen glikol ili ulja iz povrća. To su koncentrirane hidrofobne tekućine koje sadrže isparljive aromatske spojeve ekstrahirane iz biljaka. Ova ulja mogu se proizvediti destilacijom ili solventnom ekstrakcijom, a koriste se za aromatiziranje hrane i pića.
.

Intenzivno slatki nenutritivni i niskokalorični zaslađivači

U nenutritivne i niskolaročine zaslađivače ubrajamo široku skupinu spojeva koji daju i pojačavaju osjet slatkoće. Zabrana upotrebe ciklamata u SAD-u i upitnost sigurnosti saharina potakle su intenzivnu potragu za drugim niskokaloričnim sladilima kako bi se ispunili zahtjevi za niskokaloričnom hranom i pićima. Ovo je dovelo do otkrića niza slatkih molekula, pa broj potencijalno komercijalno upotrebljivih sladila raste. Relativna slatkoća nekih tvari dana je u Tablici 3.

Tablica 3. Relativna slatkoća nekih intenzivno slatkih spojeva

Spoj	Relativna slatkoća (saharoza = 1; na osnovu mase)
Acesulfam K	200
Alitame	2 000
Aspartam	180 – 200
Ciklamat	30
Glicirizin	50 – 100
Monelin	3 000
Neohesperidin dihidrohalkon	1 600 – 2 000
Saharin	300 – 400
Stevioside	300
Sucralose	600 – 800
Thaumatin	1 600 – 2 000

Ciklamat. Ciklamat se koristi u formi natrijeve, kalcijeve soli i kiseli oblik ciklamne kiseline. Ciklamati su oko 30 puta slađi od saharoze, vrlo su sličnog okusa, bez utjecaja na osjet okusa i termostabilni. Sladila na bazi ciklamata sporo se oslobađaju pa osjet slatkoće traje nešto dulje nego kod saharoze.

Rana istraživanja na glodavcima pokazala su da ciklamat i produkt njegove hidrolize cikloheksilamin uzokuju rak mjehura. Danas je upotreba ciklamata u niskokaloričnim namirnicama dozvoljena u 40 zemalja .

Saharin. Kalcijeve i natrijeve soli i slobodni kiseli oblik saharina (3-okso-2,3-dihidro-1,2-benzizotiazol-1,1-dioksid) koriste se kao nenutritivni zaslađivači. Prema opće prihvaćenom pravilu postavljenom na temelju prakse, saharin je 300 puta slađi od saharoze kada se koristi u koncentracijama do ekvivalenta 10 %-tne otopine saharoze, no raspon je od 200 do 700 puta, ovisno o koncentraciji i matriksu namirnice. Saharin u ustima uzrokuje naknadni gorki okus po metalu, posebno kod nekih pojedinaca, a intenzitet tog okusa raste s porastom koncentracije.

Sigurnost saharina istražuje se preko 50 godina, a dokazano je da kod laboratorijskih životinja uzrokuje blagi porast karcinogeneze. Međutim, mnogi znanstvenici smatraju da se to ne odnosi i na ljude. Kod ljudi se saharin brzo upija, a zatim se brzo izlučuje putem urina. Na ambalaži hrane koja sadrži saharin mora stajati zdravstveno upozorenje. U više od 90 zemalja svijeta dozvoljena je upotreba saharina.

Aspartam. Aspartam ili L-aspartil-L-fenilalanin metil ester je kalorijsko sladilo jer sadrži dipeptid koji se nakon unosa u organizam u potpunosti probavlja. Intenzitet njegove slatkoće (oko 200 puta slađi od saharoze), međutim, omogućuje da se koristi u malim količinama koje imaju zanemarivu kalorijsku vrijednost. Poznat je po čistom, slatkom okusu sličnom saharozi. Aspartam je odobren u 75 zemalja u kojima se koristi u preko 1 700 proizvoda.

Aspartam ima dva nedostatka: nestabilnost u kiselim uvjetima i brza degradacija na povišenoj temperaturi. U kiselim uvjetima, kakvi su u gaziranim bezalkoholnim pićima, brzina gubitka slatkoće postepena je i ovisna o temperaturi i pH. Peptidna priroda aspartama čini ga podložnim hidrolizi, koja pak omogućava hemijske interakcije i mikrobiološku degradaciju. Osim gubitka slatkoće zbog hidrolize metil estera na fenilalaninu ili peptidne veze između dvije aminokiseline, aspartam brzo podliježe intramolekulskoj kondenzaciji, posebice pri visokim temperaturama. Reakcija je posebno izražena pri neutralnom i alkalnom pH jer su neprotonirane amino skupine na molekuli dostupnije za reakciju u ovim uvjetima. Zbog reakcije glukoze mora se prvenstveno voditi briga o gubitku slatkoće aspartama tokom skladištenja, dok je gubitak arome vanilije glavna briga kasnije.

Iako se aspartam sastoji od aminokiselina prisutnih u prirodi, a predviđeni dnevni unos mu je mali (0,8 g/osobi), javila se briga o njegovoj sigurnosti kao aditiva. Na proizvodima zaslađenim aspartamom mora se istaći da sadrže fenilalanin kako bi ih ljudi osjetljivi na fenile zbog nedostatka 4-monooksigenaze mogli izbjegavati. Međutim, konzumacija aspartama se kod zdravih ljudi ne povezuje s nikakvim utjecajima na zdravlje. Opsežna istraživanja su pokazala da ni diketopiperazin ne predstavlja rizik u koncentracijama u kojima se nalazi u hrani.

Acesulfam K. Acesulfam K je nenutritivno sladilo. Složeni hemijski naziv ovog spoja doveo je do stvaranja trgovačkog naziva Acesulfam K, koji je baziran na osnovi strukturne veze s acetoctenom kiselinom i sulfaminskom kiselinom, te prirodom kalijeve soli.

Acesulfam K je oko 200 puta slađi od saharoze u 3 %-tnoj otopini, a kakvoća slatkoće mu je između ciklamata i saharina. Daje metalnu i gorku notu okusa pri većim koncentracijama. Upotrebljava se u smjesi s drugim niskokaloričnim sladilima, poput aspartama. Iznimno je stabilan na povišenim temperaturama, npr. pečenja, te u kiselim uvjetima, npr. gaziranih bezalkoholnih pića. Acesulfam K se ne metabolizira u organizmu, pa nema niti kalorijsku vrijednost, a u nepromijenjenom stanju se izlučuje putem bubrega. Opsežna istraživanja su pokazala da nema toksični utjecaj na životinje, te da je iznimno stabilan u primjeni na hrani.

Sukraloza. Sukraloza je nekalorični zaslađivač koji se dobiva selektivnim kloriranjem molekule saharoze, od koje je slađi 600 puta.

Sukraloza ima svojstva visoke kristaliničnosti, dobru topljivost u vodi, te visoku stabilnost na visokim temperaturama, zbog čega je izvrsna za upotrebu u pekarstvu. Prilično je stabilna i pri pH gaziranih pića, te samo umjereno hidrolizira do monosaharida tokom njihovog skladištenja. Sukraloza ima profil vremena i intenziteta slatkoće sličan saharozi, te nema gorčinu niti druge nepoželjne naknadne okuse. Provedena su iscrpna istraživanja o sigurnosti sukraloze, te je ustanovljeno da u količinama u kojima se koristi nema štetnih posljedica.

Alitam. Alitam je zaslađivač na osnovi aminokiselina koji ima moć zaslađivanja 2000 puta veću od saharoze, a daje čisti slatki okus sličan saharozi. Dobro je topljiv u vodi, termički i tokom skladištenja je dosta stabilan, no duljim skladištenjem u nekim kiselim otopinama može uzrokovati naknadni okus. Općenito, alitam se može koristiti u većini namirnica u kojima se koriste umjetna sladila, uključujući i pekarske proizvode.

Alitam se pripravlja iz aminokiselina L-asparaginske kiseline i D-alanina i novel amina. Iako se asparaginska kiselina metabolizira, njen kalorijski doprinos je beznačajan jer je alitam jako intenzivno sladilo. Alanin amid komponenta alitame-a prolazi kroz organizam uz minimalne metaboličke promjene.

Ostali nenutritivni i niskokalorični zaslađivači visoke slatkoće. Intenzivna istraživanja u svrhu pronalaska novih sladila posljednjeg desetljeća rezultirala su otkrićem velikog broja novih slatkih spojeva, od kojih se mnogi usavršavaju i podvrgavaju studijama sigurnosti kako bi se utvrdilo da li su prikladni za komercijalizaciju. Ovdje se ubrajaju i ß-supstituirane ß-aminokiseline koje su i do 20 000 puta slađe od saharoze i trisupstituirani gvanidini s potencijalom slatkoće i do 170 000 puta više od saharoze. Ovi spojevi se nalaze na velikoj listi manje poznatih ali jako slatkih spojeva. Neki spojevi iz grupe opisani su u daljnjem tekstu.

Glicirizin. Glicirizin je triterpenski saponin koji se nalazi u korijenu gospine trave, a od saharoze je slađi 50 – 100 puta. Amonij glicirizin, potpuno amoniumova sol glicirizinske kiseline komercijalno je dostupan, a odobren je kao aroma i površinski aktivna tvar, ali ne i kao zaslađivač. Glicirizinska kiselina prvenstveno se koristi u duhanskim proizvodima te, u manjoj mjeri, u hrani i napitcima. Okus gospine trave ograničava njenu upotrebu.

Steviozid. Čisti steviozid je oko 300 puta slađi od saharoze. U većim koncentracijama ima gorak i nepoželjan naknadni okus, dok rebaudiozid A ima najbolji profil okusa od spojeva u smjesi. Obimna testiranja sigurnosti i toksičnosti pokazala su da su ekstrakti sigurni za ljudsku konzumaciju, ali nisu odobreni u SAD-u.

Neohesperidin dihidrohalkon je nenutritivno sladilo koje je 1 500 – 2 000 puta slađe od saharoze, a dobiva se iz gorkih flavonona citrusa. Polako oslobađa slatkoću i ostavlja dugotrajni naknadni slatki okus u ustima koji pojačava istovremenu gorčinu. Ovaj intenzivno sladak spoj i drugi slični spojevi pripravljaju se hidrogenacijom (1) naringin-a čime se dobiva naringin dihidrohalkon, (2) neohesperidin-a koji daje neohesperidin dihidrohalkon ili (3) hesperidina da se dobije hesperidin dihidrohalkon 49-O-glukozid. Neohesperidin dihydrochalcone intenzivno je testiran te su istraživanja pokazala da je siguran. Upotreba mu je odobrena u Belgiji i Argentini, ali je FDA tražila dodatna toksikološka testiranja.

Slatki proteini. Taumatini su slatki proteini izolirani iz tropskog afričkog voća katemfe. Na osnovu mase, 1 600 – 2 000 puta su slađi od saharoze.

Monellin je slatki protein izoliran iz afričkog drveta Serendipity berry, molekulske mase oko 11 500. Monelin je oko 3 000 puta slađi od saharoze na osnovi mase, ali se prirodna slatkoća monelina uništava kuhanjem. Zbog visoke cijene, nestabilnosti pri visokim temperaturama i gubitka slatkoće čuvanjem na sobnoj temperaturi pri pH nižem od 2 upotreba mu je jako ograničena.

Mirakulin je bazični protein izoliran iz mirakle fruiti bez okusa je, ali ima neobičnu sposobnost da kiseli okus mijenja u slatki, što znači da limun čini slatkim. Mirakulin je glikoprotein molekulske mase 42 000. Kao i ostali zaslađivači, toplinski je nestabilan i inaktivira se pri niskim pH vrijednostima. Slatkoća koja se osjeti u 0,1 M limunskoj kiselini nakon kušanja 1 μM otopine mirakulina ekvivalentna je 0,4 M otopini saharoze. Stoga se računa da je slatkoća mirakulina potaknuta 0,1 M otopinom limunske kiseline 400 000 puta veća od otopine saharoze. Učinak miraculina osjeti se 24 sata nakon uzimanja u usta, što ograničava mogućnost njegove upotrebe. 1970-tih godina miraculin se u SAD-u pojavio kao dodatak za zaslađivanje za dijabetičare, no FDA ga je zabranila zbog nepotpune dokumentacije o sigurnosti.

Polioli kao poboljšivači teksture i zaslađivači sa smanjenim udjelom kalorija. Polioli su derivati ugljikohidrata koji sadrže samo hidroksilne skupine kao funkcionalne grupe te su zbog toga topljivi u vodi, higroskopni, a u malim koncentracijama pokazuju umjerenu viskoznost. Iako je broj poliola znatan, tek mali dio njih je važan za primjenu u hrani. Međutim, zbog svojstava niskokaloričnih zaslađivača, upotreba nekih poliola u prehrambenoj industriji raste.

rb	Naziv spoja	Hemijska formula
	propilen glikol	CH2OH – CHOH – CH3
	glicerol	CH2OH – CHOH – CH2OH
	ksilitol	CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CH2OH
	sorbitol	CH2 – CHOH – CHOH – CHOH – CHOH – CH2OH

U ovu skupinu spojeva ubrajaju se sintetski ksilitol sorbitol i manitol koji se proizvode hidrogenacijom ksiloze, glukoze i manoze. U novije vrijeme na tržištu se nalaze i hidrogenirani hidrolizati škroba koji sadrže sorbitol iz glukoze, maltitol iz maltoze, te različite polimerne poliole iz oligosaharida. Mnogi polioli su spojevi prisutni u prirodi, no zbog ograničenih koncentracija, uglavnom nemaju funkcionalnu ulogu u hrani. Na primjer, slobodni glicerol prisutan je u vinu i pivu kao rezultat fermentacije, a sorbitol je prisutan u voću poput krušaka, jabuka i šljiva.

Polihidroksi struktura ovih spojeva daje im svojstva vezivanja vode koja se iskorištavaju u hrani. U specifične funkcije poliola ubrajaju se kontrola viskoznosti i teksture, povećanje volumena, zadržavanje vlažnosti, smanjenje aktivnosti vode, kontrola kristalizacije, poboljšanje ili zadržavanje mekoće, povećanje sposobnosti rehidratacije kod dehidratiranih namirnica, te kao otapala za tvari arome.

Šećeri i alkoholi imaju sličnu strukturu, osim što šećeri sadrže i aldehidnu ili keto skupinu (slobodnu ili vezanu) koja različito utječe na njihovu hemijsku stabilnost, posebno pri visokim temperaturama. U velikom broju primjena poliola u hrani osnova su svojstva koja proizlaze iz funkcionalnih svojstava šećera, proteina, škroba i guma. Općenito govoreći, polioli jesu slatki, ali manje od saharoze. Kratkolančani spojevi, poput glicerola, u visokim koncentracijama su blago gorki. Kada se koriste u suhom obliku, polioli pridonose osjetu hlađenja zbog negativne topline otapanja.
FDA prihvatila je kalorijsku vrijednost od 6,7 do 12,5 kJ (1,6 – 3,0 kcal)/g za različite komercijalno dostupne poliole. Ovo je značajno promijenilo položaj poliola među sastojcima hrane, te se može pretpostaviti da će se povećati njihova primjena u proizvodima bez šećera, te sa smanjenim udjelom kalorija ili masti. Iako postoje nesuglasice o djelovanju poliola na dijabetičare, stav da su prikladni za njihovu prehranu sve je izraženiji.

Pozornost se pridaje i sintezi polimernih oblika poliola za namjenu u prehrambenoj industriji. Dok je etilen glikol toksičan (CH2OH – CH2OH), polietilen glikol dozvoljen je u nekim omotačima i kao plastifikator. Poliglicerol [CH2OH – CHOH – CH2 – (O-CH2CHOH – CH2)n – O – CH2 – CHOH – CH2OH], dobiven alkalnom polimerizacijom glicerola, također ima korisna svojstva. Može se dodatno modificirati esterifikacijom s masnim kiselinama u svrhu dobivanja tvari sa svojstvima sličnim lipidima. Kako se produkti njihove hidrolize – glicerol i masne kiseline normalno metaboliziraju u tijelu, ovi su spojevi odobreni za upotrebu u hrani.

Srednje vlažnim namirnicama (Intermediate moisture foods, IM foods) se značajno može povećati stabilnost upotrebom poliola. IM namirnice sadrže izvjesnu količinu vode (15 do 30 %), ali su i bez hlađenja otporne na mikrobiološko kvarenje. Neke slične namirnice, poput sušenog voća, džemova, želea, sljeza, voćnih kolača i sušenog mesa stabilne su upravo zbog svojstava IM namirnica. Neki od ovih proizvoda mogu se rehidrirati prije upotrebe, no svi posjeduju plastičnu teksturu i mogu se odmah konzumirati. Iako je vlažna trajna hrana za kućne ljubimce brzo prihvaćena, IM hrana za ljudsku upotrebu još nije popularna. Bez obzira na to, meso, povrće i voće, te njihova kombinirana jela su u razvoju i čak bi mogli postati važni oblici konzervirane hrane.

Aktivnost vode u većini IM namirnica kreće se između 0,70 i 0,85, a ako sadrže humektante, vlažnost im se kreće oko 20 g vode u 100 g suhe tvari (82 % H2O na ukupnu masu). Ako se IM namirnica sa aktivitetom vode oko 0,85 pripravlja desorpcijom vode, još uvijek je podložna napadu plijesni i kvasaca. Da bi se riješio ovaj problem, sastojci se tokom priprave mogu zagrijavati, te im se može dodati antimikotično sredstvo poput sorbinske kiseline.

Da bi se postigao željeni aktivitet vode, najčešće je potrebno dodati humektant koji veže vodu i zadržava meku, ukusnu teksturu. Relativno mali broj materije, poput glicerola, saharoze, glukoze, propilen glikola i natrij klorida, je dovoljno efikasno u sniženju aktiviteta vode uz orgaloneptičku prihvatljivost koja je važna u pripravi IM namirnica.

Osnovni prigovor aromi glicerola je njegov gorko – slatki okus. Slično tome, postoji i problem slatkoće koju saharoza i glukoza daju IM namirnicama. Međutim, obećavajuća je kombinacija glicerola, soli, propilen glikola, saharoze i drugih sastojaka za povećanje mase u pripravi IM namirnica.
.

Zamjene za masti

Iako su masti važni prehrambeni sastojci, previše masti u prehrani povezuje se s povećanim rizikom pojave krvožilnih bolesti i nekim vrstama raka. Potrošače se savjetuje da jedu krto meso, posebno ribu i perad bez kože, mliječne proizvode sa smanjenim udjelom masti, te da ograniče unos pržene hrane, jako masne pečene hrane, te umaka i preljeva. Međutim, potrošači žele namirnice sa manje kalorija, ali sa istim senzorskim svojstvima kakva ima tradicionalna masna hrana.

Sastojci koji se preporučuju za upotrebu u namirnicama sa smanjenim udjelom masti dobivaju se iz nekoliko skupina spojeva, poput ugljikohidrata, proteina, lipida i sintetskih spojeva.

Kada se mast uklanja iz namirnice djelomično ili u potpunosti, mijenjaju se njena svojstva, koja je potrebno nadomjestiti dodatkom drugih sastojaka ili spojeva. Stoga je pojam «zamjena za masti» (fat replacer) proizišao kako bi se obuhvatili sastojci koji se koriste u tu svrhu. Kada materije imaju fizikalna i senzorska svojstva identična mastima, ali bez kalorija, nazivaju se «nadomjescima za masti» (fat substitutes). Ovi sastojci daju senzorska svojstva masti namirnicama te fizikalno djeluju u različitim primjenama, poput prženja hrane.

Drugi sastojci, koji ne posjeduju potpunu funkcionalnu ekvivalentnost s mastima, nazivaju se «oponašateljima masti» (fat mimetics) jer su napravljeni tako da oponašaju učinke koje masti daju u određenim primjenama. Kao primjer može se navesti pseudovlažnost koju masti daju nekim punomasnim pekarskim proizvodima. Neke materije, poput specijalno modificiranih škrobova, mogu se koristiti da bi se simulirala svojstva masti sudjelovanjem u senzorskim svojstvima koja proizlaze iz povećanja mase i zadržavanja vlage.

Ugljikohidratni oponašatelji masti. Umjereno prerađeni škrobovi, gume, hemiceluloza i celuloza u različitim se oblicima koriste u hrani sa smanjenim udjelom masti kako bi se djelomično nadomjestila funkcija masti. Općenito, neki ugljikohidratni oponašatelji masti nemaju kalorijsku vrijednost (gume, celuloza), dok drugi imaju do 16,7 kJ (4 kcal)/g (npr. modificirani škrobovi), za razliku od masti koje sadrže 37,6 kJ (9 kcal)/g. Ovi spojevi oponašaju kremast i gladak osjećaj koji masti daju namirnicama prvenstveno zadržavanjem vlage i obima suhe tvari koje pomažu osjet masti (npr. vlažnost pekarskih proizvoda ili tekstura sladoleda). Trgovački nazivi ovih proizvoda su Avicel, Oatrim, Kelcogel, Stellar i Slendid.

Proteinski oponašatelji masti. Neki proteini koriste se kao oponašatelji masti te imaju GRAS odobrenje. Međutim, funkcionalnost ovih proteina kao oponašatelja masti ograničena je jer se na visokim temperaturama, kakve se primjenjuju kod prženja, ne ponašaju kao masti. Bez obzira na to, ovi proteinski sastojci važni su u zamjeni masti u namirnicama, naročito u emulzijama ulje u vodi. Proteini bi također trebali ugušćivati, davati skliskost, te osjećaj punih usta. Želatina je funkcionalna u čvrstim proizvodima sa smanjenim udjelom masti, poput margarina, gdje tokom proizvodnje omogućuje termički reverzibilno geliranje, te naknadno daje gustoću margarinskoj masi.

Sintetički triacilgliceroli sa smanjenom kalorijskom vrijednošću kao zamjene za masti. U novije vrijeme iskorištavaju se trigliceridi (triacilgliceroli) koji, zbog jedinstvene strukture, nemaju punu kalorijsku vrijednost kada ih konzumiraju ljudi ili drugi monogastrici. Ovi trigliceridi sintetiziraju se na različite načine postupkom hidrogenacije i usmjerene esterifikacije ili interesterifikacije. Pripadnici ove grupe lipida su i srednjelančani trigliceridi -MCT , koji se dugo koriste u liječenju poremećaja metabolizma lipida. MCT se sastoje od zasićenih masnih kiselina od 6 do 12 C atoma, te daju oko 8,3 kcal/g, u usporedbi s običnim trigliceridima, koji daju 9 kcal/g.
Drugi način je ugrađivanje zasićenih kratkolančanih masnih kiselina (C2 do C5) zajedno s dugolančanim zasićenim masnim kiselinama (C14 do C24) u molekulu triglicerida, čime se znatno smanjuje njihova kalorijska vrijednost. Kalorijska vrijednost djelomično se smanjuje zbog toga što kratkolančane masne kiseline daju manje kalorija po jedinici mase od dugolančanih. Osim toga, i položaj dugolančane masne kiseline na glicerolu utječe na njenu apsorpciju. Kombinacijom položaja kratko i dugolančanih kiselina apsorpcija dugolančanih masnih kiselina može se i prepoloviti.

Sintetske zamjene za masti. Za veliki broj sintetskih spojeva ustanovljeno je da mogu zamijeniti masti ili oponašati njihova svojstva. Većina njih sadrži grupe strukturom i funkcionalno slične triacilglicerolima, poput trialkoksikarbalata, koji su zapravo obrnuto esterificirani u usporedbi s konvencionalnim mastima (trikarboksilna kiselina esterificirana je zasićenim alkoholima, a kod konvencionalnih masti je alkohol esterificiran masnim kiselinama).

Polidekstroza. Iako se u osnovi koristi kao ugljikohidratni sastojak za povećanje volumena sa smanjenom kalorijskom vrijednošću, u nekim se primjenama polidekstroza ponaša kao oponašatelj masti. Kako polidekstroza daje samo 1 kcal/g, posebno je atraktivna kao sastojak s dvostrukom namjenom pri čemu smanjuje kalorije i od ugljikohidrata i od masti. Danas se polidekstroza pod trgovačkim nazivom proizvodi polimerizacijom glukoze, sorbitola i limunske kiseline, a sadrži i manje udjele monomera glukoze i 1,6-anhidroglukoze .

Poliester saharoze. Poliester saharoze član je skupine poliestera ugljikohidrata i masnih kiselina koji su lipofilne, neprobavljive, neupijajuće molekule slične mastima s fizikalnim i hemijskim svojstvima konvencionalnih masti. Poliester saharoze proizvodi se različitim načinima esterifikacije saharoze s dugolančanim masnim kiselinama dobivenim iz biljnih ulja. Poliesteri saharoze namijenjeni za primjenu kao zamjene za masti imaju viši stepen esterifikacije.
.

Pojačivači okusa

Kao pojačivači okusa kod slanih proizvoda najviše se koriste mononatrijev i monokalijev glutaminat te ostali proizvodi slične strukture kao što je kalcijev i monoamonijev , guanilna kiselina i njene soli, inozinska kiselina i njene soli, kalcijev 5’-i dinatrijev 5’-ribonukleotid te ostale slične tvari. Određene neutralne baze mogu mijenjati aromatičnost, a same nemaju aromatični dojam. Pojačivači okusa koriste se kod slanih proizvoda kao što su umaci, sirevi, začinske smješe, kečap i sl.proizvodi.
.

Sredstva za gaziranje

Gaziranje je proces dodavanja ugljičnog dioksida u tekuće proizvod. U nekim vrstama pića ugljični dioksid je prirodno prisutan kao rezultat mikrobioloških i biohemijskih procesa u proizvodnji hrane. Dodavanje ugljičnog dioksida najčešće se obavlja u proizvodnji gaziranih bezalkoholnih pića, piva, nekih vina i voćnih sokova. Dodani ugljični dioksid čini ih pjenušavima, oštrima i blago kiselkastima. Količina dodanog ugljičnog dioksida razlikuje se od proizvoda do proizvoda. Pivo djelimično postaje gazirano tokom fermentacije, a prije flaširanja dodatno se gazira. Gaziranje se uglavnom provodi pri sniženoj temperaturi i povišenom pritisku kako bi se povećala rastvorljivost ugljičnog dioksida. Poznato je da se brzim reverzibilnim reakcijama između ugljičnog dioksida i slobodnih amino grupa aminokiselina i proteina u nekim proizvodima stvaraju karb-amino čestice. Stvaranje karbonatne kiseline (H2CO3) i bikarbonatnih iona (HCO3-) stabilizira sistem s ugljičnim dioksidom.

Literatura

Spisak korišćene literature možete naći u Literatura – Hemija hrane.