Пищевые гидроколлоиды: классификация, функциональные свойства и применение

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Пищевые гидроколлоиды — одни из наиболее востребованных ингредиентов в индустрии питания. Они выступают в роли загустителей, желирующих агентов, эмульгаторов, стабилизаторов, заменителей жиров, осветлителей, флокулянтов и пенообразователей. Кроме того, эти соединения широко применяются в аддитивных технологиях, при производстве биоразлагаемой упаковки и для инкапсуляции биологически активных, красящих веществ и ароматизаторов. В зависимости от источника получения пищевые гидроколлоиды подразделяются на четыре основные категории: гидроколлоиды растительного происхождения, гидроколлоиды животного происхождения, гидроколлоиды микробного происхождения и химически модифицированные гидроколлоиды растительного происхождения (синтетические камеди). В этом обзоре основное внимание уделяется современным тенденциям и технологическим достижениям в использовании гидроколлоидов для обеспечения необходимых потребительских свойств различных пищевых продуктов. Новые исследования показывают, что некоторые пищевые гидроколлоиды могут существенно изменить состав и структуру микробиоты кишечника и положительно повлиять на здоровье человека благодаря своим физико-химическим и структурным свойствам. Поскольку гидроколлоиды находят все более широкое применение в различных отраслях, данный обзор, посвященный их функциональности и питательной ценности в пищевых продуктах, может быть интересен исследователям при разработке инновационных технологических решений. Учитывая значительные достижения и стремительное развитие исследований в последние годы, можно прогнозировать, что изучение пищевых гидроколлоидов будет активно продолжаться. Основными направлениями станут: управление их взаимодействием с компонентами пищи, создание функциональных пищевых матриц, исследование влияния на клеточные процессы и организм в целом, а также оценка метаболизма in vivo и безопасности.

Об авторах

Н. В. Неповинных

Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова

Автор, ответственный за переписку.
Email: nnepovinnykh@yandex.ru
410012, Саратов, проспект Петра Столыпина, здание 4, строение 3

О. Н. Петрова

Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова

Email: nnepovinnykh@yandex.ru
410012 г. Саратов, проспект Петра Столыпина, здание 4, строение 3

Список литературы

  1. Мехедькин, А. А. (2021). Развитие рынка желатина и гидроколлоидов. Управление рисками в АПК, 4(38), 57–63.
  2. Seisun, D., Zalesny, N. (2021). Strides in food texture and hydrocolloids. Food Hydrocolloids, 117, Article 106575. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106575
  3. Bojorges, H., López-Rubio, A., Martínez-Abad, A., José Fabra, M. (2025). Functional and bioactive properties of the protein-polysaccharide extracts from brown algae: Exploring novel functional ingredients. Food Hydrocolloids, 162, Article 110967. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110967
  4. Phillips, G. O., Williams, P. A. (2009). Handbook of Hydrocolloids. Cambridge, UK: Woodhead Publishing Limited, 2009.
  5. Птичкин, И. И., Птичкина, Н. М. (2012). Пищевые полисахариды: структурные уровни и функциональность. Саратов: Типография № 6, 2012.
  6. Донченко, Л. В., Сокол, Н. В., Красноселова, Е. А. (2019). Пищевая химия. Гидроколлоиды. Москва: Юрайт, 2019.
  7. Li, J.-M., Nie, S.-P. (2013). The functional and nutritional aspects of hydrocolloids in foods. Food Hydrocolloids, 53, 46–61. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.01.035
  8. Пак, А. М., Нелюбина, Ю. В., Новиков, В. В. (2023). Природные гидроколлоиды как биосовместимые композитные материалы для пищевой промышленности. Успехи химии, 92(11), Статья RCR5102.
  9. Brownlee, I. A. (2011). The physiological roles of dietary fibre. Food Hydrocolloids, 25(2), 238–250. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2009.11.013
  10. Chawla, R., Patil, G. R. (2010). Soluble dietary fiber. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 9(2), 178–196. https://doi.org/10.1111/j.1541-4337.2009.00099.x
  11. Неповинных, Н. В., Нишинари, К., Еганехзад С., Куценкова, В. С., Петрова, О. Н. (2023). Применение пищевых гелей в индустрии питания. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 5–6(394), 118–124.
  12. Garcıa-Ochoa, F., Santos, V. E., Casas, J. A., Gómez, E. (2000). Xanthan gum: Production, recovery, and properties. Biotechnology Advances, 18(7), 549–579. https://doi.org/10.1016/S0734-9750(00)00050-1
  13. Cui, J., Zhao, C., Feng, L., Han, Y., Du, H., Xiao, H. et. al. (2021). Pectins from fruits: Relationships between extraction methods, structural characteristics, and functional properties. Trends in Food Science and Technology, 110, 39–54. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.077
  14. Klinchongkon, K., Khuwijitjaru, P., Adachi, S. (2017). Degradation kinetics of passion fruit pectin in subcritical water. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 81(4), 712–717. https://doi.org/10.1080/09168451.2016.1277941
  15. Muñoz-Almagro, N., Valadez-Carmona, L., Mendiola, J. A., Ibáñez, E., Villamiel, M. (2019). Structural characterisation of pectin obtained from cacao pod husk. Comparison of conventional and subcritical water extraction. Carbohydrate Polymers, 217, 69–78. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.04.040
  16. Colodel, C., Petkowicz, C. L. de O. (2019). Acid extraction and physicochemical characterization of pectin from cubiu (Solanum sessiliflorum D.) fruit peel. Food Hydrocolloids, 86, 193–200. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.06.013
  17. Gutöhrlein, F., Drusch, S., Schalow, S. (2020). Extraction of low methoxylated pectin from pea hulls via RSM. Food Hydrocolloids, 102, Article 105609. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105609
  18. Sabater, C., Sabater, V., Olano, A., Montilla, A., Corzo, N. (2020). Ultrasoundassisted extraction pectin from artichoke by-products. An artificial neural network approach to pectin. Food Hydrocolloids, 98, Article 105238. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105238
  19. Ma, X., Jing, J., Wang, J., Xu, J., Hu, Z. (2020). Extraction of low methoxyl pectin from fresh sunflower heads by subcritical water extraction. ACS Omega, 5(25), 15095–15104. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c00928
  20. Мещерякова, Г. С., Нугманов, А. Х. Х., Алексанян, И. Ю., Максименко, Ю. А., Соколова, Е. В. (2021). Диспергирование арбузных корок, как вторичного сырья, в технологиях пектиносодержащих экстрактов и пленочных структур. Новые технологии / New technologies, 17(5), 31–42.
  21. Ионин, В. А., Маляр, Ю. Н., Зимонин, Д. В., Боровкова, В. С., Захарченко, А. В., Литовка, Ю. А. и др. (2022). Оптимизация выделения пектинов из коры пихты сибирской (Abies sibírica), поврежденной полиграфом уссурийским (Polygraphus proximus). Химия растительного сырья, 4, 67–76.
  22. Хайтметова, С. Б., Тураев, А. С., Мухитдинов, Б. И., Халилова, Г. А. (2021). Выделение и физико-химические характеристики пектина из нетрадиционного природного сырья. Химия растительного сырья, 4, 75–82.
  23. Dranca, F., Oroian, M. (2018). Extraction, purification and characterization of pectin from alternative sources with potential technological applications. Food Research International, 113, 327–350. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.06.065
  24. Colodel, C., Vriesmann, L. C., Teófilo, R. F., Petkowicz, C. L. de O. (2018). Extraction of pectin from ponkan (Citrus reticulata Blanco cv. Ponkan) peel: Optimization and structural characterization. International Journal of Biological Macromolecules, 117, 385–391. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.05.048
  25. Sikqria, R. (2023). Tea and coffee waste to be composted in the Netherlands as gov adopts Green Deal. Retrieved from https://www.packaginginsights.com/news/tea-and-coffee-waste-to-be-composted-in-the-netherlands-as-govadopts-green-deal.html Accessed September 20, 2024
  26. Nishinari, K., Peyron, M.-A., Yang, N., Gao, Z., Zhang, K., Fang, Y. et. al. (2024). The role of texture in the palatability and food oral processing. Food Hydrocolloids, 147(Part A), Article 109095. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109095
  27. Saha, D., Bhattacharya, S. (2010). Hydrocolloids as thickening and gelling agents in food: A critical review. Journal of Food Science and Technology, 6(47), 587–597. https://doi.org/10.1007/s13197-010-0162-6
  28. Mardani, M., Yeganehzad, S., Ptichkina, N., Kodatsky, Yu., Kliukina, O., Nepovinnykh, N. et. al. (2019). Study on foaming, rheological and thermal properties of gelatin-free marshmallow. Food Hydrocolloids, 93, 335–341. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.02.033
  29. Dickinson, E. (2009). Hydrocolloids as emulsifiers and emulsion stabilizers. Food Hydrocolloids, 23(6), 1473–1482. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2008.08.005
  30. Dickinson, E. (2018). Hydrocolloids acting as emulsifying agents — How do they do it? Food Hydrocolloids, 78, 2–14. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.01.025
  31. Cen, S., Li, S., Meng, Z. (2024) Advances of protein-based emulsion gels as fat analogues: Systematic classification, formation mechanism, and food application. Food Research International, 191, Article 114703. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114703
  32. Sinha, S. S., Upadhyay, A., Singh, A., Mishra, S., Pandey, N. (2024). Bigels a versatile gel composite for tailored application in food industries: A review. Food Structure, 41, Article 100380. https://doi.org/10.1016/j.foostr.2024
  33. Patel, A. R., Nicholson, R. A., Marangoni, A. G. (2020). Applications of fat mimetics for the replacement of saturated and hydrogenated fat in food products. Current Opinion in Food Science, 33, 61–68. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2019.12.008
  34. Weng, Y., Sun, B., Jin, W., Yan, P., Chen, X., Song, H. et. al. (2024). Mechanistic study on phytase stabilization using alginate encapsulation. Food Hydrocolloids, 151, Article 109837. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.109837
  35. Bu, W., McClements, D. J., Zhang, Z., Zhang, R., Jin, Z., Chen, L. (2025). Encapsulation method of probiotic embedded delivery system and its application in food. Food Hydrocolloids, 159, Article 110625. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110625
  36. Reque, P. M., Brandelli, A. (2021). Encapsulation of probiotics and nutraceuticals: Applications in functional food industry. Trends in Food Science and Technology, 114, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.05.022
  37. Shlush, E., Davidovich-Pinhas, M. (2022). Bioplastics for food packaging. Trends in Food Science and Technology, 125, 66–80. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.04.026
  38. Hassan, B., Chatha, S. A. S., Hussain, A. I., Zia, K. M., Akhtar, N. (2018). Recent advances on polysaccharides, lipids and protein based edible films and coatings: A review. International Journal of Biological Macromolecules, 109, 1095–1107. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.11.097
  39. Kale, G., Kijchavengkul, T., Auras, R., Rubino, M., Selke, S. E., Singh, S. P. (2007). Compostability of bioplastic packaging materials: An overview. Macromolecular Bioscience, 7(3), 255–277. https://doi.org/10.1002/mabi.200600168
  40. Guo, N., Leu, M. C. (2013). Additive manufacturing: Technology, applications and research needs. Frontiers of Mechanical Engineering, 8(3), 215–243. https://doi.org/10.1007/s11465-013-0248-8
  41. Mantihal, S., Prakash, S., Godoi, F. C., Bhandari, B. (2019). Effect of additives on thermal, rheological and tribological properties of 3D printed dark chocolate. Food Research International, 119, 161–169. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2019.01.056
  42. Pulatsu, E., Su, J.-W., Lin, J., Lin, M. (2020). Factors affecting 3D printing and post-processing capacity of cookie dough. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 61, Article 102316. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2020.102316
  43. Kim, H. W., Lee, J. H., Park, S. M., Lee, M. H., Lee, I. W., Doh, H. S. et. al. (2018). Effect of hydrocolloids on rheological properties and printability of vegetable inks for 3D food printing. Journal of Food Science, 12(83), 2923–2932. https://doi.org/10.1111/1750-3841.14391
  44. Le Tohic, C., O’Sullivan, J. J., Drapala, K. P., Chartrin, V., Chan, T., Morrison, A. P. et al. (2018). Effect of 3D printing on the structure and textural properties of processed cheese. Journal of Food Engineering, 220, 56–64. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2017.02.003
  45. Bhuiyan, Md. H. R., Yeasmen, N., Ngadi, M. (2024). Impact of hydrocolloids on 3D meat analog printing and cooking. Food Structure, 42, Article 100396. https://doi.org/10.1016/j.foostr.2024.100396
  46. Dick, A., Bhandari, B., Dong, X., Prakash, S. (2020). Feasibility study of hydrocolloid incorporated 3D printed pork as dysphagia food. Food Hydrocolloids, 107, Article 105940. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.105940
  47. Pematilleke, N., Kaur, M., Wai, C. T. R., Adhikari, B., Torley, P. J. (2021). Effect of the addition of hydrocolloids on beef texture: Targeted to the needs of people with dysphagia. Food Hydrocolloids, 113, Article 106413. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106413
  48. Jensen, M. G., Knudsen, J. C., Viereck, N., Kristensen, M., Astrup, A. (2012). Functionality of alginate based supplements for application in human appetite regulation. Food Chemistry, 132(2), 823–829. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.11.042
  49. Tárregaa, A., Martínezb, M., Vélez- Ruizb, J. F., Fiszman, S. (2014). Hydrocolloids as a tool for modulating the expected satiety of milk-based snacks. Food Hydrocolloids, 39, 51–57. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2013.12.025
  50. Liu, J., Lu, J.-F., Kan, J., Wen, X.-Y., Jin, C.-H. (2014). Synthesis, characterization and in vitro anti-diabetic activity of catechin grafted inulin. International Journal of Biological Macromolecules, 64, 76–83. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.11.028
  51. Bae, M.-J., Shin, H. S., Kim, E.-K., Kim, J., Shon D.-H. (2013). Oral administration of chitin and chitosan prevents peanut-induced anaphylaxis in a murine food allergy model. International Journal of Biological Macromolecules, 61, 164–168. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.06.017
  52. Belobrajdic, D. P., Jenkins, C. L. D., Bushell, R., Morell, M. K., Bird, A. R. (2012). Fructan extracts from wheat stem and barley grain stimulate large bowel fermentation in rats. Nutrition Research, 8(32), 599–606. https://doi.org/10.1016/j.nutres.2012.06.009
  53. Wu, W.-T., Yang, L.-C., Chen, H.-L. (2014). Effects of konjac glucomannan, inulin and cellulose on acute colonic responses to genotoxic azoxymethane. Food Chemistry, 155, 304–310. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.01.065
  54. Dong, J. L., Cai, F. L., Shen, R. L., Liu, Y. Q. (2011). Hypoglycaemic effects and inhibitory effect on intestinal disaccharidases of oat beta-glucan in streptozotocin-induced diabetic mice. Food Chemistry, 129(3), 1066–1071. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.05.076
  55. Pentikäinen, S., Karhunen, L., Flander, L., Katina, K., Meynier, A., Aymard, P. et al. (2014). Enrichment of biscuits and juice with oat β-glucan enhances postprandial satiety. Appetite, 75, 150–156. https://doi.org/10.1016/j.appet.2014.01.002
  56. Feinglos, M. N., Gibb, R. D., Ramsey, D. L., Surwit, R. S., McRorie, J. W. (2013). Psyllium improves glycemic control in patients with type‑2 diabetes mellitus. Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre, 1(2), 156–161. https://doi.org/10.1016/j.bcdf.2013.02.003
  57. Moreaux, S. J. J., Nichols, J. L., Bowman, J. G. P., Hatfield, P. G. (2011). Psyllium lowers blood glucose and insulin concentrations in horses. Journal of Equine Veterinary Science, 31(4), 160–165. https://doi.org/10.1016/j.jevs.2011.02.002
  58. Chen, H., Wang, Z., Tian, J., Wang, J. (2013). Structural characterization and antioxidant properties of polysaccharides from two Schisandra fruits. European Food Research and Technology, 237(5), 691–701. https://doi.org/10.1007/s00217-013-2044-4
  59. Ferreira, S. S., Passos, C. P., Madureira, P., Vilanova, M., Coimbra, M. A. (2015). Structure–function relationships of immunostimulatory polysaccharides: A review. Carbohydrate Polymers, 132, 378–396. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.05.079

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Неповинных Н.В., Петрова О.Н., 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».