Конжак (Lasioideae Amorphophallus) – это многолетнее растение, принадлежащее к семейству Агасеае. Место естественного произрастания точно не установлено, но считается, что им является Юго-Восточная Азия. На Дальнем Востоке и в Юго-Восточной Азии существует большое количество видов конжаковых растений, которые относятся к Amorphophallus, например A. konjak К. Koch (Япония, Китай, Индонезия) A. BulbiferBL (Индонезия), A. oncophyllus Prain ex Hook. f. (Индонезия), A. variabilis Blume (Филиппины, Индонезия, Малайзия) и др.

В их клубнях содержится конжаковая камедь. Она является гетерополисахаридом, состоящим из β-D-глюкозы (Г) и β-D-маннозы (М) в соотношении 1 : 1,6.

Клубни вырастают ежегодно, и трех-пятилетние растения цветут весной фиолетово-красными цветами.

Основным компонентом клубней является глюкоманнан, называемый конжаковым маннаном (КМ), составляющий 8-10% сырого клубня. В клубне присутствуют также крахмал, жир и минералы. Необработанный конжаковый клубень обладает резким неприятным вкусом. В процессе получения конжаковой муки от него следует избавляться.

КМ имеет очень небольшое количество ацетильных групп, причем при обработке щелочью происходит деацетилирование. Считается, что гелеобразование конжака вызывается деацетилированием. Самая низкая критическая концентрация водного раствора конжаковой муки, при которой происходит гелеобразование, составляет около 0,5%.

     ИСТОРИЧЕСКИЙ ЭКСКУРС     

Конжаковый гель (Коп-пуаки по-японски) относится к диетическим волокнам и обладает жевательной текстурой. Первое описание геля и процесса его получения было найдено в старинном китайском стихотворении, написанном Цуо Ши (Zuo Shi) в III в. В Японии считают, что метод производства конжакового геля пришел с буддизмом из Кореи, где он использовался в качестве лекарственного средства. Однако прошло много лет до тех пор, пока конжак приобрел популярность пищевого продукта, что произошло благодаря двум важным исследованиям процесса производства конжаковой муки. Т. Накайима (Т. Nakajima) (1745-1826) разработал метод производства для получения конжаковой муки, заключающийся в распылении высушенных хлопьев конжаковых клубней (Агако). К. Машико (К. Mashiko) (1745-1814) улучшил этот метод для получения более чистой конжаковой муки (Seiko). Он обработал ее известковым раствором, используя гидротурбину, и отделил примеси из конжаковой муки отсеиванием потоком воздуха. В настоящее время конжаковую муку производят на современных заводах, где весь процесс автоматизирован, однако принцип производства остался тем же.

Хорошо известно, что конжаковый маннан проявляет синерезис при взаимодействии с каппа-каррагинаном и ксантановой камедью и образует при этом эластичные термообратимые гели. Будучи новыми, полезными для здоровья гелеобразными продуктами, эти синергические гели являются важными продуктами в пищевой промышленности, особенно в Японии. Конжак подходит для загущения, гелеобразования, придания текстуры и водосвязывания. Его можно использовать в качестве заменителя жира в обезжиренных или низкожирных мясных продуктах.

В России конжаковый маннан в пищевой промышленности используется в малых объемах. По оценке специалистов, его годовой импорт в среднем составляет около 500 т.

2.8.1. ПРОИЗВОДСТВО ГИДРОКОЛЛОИДОВ КЛУБНЕЙ

В Японии выращивают и проводят селекцию только Amorphallus konjac К. Koch. В последнее время были культивированы пять новых видов A. konjac, а именно Zairai, Shina, Haruna-kuro, Akagi-ohdama и Miyogi-yutaka. Последние три вида являются улучшенными сортами, a Haruna-kuro и Akagi-ohdama дают более 90% всего урожая клубней.

Процесс культивирования конжаковых клубней в Японии состоит в следующем. Семенные (Kigo) и (или) однолетние клубни высаживают весной. Клубни дают побеги, а сами полностью отгнивают. Конжак растет в течение лета и образует новые клубни. Поздней осенью растения умирают, и новые клубни выкапывают из почвы. Новые клубни на конце боковых побегов содержат семенные клубни. Двухлетние клубни используются для производства конжаковой муки. Однолетние и семенные клубни хранятся на обогреваемом складе, чтобы зимой, при низких температурах, клубни не замерзли. Этот цикл повторяют следующей весной.

В Китае существует шесть видов конжаковых растений, содержащих конжаковую камедь, два вида могут быть культивированы, а именно А. rivieri Duieu и A. Aldus Lie et Chen. Также активно ведется селекция.

Двухлетние клубни конжака в контейнерах доставляют на склады из фермерских хозяйств. Затем их транспортируют в специальную машину с конвейерными лентами, где промывают водой, очищая клубни от грязи и эпидермиса, а затем распределяют их по рядам. Промытые конжаковые клубни нарезают на тонкие ломтики, которые затем высушивают в сушилке горячим воздухом. Это необходимо, так как конжаковая мука содержит небольшую примесь диоксида серы. Диоксид серы отбеливает хлопья конжака, и по этой причине конжаковая мука даже низкого качества исключительно белого цвета. Высушенные хлопья конжака по-японски называются арако. Их распыляют и получают частицы конжаковой муки. Так как частицы муки очень грубые, их затем шлифуют. Затем конжаковую муку отделяют отвеивают потоком воздуха. Отшлифованную конжаковую муку называют сейко. Получаемый в качестве побочного продукта тонкодисперсный порошок собирают с помощью пылесборника. Этот побочный продукт по-японски называется тобико, что буквально означает летучий порошок. Основными компонентами тобико являются крахмал и тонкий порошок КМ. Белок (24%) и зола (10%) также присутствуют в составе тобико.

Вязкость конжаковой муки зависит от исходных клубней и регулируется смешиванием разных видов муки, полученных из разных видов клубней. Затем конжаковую муку, приготовленную таким образом, упаковывают в мешки и хранят на холодном складе, чтобы избежать изменения качества.

Промышленно производимая конжаковая мука (сейко) – слабоокрашенный порошок с рыбным запахом и несколько неприятным вкусом. Во многих современных компаниях принято сейчас промывать конжаковую муку водным раствором этанола для удаления тонкодисперсного порошка, оставшегося на поверхности, и примесей.

2.8.2. СТРУКТУРА ГИДРОКОЛЛОИДОВ КЛУБНЕЙ

Конжаковый маннан является основным компонентом конжаковой муки. Его основная цепь состоит из D-глюкозы и D-маннозы, связанных β-D-(1→4) -связью. Конжаковый маннан имеет боковые цепи, и положением разветвления считается положение С 3 маннозы или положение С 3 глюкозы и маннозы главной цепи. Степень разветвления оценивается приблизительно как 3 для каждых 32 звеньев сахара или как 1 для 80 остатков сахара. Длина разветвленной цепочки также составляет 11-16 остатков гексозы или несколько звеньев гексозы.

В основной цепи КМ содержит ацетилированные группы. Содержание ацетильных групп оценивается как 1 на 19 остатков сахара. На рис. 2.26 изображена химическая структура КМ, предложенная Г. Окимазу (Я. Okimasu).

Рис. 2.26. Химическая структура конжакового маннана

2.8.3. СВОЙСТВА ГИДРОКОЛЛОИДОВ КЛУБНЕЙ

Качество промышленной конжаковой муки оценивается по размеру частиц, вязкости, белизне, влажности и примесям, таким как частички обожженного эпидермиса и денатурированные в ходе процесса высушивания горячим воздухом частицы КМ. Самым главным критерием качества конжаковой муки является ее высокая вязкость в водном растворе, которая, в свою очередь, зависит от молекулярной массы полисахарида.

В табл. 2.12 показаны типичные характеристики качества для двух типов промышленной (очищенной и неочищенной) конжаковой муки. Это данные фирмы Ogino Shoten Co. Ltd. (префектура Гунми, Япония). Китайская конжаковая мука произведена компанией Ogino Shoten Co. Ltd.

Таблица 2.12

Результаты анализа компонентов в промышленной конжаковой муке

Конжаковый маннан является водорастворимым полимером, но для полного растворения в воде необходимо применять специальный метод. Для растворения при комнатной температуре конжаковую муку добавляют в воду при постоянном перемешивании до полного растворения порошка. Для того чтобы избежать образования комков, раствор необходимо постоянно перемешивать. Для растворения конжаковой муки горячая вода неэффективна.

Вязкость растворов КМ уменьшается при понижении значения рН. При высоких рН раствор КМ превращается в гель.

Конжаковый маннан проявляет синергизм при взаимодействии с другими полисахаридами и образует термообратимые гели. Синергизм наблюдается для комбинации КМ и ксантановой камеди, КМ и каррагинана, КМ и агара.

2.8.4. ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОКОЛЛОИДОВ КЛУБНЕЙ

Конжаковую муку используют в качестве важного пищевого ингредиента более тысячи лет. При добавлении мягкой щелочи, такой как гидроксид кальция, водный раствор конжаковой муки (приблизительно концентрации 3%) превращается в прочный, эластичный и необратимый гель. Конжаковый гель, обработанный щелочью, является довольно популярным японским пищевым продуктом и называется Kon-nyaki.

В последнее время синергические гели, полученные смешиванием с другими гидроколлоидами, являются важными продуктами в пищевой промышленности, будучи новыми типами полезных для здоровья желе.

Клинические исследования показывают, что раствор конжакового маннана обладает способностью снижать уровень сывороточного холестерина и сывороточных триглицеридов. Конжаковый маннан также оказывает влияние на переносимость глюкозы и ее поглощение. Однако обработанные щелочью гелеобразные продукты не оказывают такого эффекта.

Конжаковая мука может применяться как загуститель, гелеобразователь, текстуратор и связующее воду вещество. Ее можно использовать как заменитель жиров в обезжиренных и низкожирных мясных продуктах.

В Японии конжаковый маннан допущен к использованию в качестве пищевого ингредиента и пищевой добавки для загущения, а также как стабилизатор в соответствии с условиями Food Sanitation Act (Акт пищевой санитарии). Для целей регулирования было проведено различие между конжаковой мукой и конжаковым маннаном, выделенным полисахаридом. Food Chemical Codex (Пищевой химический кодекс) перечисляет актуальные на сегодняшний день применения конжаковой муки в США в качестве гелеобразователя, загустителя, пленкообразователя, эмульгатора и стабилизатора.

Конжаковая мука также используется как связующее вещество для мясных и рыбных продуктов.

Статус GRAS одобрен для конжакового маннана FDA (Федеральным управлением по вопросам качества продовольствия и медикаментов) с 1994 г., a USDA (Департамент сельского хозяйства, США) разрешил использовать конжаковый маннан в качестве связующего вещества для мясных и рыбных продуктов в 1996 г. В Швеции было признано, что он обладает способностью снижать сывороточный холестерин, что было официально зафиксировано, делая возможным производство конжакового маннана для этого функционального применения.

Конжаковая мука, импортируемая в Европу для использования в диетических продуктах и в кормах для животных, не всегда высокого качества, поэтому не удовлетворяет стандартам ЕС.

Однако конжаковый маннан получил классификационный номер пищевой добавки (Е 425) в 1998 г. Таким образом, конжаковый маннан можно импортировать в Европу.

На территории Российской Федерации разрешено использование Е 425 как пищевой добавки в качестве загустителя и эмульгатора, при норме СанПина не более 10 г на 1 кг массы продукта.

Контрольные вопросы и задания

• Какие гидроколлоиды получают из растительного сырья?
• Где применяют целлюлозы и их производные?
• Назовите и охарактеризуйте виды целлюлоз.
• Что является сырьем для получения целлюлозы?
• Опишите схему производства целлюлозы.
• Что представляет собой целлюлоза с точки зрения своей структуры?
• Опишите свойства модифицированных целлюлоз.
• Что представляет собой гуммиарабик?
• Опишите краткую схему производства гуммиарабика.
• Что представляет собой гуммиарабик с точки зрения своей структуры?
• Опишите свойства гуммиарабика.
• Где находит применение гуммиарабик?
• Что собой представляют виды камеди?
• Опишите краткую схему производства камеди трагаканта.
• Опишите краткую схему производства камеди карайи.
• Что представляет собой камедь трагаканта, карайи с точки зрения своей структуры?
• Опишите свойства камеди по ее видам.
• Где находят применение разные виды камедей?
• Что представляет собой крахмал, из какого сырья его получают?
• Опишите краткую схему производства крахмала.
• Опишите структуру и свойства крахмала.
• Охарактеризуйте виды модифицированных крахмалов.
• Где находят применение разные виды крахмалов?
• Какие пищевые крахмалы разрешены европейским пищевым законодательством?
• Что представляют собой пектины, какова их структура?
• От каких факторов зависит студнеобразующая способность пектина?
• На чем основана комплексообразующая способность?