Найвідомішою серед них була білкова фея Желатин. Вона вміла будувати дивовижні желеподібні замки: прозорі, пружні, твердні лише тоді, коли на них падала прохолодна роса, а під сонцем вони перетворювалися на рідку веселу ріку. Усіх у королівстві вражала її майстерність, адже завдяки їй солодощі ставали жувальними і красивими, а лікарські капсули — надійними і міцними.
Поруч з феєю жив морський чарівник Агар-агар. Він приходив із глибин Тихого океану та Білого моря, несучи з собою силу морських водоростей. Агар-агар міг із холодної води будувати кристалічні палаци, які не танули на сонці, і ці палаци ставали основою для десертів, морозива та лабораторних дослідів. Його чарівні закляття дозволяли робити гелі міцними і прозорими, а ще — дуже красивими.
У сусідньому лісі жив бурий велетень Альгінат натрію. Він був сильним і надійним: плетучи з морських водоростей густі мережі, він допомагав десертам тримати форму, не розтікатися і бути стабільними навіть при кип’ятінні. Діти любили його за те, що завдяки йому желе завжди залишалося гладеньким і смачним, а маленькі кулінарні майстри могли створювати чарівні кульки з рідким середовищем всередині.
А поруч із ним завжди були троє еластичних братиків — Каррагінани. Вони були дуже гнучкі, тягучі і веселощі ніколи не залишали їхній дім. Каппа-каррагінан любив робити крихкі гелі для випічки, Лямбда-каррагінан робив десерти густішими і в’язкішими, а Йота-каррагінан уміло допомагав сиру, хлібу та навіть гумі залишатися еластичними і красивими.
Разом ці мешканці Колоїдного королівства робили чарівну роботу: вони перетворювали їжу, ліки і косметику на справжні шедеври, додаючи сили, форми та краси. І хоч вони маленькі, без них світ був би зовсім іншим: солодощі не жувалися б, гелі танули б, а десерти розтікалися б, немов річки без берегів.
І з того часу кожен, хто куштував желе, морозиво чи мармелад, завжди дякував білковій феї, морському чарівнику, бурому велетневі і трьом еластичним братикам за їхню магію.
Цікава колоїдна хімія: від желатину до морських полісахаридів
Колоїдна хімія супроводжує людину щодня — у харчуванні, медицині, косметиці та навіть у друкарстві. Усі речовини, що утворюють колоїдні системи, демонструють унікальні властивості завдяки взаємодії частинок на мікрорівні. Частинки діляться на дисперсну фазу і середовище, що оточує її, а взаємодія між ними визначає формування гелів, емульсій та стабільних дисперсних систем. Серед найпоширеніших природних гідроколоїдів — желатин, агар-агар, альгінат натрію та каррагінани. Вони здатні формувати різноманітні текстури і стабілізувати продукти, що дозволяє застосовувати їх у харчовій, фармацевтичній, косметичній та лабораторній практиці.
Желатин: білкова фея форми
Желатин — це білкова желейна речовина, похідна колагену, основного структурного білка сполучної тканини тварин. Основні амінокислоти, що формують його структуру, — гліцин, пролін та оксипролін. Желатин отримують шляхом кислотного або лужного гідролізу колагену, коли кістки, хрящі та сухожилля варять у воді при температурі близько 80–95 °C. При цьому складні тривимірні структури колагену розпадаються на менші поліпептидні ланцюги, що здатні набирати воду і формувати гелі. У Європі близько 70 % желатину виготовляють зі свинячої шкіри, а риб’ячий желатин застосовують для кошерних та халяльних продуктів.
При розчиненні у воді желатин утворює колоїдний розчин, який при охолодженні переходить у гель. Це термореверсивна властивість пояснюється утворенням водневих зв’язків між поліпептидними ланцюгами, що стабілізують тривимірну структуру. При нагріванні ці зв’язки руйнуються, і гель переходить у рідкий стан. При температурах понад 80 °C желатин гідролізується, втрачаючи желеутворюючу здатність, яку оцінюють у одиницях Bloom.
У повсякденному житті желатин використовується не лише для десертів і мармеладу, але й для приготування домашніх капсул із вітамінами: порошок розчиняють у воді, нагрівають до 50 °C, заливають у формочки для капсул і залишають остигати — після цього утворюється гель, готовий до використання.
Агар-агар: морський чарівник гелів
Агар-агар — це суміш полісахаридів із червоних морських водоростей. Хімічно це дисахаридні повторювані ланцюги галактози та 3,6-ангідрогалактози, які формують подвійні гвинтові структури, стабілізовані водневими зв’язками. У холодній воді агар набухає, а в гарячій розчиняється, утворюючи колоїдний розчин, який при охолодженні стає твердим і прозорим гелем. Гелі стабільні при pH понад 4,5 і термореверсивні.
У лабораторії та домашньому побуті агар можна застосовувати для приготування вегетаріанського желе: порошок нагрівають у воді до 90 °C, додають цукор і ароматизатори, розливають у формочки і охолоджують — утворюється міцний гель, який не тане при кімнатній температурі. У мікробіології та кулінарії його популярність пояснюється здатністю підтримувати твердий, але проникний гель, що не руйнує мікроорганізми під час росту культур.
Альгінат натрію: бурий велетень мереж
Альгінат натрію — полісахарид із бурих водоростей. Це солі альгінової кислоти, які при контакті з кальцієвими іонами утворюють іонні містки між ланцюгами полісахаридів, формуючи тривимірну гелеву сітку. Завдяки цьому альгінат зберігає форму навіть при кип’ятінні.
У кулінарії його застосовують для сферикації: розчин альгінату змішують із соком або пюре, після чого капають у розчин кальцієвої солі. Внаслідок іонного обміну утворюється тонка зовнішня оболонка з гелю, а всередині залишається рідина, що перетворює продукт на їстівну «капсулу». Цей метод активно використовується у молекулярній гастрономії для створення десертів, соусів і коктейлів.
Каррагінани: еластичні брати для стійких текстур
Каррагінани — сульфатовані полісахариди, що отримують із червоних водоростей. Вони розрізняються за структурою: каппа-каррагінан формує крихкі гелі, лямбда-каррагінан підвищує в’язкість продуктів без утворення гелю, а йота-каррагінан утворює еластичні, тиксотропні гелі. Триксотропність означає здатність гелю відновлювати структуру після механічного руйнування — наприклад, після перемішування.
У побуті ці речовини можна використати для приготування домашніх десертів або сирів: каппа-каррагінан додають у тісто або мармелад, щоб утворювалася міцна текстура, а йота-каррагінан допомагає зберегти еластичність сирних мас під час формування.
Хімія колоїдів у нашому житті
Желатин, агар-агар, альгінати та каррагінани демонструють, як колоїдна хімія поєднує біологію, кулінарію, медицину та технології. Їхні властивості дозволяють створювати харчові продукти з бажаною текстурою, лікарські форми, косметичні засоби та лабораторні матеріали. Кожен з цих гідроколоїдів показує, як молекулярні взаємодії і фізико-хімічні властивості частинок визначають кінцевий вигляд і стійкість продуктів у повсякденному житті.
Література:
- Dickinson, E. Food Colloids: An Introduction. Cambridge University Press, 2015.
- Friberg, S. E., Larsson, K., & Sjoblom, J. Food Emulsions. CRC Press, 2003.
- Norton, I. T., & Morris, E. R. Hydrocolloids in Food Processing: Functional Properties and Applications. Woodhead Publishing, 2010.
- Whistler, R. L., & BeMiller, J. N. Industrial Gums: Polysaccharides and Their Derivatives. Academic Press, 2009.
- Szejtli, J. Cyclodextrins and Their Industrial Uses. Springer, 2016.
- Phillips, G. O., & Williams, P. A. Handbook of Hydrocolloids. Woodhead Publishing, 2009.
- O’Sullivan, J. J., & Robards, K. Marine Polysaccharides: Extraction, Properties and Applications. Springer, 2018.
- Belitz, H.-D., Grosch, W., & Schieberle, P. Food Chemistry. Springer, 2009.
- Morris, E. R. Gels and Their Applications in Food and Pharma. Royal Society of Chemistry, 2014.
- European Food Safety Authority (EFSA). Scientific Opinion on the Safety of Hydrocolloids in Food. EFSA Journal, 2015;13(6):4100.
Вікторія Носач, аспірантка та викладачка кафедри хімії Національного університету «Києво-Могилянська Академія», інженерка Наукового інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України
Засновник та видавець