У студней агароида (при 3%-ной концентрации) модуль мгновенной упругости близок к студням агара, но модуль эластичности в 2 раза ниже, что свидетельствует о высокой эластичности. Релаксационная вязкость почти вдвое выше, чем у агарового студня, вязкость упругого последействия в 1,5-2 раза ниже, что, очевидно, вызывается меньшим размером молекул агароида.
Студни агара из фурцеллярии с концентрацией 1,5%, т. е. 1,25% сухого вещества агара, почти по всем показателям занимают промежуточное положение между агаром и агароидом и в подавляющем большинстве случаев приближаются к агароиду, особенно по эластичности (низкому Е2), температуре и скорости застудневания агарово-сахарных растворов.
Фракционирование агара и агароида и исследование их фракций было проведено С. А. Гликманом и И. Г. Шубцовой. Для агара было применено фракционирование водой при возрастающих температурах (от 25 до 90°С). Было выделено до 6 фракций. Из дальневосточного агара было выделено 5 фракций, из японского - 6 фракций. Были исследованы химические и физико-химические показатели этих фракций, а также определены структурно-механические характеристики полученных из них студней, содержавших 0,5% агара, 5% сахара и 34,5% воды.
Оказалось, что чем выше температура экстрагирования фракции, тем она более высокомолекулярна. Низкомолекулярные фракции имели больше золы, сульфат-ионов, Са, относительное число эфиризованных звеньев у них было больше, чем у высокомолекулярных фракций (т. е. углеводная часть была меньше). Это видно из данных табл. 14.
Таблица 14
Фракции агара | Зола | SO4 | Са | Относительное число эфиризованных звеньев |
% | ||||
Исходный образец (дальневосточный агар) | 3,89 | 1,06 | 1,64 | 1,56 |
Фракция, полученная при 25°С | 24,65 | 4,36 | 8,27 | 1,13 |
Фракция, полученная при 90°С | 2,05 | 0,69 | 0,98 | 1,86 |
Результаты исследований показывают, что гетерогенность агара (наличие в нем различных фракций) выражается в том, что труднорастворимые высокомолекулярные фракции отличаются от низкомолекулярных по химическому составу (в них меньше содержится золы, кальция, сульфоэфирных групп).
Все структурно-механические показатели студня возрастают при переходе от фракций агара легкорастворимых к фракциям, экстрагируемым при более высоких температурах. Положительную роль при этом, по мнению авторов работы, играют три фактора: удлинение цепи (т. е. увеличение молекулярной массы), изменение степени эфиризации и повышение содержания кальция в сульфоэфирных группах (CaSО4). Все эти изменения приводят к увеличению числа узлов межмолекулярной связи и энергии этой связи. Степень полимеризации для агара имеет такое же значение, как и для других высокополимерных веществ, - она является основным фактором, определяющим студнеобразующую способность агара. При высоком содержании сульфоэфирных групп их роль, а также роль связанных с ними катионов может быть велика. Двухвалентные ионы кальция, более прочно удерживаемые анионными группами полиэлектролита, ослабляют его ионизацию, способствуя образованию мостичных межмолекулярных связей. Катионы в агаровой молекуле прежде всего нейтрализуют кислоты, что приводит к повышению устойчивости против нагревания.
Аналогичным образом, путем экстрагирования водным раствором спирта (47%-ным) при возрастающей температуре было проведено фракционирование агароида (С. А. Гликман, Б. М. Адам).
Однако в этом случае фракции имели несколько иные свойства, чем у агара. Агароид в отличие от агара может быть признан однородным продуктом по степени эфиризации. Все выделенные фракции его имели близкую зольность (11-12%) и содержание сульфатной серы (SО3K - от 25,6 до 27,3%), во всех фракциях одна группа SO3K приходилась на два звена полисахарида галактозы (два остатка гексозы).
Вместе с тем полученные фракции агароида, как и у агара, различаются студнеобразующей способностью и молекулярной массой. При более высокой температуре экстрагирования получается фракция более высокомолекулярная, с большими структурно-механическими показателями. Агароид поэтому является, как и агар, гетерогенным.
Агар среди всех прочих применяемых в кондитерской промышленности студнеобразователей (агароид, фурцеларан, пектин и модифицированный крахмал) находит наибольшее применение не только вследствие способности давать высокопрочные студни с сахаром при относительно малых концентрациях, но главным образом из-за низкой температуры застудневания его сахарных сиропов (в 1,5-2,2 раза более низкой по сравнению со всеми остальными студнеобразователями).
Эти свойства агара позволяют легко применять его в различных видах желеобразных изделий, так как разрешают вводить значительные количества других видов сырья в агаровые сиропы без специального подогрева и без опасения механического разрушения студневого каркаса из-за охлаждения сиропа ниже температуры застудневания.
При подкислении агаро-сахарных сиропов не происходит значительного гидролитического расщепления молекулы агара, так как процесс проводится при температурах, близких к 50°С, тогда как в случаях изготовления изделий с агароидом или с фурцелараном подкисление из-за высоких температур застудневания этих сиропов производится при температурах около 70°С, что приводит к значительному снижению прочности их студней (из-за гидролитического расщепления). Только лишь после того как в рецептуры изделий с агароидом и фурцелараном стали вводить соли натрия (лактат, цитрат или дифосфат), ассортимент изделий на этих студнеобразователях расширился. Соли сдерживают гидролитические процессы и понижают температуры застудневания агароидно-сахарных сиропов.