Водорості: Як це обробляється?

ОБРОБКА

Колонка цього місяця додає до нашого запитання "Як це обробляється?" серія із зануренням у їстівні водорості. Люди споживали водорості протягом століть, і це продовжує залишатись основною складовою нинішньої харчової промисловості.

Я хочу подякувати моєму співавтору Аманді Сінрод, спеціалісту з харчових продуктів Міністерства сільського господарства США, Службі сільськогосподарських досліджень, за внесок у цю рубрику.

Категоризація, переваги для здоров'я та ринок
Водорості служать найрізноманітнішим цілям у харчовій промисловості. Водорості їдять індивідуально, готують як інгредієнти, додають у продукти для покращення харчових профілів, використовують як веганські замінники яєць і використовують для поліпшення якості текстури та гелеутворення.

Усі види водоростей належать до однієї з двох основних категорій відповідно до їх розміру. Мікроводорості, як правило, одноклітинні і ростуть від 3 до 10 мікрометрів. Макроводорості, які зазвичай називають морськими водоростями, - це великі морські рослини, деякі сорти ростуть довжиною 70 метрів. Потім водорості сортують за своїми пігментними сполуками та морфологічними ознаками за такими групами, як червоні, зелені, бурі та синьо-зелені водорості.

Водорості забезпечують цінними поживними речовинами раціон людини. Вони багаті харчовими волокнами, такими як бета-глюкан, а деякі види містять значну кількість білка вищої якості, ніж рослинні джерела, такі як квасоля та зернові. Деякі водорості виробляють рясні поліненасичені жирні кислоти, такі як омега-3 жирна кислота. Водорості також містять вітаміни та мінерали.

Крім того, дослідження показують потенціал водоростей діяти як пребіотик, протизапальний, протираковий, нейропротекторний, протидіабетичний, антикоагулянтний та імуномодулюючий засіб. Докази також підтверджують, що водорості можуть сприяти поглинанню важких металів та забезпечувати антиоксидантну, антибактеріальну, протигрибкову та противірусну здатність.

Найбільшим комерційним виробником водоростей є Чилі, за ним слідує Китай. Ринок їстівних морських водоростей оцінювався в 5,1 мільярда доларів на рік, при цьому щорічно збирали від 7,5 до 8 мільйонів метричних тонн водоростей для їжі. Гідроколоїди морських водоростей, такі як агар, альгінати та карагенан, становлять майже 40% світового ринку гідроколоїдів.

Мікроводорості
FDA визначила кілька видів мікроводоростей як GRAS (загальновизнані як безпечні); їх використовують у комерційно доступних продуктах харчування та добавках. Tetraselmis chuii використовується як ароматизатор для морепродуктів, Odeontella aurita продається як дієтична добавка, а Crypthecodiuium cohnii виробляє DHA як замінник добавок до риб’ячого жиру.

Arthrospira, розмовно називана спіруліною, і Chlorella набувають все більшої ажіотажу як нові джерела білка. Arthrospira та Chlorella мають збалансований амінокислотний профіль, що включає незамінні амінокислоти. Ці білки схожі на білки в яйцях та сої, що робить їх добре придатними для дієти людини. Крім того, Arthrospira та Chlorella містять значну кількість поліненасичених жирних кислот, мінералів та вітамінів. Дослідження показали, що ці мікроводорості можна включати в екструдовані закуски та макарони для поліпшення їх харчового вмісту, а також можуть діяти як знебарвлюючий засіб у хлібі.

Мікроводорості пропонують суттєві екологічні переваги порівняно з традиційними джерелами білка. Мікроводорості потребують менше 2,5 квадратних метрів землі на кілограм виробленого білка, тоді як яловичина використовує 144 258 квадратних метрів на кілограм білка. Мікроводорості також можна культивувати на неорних землях і використовувати мінімальну кількість прісної води.

На жаль, технологія переробки мікроводоростей дуже слабо розвинена, що робить її дорогою, особливо щодо збирання та зневоднення. Потрібні значні дослідження та технологічні вдосконалення, перш ніж мікроводорості можуть стати широко використовуваним джерелом білка.

Переробка макроводоростей як харчового інгредієнта
Свідчення того, що люди їли морські водорості, датуються четвертим та шостим століттями відповідно в Японії та Китаї. Різноманітні морські водорості відіграють ключову роль у кулінарних традиціях по всьому світу. Глобалізація та інтернаціоналізація продовольчих ринків поширили використання їстівних водоростей та прийняття їх як джерела їжі.

Хізікі (Hizikia fusiforme) - один із цікавих прикладів водоростей, які часто вживають у їжу. Цю буру макроводорость збирають із дикої природи в Японії та культивують у Південній Кореї. Після збору врожаю водорості промивають морською водою. Хізікі несе сильні гіркі та терпкі смаки, спричинені його темними пігментними сполуками. Щоб зробити його смачним, Hiziki варять з Eisenia bicyclis або Ecklonia cava, двома м’якими видами коричневих водоростей, протягом 4-5 годин. Це дозволяє замінити пігментні сполуки хізікі на пігменти з Айзенії або Екклонії. Потім хізікі додатково готують на пару протягом 4-5 годин для усунення флоротанінів. На цьому етапі хізікі ріжуть і висушують на сонці до стабільного продукту, який називається хоші хізікі. Оброблені хізікі зазвичай замочують на 10–15 хвилин і додають у страви для смаження або готують з овочами та тофу.

Переробка гідроколоїдів макроводоростей
Багато видів водоростей ростуть у турбулентних водах і утворюють гідроколоїдні сполуки, які забезпечують необхідну гнучкість та еластичність для запобігання розриву бурхливих течій. Ці гідроколоїди, включаючи агар, альгінат натрію та карагенан, широко використовуються у харчовій промисловості для їх гелеутворення та загущення.

Видобуток гідроколоїдів морських водоростей розпочався з агару в 1658 році, коли японці виявили його гелеутворюючі властивості. Комерційний агар в основному складається з полісахариду агарози, оскільки він утворює сильніші гелі, ніж агаропектин, інша агарова сполука, що виробляється водоростями.

Агар добувають із червоних водоростей Gelidium та Gracilaria. Гелідій збирають із дикорослих порід в Іспанії, Португалії, Марокко, Південній Кореї, Японії, Індонезії та Мексиці. Однак грациларію культивують у Китаї, Індонезії, Канаді та Чилі.

Обробка обох водоростей починається з миття, щоб видалити сміття, таке як пісок, черепашки та дрібні істоти. Для вилучення агару Гелідій нагрівають при 105 ° –110 ° С протягом 2–4 годин або в прісній воді, або у воді, що містить розбавлену кислоту. Тиск також можна використовувати під час екстракції для збільшення виходу агару та ефективності екстракції. Грациларія утворює агар із слабкою міцністю гелю, тому його потрібно попередньо обробляти у 2% -5% розчині гідроксиду натрію при 85 ° –90 ° C протягом 1 години, щоб зміцнити агар до комерційно прийнятної якості. Потім грацилярію промивають та знешкоджують слабкою кислотою перед тим, як екстрагувати у воді при температурі 95 ° –100 ° C протягом 2–4 годин. Потім екстракти обох видів проходять грубу фільтрацію з подальшою тонкою фільтрацією через встановлений фільтр-прес для видалення твердих речовин макроводоростей. Отриманий розчин становить приблизно 1% агар, а решта містить солі, барвники, розчинні вуглеводи та воду. Суміш охолоджують до утворення гелю. Потім цей гель замочують у воді для видалення розчинних солей через осмос. Колір за бажанням можна видалити за допомогою відбілювання та прання.

Для концентрування агару використовується один із двох методів - заморожування-відтавання або синерезис. Для видалення замороженої талої води гель повільно заморожують, утворюючи великі кристали льоду. Ці кристали порушують структуру гелю і дозволяють воді та розчиненим домішкам стікати з гелю. Це збільшує концентрацію агару до 10–12%. Більше води можна видалити за допомогою гідравлічного преса; однак залишковий гель, як правило, сушать на повітрі без пресування.

Синерезис, термін витікання рідини з гелю, дешевший за заморожування-відтавання, оскільки він менш енергоємний. Під час синерезису агар поступово вичавлюють між покритими тканиною металевими пластинами в гідравлічному пресі протягом 24 годин, збільшуючи концентрацію агару до 20%. Потім гель подрібнюють і сушать на повітрі. Висушений агар подрібнюють, як правило, до розміру 80-100 меш, або продають у вигляді смужок.

Для утворення гелю агар розчиняється у киплячій воді і встановлюється при 32 ° C – 43 ° C. Високотемпературна стабільність агарового гелю є вигідною, оскільки він не тане в жаркому кліматі; однак він також впливає на відчуття рота, оскільки не тане в роті. Агар несмачний і має низьку калорійність. Агар широко використовується як стабілізатор хлібобулочних виробів і як загусник для начинки пирогів, безе, глазурі та молочних продуктів.

Альгінат натрію та карагенан - це інші гідроколоїди макроводоростей, які легко використовуються у харчовій промисловості, кожен із яких має унікальні процеси екстракції та очищення. Альгінат натрію видобувається з багатьох видів клітинних стінок бурих водоростей. Додані катіони, такі як кальцій, пов'язують молекули альгінату, утворюючи гелеву структуру. Отже, альгінат натрію не потребує нагрівання для гелеутворення і не тане з теплом, що пропонує кілька переваг для деяких харчових продуктів. Альгінат натрію використовується як сполучна речовина в реструктуризованих харчових продуктах, таких як курячі нагетси, і як стабілізатор пінок, таких як пивна головка та збиті вершки.

Карагенан видобувається з червоних морських водоростей і існує у трьох формах - каппа, лямбда та йота, які мають власні сили та властивості гелю. Карагенан широко використовується в молочній промисловості, оскільки негативно заряджені молекули карагенану реагують з позитивними білками молочних продуктів, такими як казеїн, утворюючи гелеву мережу. Каррагінан запобігає виділенню сироватки у морозиві, спричиненому додаванням ясен, та допомагає зупинити поділ жиру та білків у стерилізованому молоці UHT. Йота-карагенан використовується для суспендування частинок какао в шоколадному молоці, оскільки він утворює гель з тиксотропним потоком, дозволяючи гелю розріджуватися при перемішуванні та повторно гелірувати, коли він сидить.

Безпечне споживання водоростей
Водорості мають багату історію людського раціону і продовжують використовуватися новими та безпечними способами, що сприяють розвитку харчової промисловості. Однак, як і у випадку з багатьма новими харчовими інгредієнтами, ризики споживання водоростей необхідно оцінювати щодо забруднень, токсинів, що утворюються під час переробки, та потенційних алергенів, щоб забезпечити їх безпеку.

Аманда Сінрод є спеціалістом з харчових продуктів в Каліфорнійському університеті, Девіс,
та Служба сільського господарства США
([електронна пошта захищена])