Сучасні тренди використання біологічно-активних гелеутворюючих полісахаридів у харчовій галузі, косметології та медицині

Abstract

В статті розглянуті сучасні тренди використання біологічно-активних гелеутворюючих полісахаридів у харчовій галузі, косметології та медицині. Показано, що полісахариди та їхні похідні природного походження набули останнім часом важливого значення для технологій, пов’язаних з піклуванням про здоров’я людини. Широкий спектр можливостей і прикладів застосування деяких з цих речовин обумовлений їхньою здатністю утворювати стабільні просторові структури за участю води і внаслідок цього підвищувати в’язкість, стабілізувати дисперсії, утворювати гелі. Стан системи в кожному випадку керується як природою самих полісахаридів, так і зовнішніми факторами: дією «зшиваючих агентів», температурою, рН-показником середовища. Одним з основних джерел полісахаридів з означеними властивостями є мікроводорості (Regnum Protista), з яких отримують агар, альгінат, каррагінан. Важливу роль відграють продуктирослинного походження: пектин та різноманітні гуми (або камеді): гуарова, трагакантова, камедь рожкового дерева, гуміарабік. Не менш важливою характеристикою цих полісахаридів є біосумісність із організмом людини. В технологіях, що базуються на швидкому, надійному та керованому процесі гелеутворення в якості головного полісахариду часто виступає альгінат, який формує міцні гелі за рахунок утворення зв’язків між блоками гулуронової кислоти та іонами кальцію. Вельми різноманітне застосування гелеутворюючих полісахаридів в різних галузях базується на одних і тих самих властивостях і ефектах із урахуванням можливостей техніки внутрішнього чи зовнішнього гелеутворенння і в першу чергу визначається типовими для сфери застосування задачами. Ефекти від внутрішнього гелеутворення застосовують для керування реологічними властивостями, об’ємною текстурою таких харчових продуктів як йогурти, соуси, аналоги м’ясних страв, і зрештою для досягнення потрібних органолептичних властивостей, а також – для підвищення фізичної, хімічної та мікробіологічної стабільності продукту. Пористі гелі дозволяють створювати харчові продукти низької щільності і як наслідок – знижувати калорійність раціону. Доведено, що альгінат та інші полісахариди також мають великий потенціал для створення засобів піклування про шкіру та біоматеріалів, які сприяють регенерації тканин, в тому числі із залученням технологій 3D-друку.

The article reviews current trends in the use of biologically active gel-forming polysaccharides in the food industry, cosmetology and medicine. It is shown that polysaccharides and their derivatives of natural origin have recently acquired important importance for technologies related to human health care. A wide range of possibilities and examples of the application of some of these substances is due to their ability to form stable spatial structures with the participation of water and, as a result, increase viscosity, stabilize dispersions, and form gels. The state of the system in each case is governed by both the nature of the polysaccharides themselves and external factors: the action of “crosslinking agents”, temperature, and pH of the environment. One of the main sources of polysaccharides with the above properties is microalgae (Regnum Protista), from which agar, alginate, and carrageenan are obtained. An important role is played by products of plant origin: pectin and various gums (or gums): guar, tragacanth, locust bean gum, gum arabic. An equally important characteristic of these polysaccharides is their biocompatibility with the human body. In technologies based on a fast, reliable and controlled gelation process, alginate is often the main polysaccharide, which forms strong gels by forming bonds between guluronic acid blocks and calcium ions. The very diverse application of gel-forming polysaccharides in different industries is based on the same properties and effects, taking into account the possibilities of the internal or external gelation technique and is primarily determined by the tasks typical for the field of application. The effects of internal gelation are used to control the rheological properties, bulk texture of food products such as yogurts, sauces, meat analogues, and ultimately to achieve the desired organoleptic properties, as well as to increase the physical, chemical and microbiological stability of the product. Porous gels allow the creation of low-density food products and, as a result, reduce the calorie content of the diet. It has been proven that alginate and other polysaccharides also have great potential for the creation of skin care products and biomaterials that promote tissue regeneration, including with the involvement of 3D printing technologies.