Пищевые гидроколлоиды: классификация, функциональные свойства и применение

Пищевые гидроколлоиды — одни из наиболее востребованных ингредиентов в индустрии питания. Они выступают в роли загустителей, желирующих агентов, эмульгаторов, стабилизаторов, заменителей жиров, осветлителей, флокулянтов и пенообразователей. Кроме того, эти соединения широко применяются в аддитивных технологиях, при производстве биоразлагаемой упаковки и для инкапсуляции биологически активных, красящих веществ и ароматизаторов. В зависимости от источника получения пищевые гидроколлоиды подразделяются на четыре основные категории: гидроколлоиды растительного происхождения, гидроколлоиды животного происхождения, гидроколлоиды микробного происхождения и химически модифицированные гидроколлоиды растительного происхождения (синтетические камеди). В этом обзоре основное внимание уделяется современным тенденциям и технологическим достижениям в использовании гидроколлоидов для обеспечения необходимых потребительских свойств различных пищевых продуктов. Новые исследования показывают, что некоторые пищевые гидроколлоиды могут существенно изменить состав и структуру микробиоты кишечника и положительно повлиять на здоровье человека благодаря своим физико-химическим и структурным свойствам. Поскольку гидроколлоиды находят все более широкое применение в различных отраслях, данный обзор, посвященный их функциональности и питательной ценности в пищевых продуктах, может быть интересен исследователям при разработке инновационных технологических решений. Учитывая значительные достижения и стремительное развитие исследований в последние годы, можно прогнозировать, что изучение пищевых гидроколлоидов будет активно продолжаться. Основными направлениями станут: управление их взаимодействием с компонентами пищи, создание функциональных пищевых матриц, исследование влияния на клеточные процессы и организм в целом, а также оценка метаболизма in vivo и безопасности.

1. Мехедькин, А. А. (2021). Развитие рынка желатина и гидроколлоидов. Управление рисками в АПК, 4(38), 57–63.

2. Seisun, D., Zalesny, N. (2021). Strides in food texture and hydrocolloids. Food Hydrocolloids, 117, Article 106575. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106575

3. Bojorges, H., López-Rubio, A., Martínez-Abad, A., José Fabra, M. (2025). Functional and bioactive properties of the protein-polysaccharide extracts from brown algae: Exploring novel functional ingredients. Food Hydrocolloids, 162, Article 110967. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110967

4. Phillips, G. O., Williams, P. A. (2009). Handbook of Hydrocolloids. Cambridge, UK: Woodhead Publishing Limited, 2009.

5. Птичкин, И. И., Птичкина, Н. М. (2012). Пищевые полисахариды: структурные уровни и функциональность. Саратов: Типография № 6, 2012.

6. Донченко, Л. В., Сокол, Н. В., Красноселова, Е. А. (2019). Пищевая химия. Гидроколлоиды. Москва: Юрайт, 2019.

7. Li, J.-M., Nie, S.-P. (2013). The functional and nutritional aspects of hydrocolloids in foods. Food Hydrocolloids, 53, 46–61. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.01.035

8. Пак, А. М., Нелюбина, Ю. В., Новиков, В. В. (2023). Природные гидроколлоиды как биосовместимые композитные материалы для пищевой промышленности. Успехи химии, 92(11), Статья RCR5102.

9. Brownlee, I. A. (2011). The physiological roles of dietary fibre. Food Hydrocolloids, 25(2), 238–250. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2009.11.013

10. Chawla, R., Patil, G. R. (2010). Soluble dietary fiber. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 9(2), 178–196. https://doi.org/10.1111/j.1541-4337.2009.00099.x

11. Неповинных, Н. В., Нишинари, К., Еганехзад С., Куценкова, В. С., Петрова, О. Н. (2023). Применение пищевых гелей в индустрии питания. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 5–6(394), 118–124.

12. Garcıa-Ochoa, F., Santos, V. E., Casas, J. A., Gómez, E. (2000). Xanthan gum: Production, recovery, and properties. Biotechnology Advances, 18(7), 549–579. https://doi.org/10.1016/S0734-9750(00)00050-1

13. Cui, J., Zhao, C., Feng, L., Han, Y., Du, H., Xiao, H. et. al. (2021). Pectins from fruits: Relationships between extraction methods, structural characteristics, and functional properties. Trends in Food Science and Technology, 110, 39–54. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.077

14. Klinchongkon, K., Khuwijitjaru, P., Adachi, S. (2017). Degradation kinetics of passion fruit pectin in subcritical water. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 81(4), 712–717. https://doi.org/10.1080/09168451.2016.1277941

15. Muñoz-Almagro, N., Valadez-Carmona, L., Mendiola, J. A., Ibáñez, E., Villamiel, M. (2019). Structural characterisation of pectin obtained from cacao pod husk. Comparison of conventional and subcritical water extraction. Carbohydrate Polymers, 217, 69–78. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.04.040

16. Colodel, C., Petkowicz, C. L. de O. (2019). Acid extraction and physicochemical characterization of pectin from cubiu (Solanum sessiliflorum D.) fruit peel. Food Hydrocolloids, 86, 193–200. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.06.013

17. Gutöhrlein, F., Drusch, S., Schalow, S. (2020). Extraction of low methoxylated pectin from pea hulls via RSM. Food Hydrocolloids, 102, Article 105609. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105609

18. Sabater, C., Sabater, V., Olano, A., Montilla, A., Corzo, N. (2020). Ultrasoundassisted extraction pectin from artichoke by-products. An artificial neural network approach to pectin. Food Hydrocolloids, 98, Article 105238. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105238

19. Ma, X., Jing, J., Wang, J., Xu, J., Hu, Z. (2020). Extraction of low methoxyl pectin from fresh sunflower heads by subcritical water extraction. ACS Omega, 5(25), 15095–15104. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c00928

20. Мещерякова, Г. С., Нугманов, А. Х. Х., Алексанян, И. Ю., Максименко, Ю. А., Соколова, Е. В. (2021). Диспергирование арбузных корок, как вторичного сырья, в технологиях пектиносодержащих экстрактов и пленочных структур. Новые технологии / New technologies, 17(5), 31–42.

21. Ионин, В. А., Маляр, Ю. Н., Зимонин, Д. В., Боровкова, В. С., Захарченко, А. В., Литовка, Ю. А. и др. (2022). Оптимизация выделения пектинов из коры пихты сибирской (Abies sibírica), поврежденной полиграфом уссурийским (Polygraphus proximus). Химия растительного сырья, 4, 67–76.

22. Хайтметова, С. Б., Тураев, А. С., Мухитдинов, Б. И., Халилова, Г. А. (2021). Выделение и физико-химические характеристики пектина из нетрадиционного природного сырья. Химия растительного сырья, 4, 75–82.

23. Dranca, F., Oroian, M. (2018). Extraction, purification and characterization of pectin from alternative sources with potential technological applications. Food Research International, 113, 327–350. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.06.065

24. Colodel, C., Vriesmann, L. C., Teófilo, R. F., Petkowicz, C. L. de O. (2018). Extraction of pectin from ponkan (Citrus reticulata Blanco cv. Ponkan) peel: Optimization and structural characterization. International Journal of Biological Macromolecules, 117, 385–391. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.05.048

25. Sikqria, R. (2023). Tea and coffee waste to be composted in the Netherlands as gov adopts Green Deal. Retrieved from https://www.packaginginsights.com/news/tea-and-coffee-waste-to-be-composted-in-the-netherlands-as-govadopts-green-deal.html Accessed September 20, 2024

26. Nishinari, K., Peyron, M.-A., Yang, N., Gao, Z., Zhang, K., Fang, Y. et. al. (2024). The role of texture in the palatability and food oral processing. Food Hydrocolloids, 147(Part A), Article 109095. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109095

27. Saha, D., Bhattacharya, S. (2010). Hydrocolloids as thickening and gelling agents in food: A critical review. Journal of Food Science and Technology, 6(47), 587–597. https://doi.org/10.1007/s13197-010-0162-6

28. Mardani, M., Yeganehzad, S., Ptichkina, N., Kodatsky, Yu., Kliukina, O., Nepovinnykh, N. et. al. (2019). Study on foaming, rheological and thermal properties of gelatin-free marshmallow. Food Hydrocolloids, 93, 335–341. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.02.033

29. Dickinson, E. (2009). Hydrocolloids as emulsifiers and emulsion stabilizers. Food Hydrocolloids, 23(6), 1473–1482. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2008.08.005

30. Dickinson, E. (2018). Hydrocolloids acting as emulsifying agents — How do they do it? Food Hydrocolloids, 78, 2–14. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.01.025

31. Cen, S., Li, S., Meng, Z. (2024) Advances of protein-based emulsion gels as fat analogues: Systematic classification, formation mechanism, and food application. Food Research International, 191, Article 114703. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114703

32. Sinha, S. S., Upadhyay, A., Singh, A., Mishra, S., Pandey, N. (2024). Bigels a versatile gel composite for tailored application in food industries: A review. Food Structure, 41, Article 100380. https://doi.org/10.1016/j.foostr.2024

33. Patel, A. R., Nicholson, R. A., Marangoni, A. G. (2020). Applications of fat mimetics for the replacement of saturated and hydrogenated fat in food products. Current Opinion in Food Science, 33, 61–68. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2019.12.008

34. Weng, Y., Sun, B., Jin, W., Yan, P., Chen, X., Song, H. et. al. (2024). Mechanistic study on phytase stabilization using alginate encapsulation. Food Hydrocolloids, 151, Article 109837. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.109837

35. Bu, W., McClements, D. J., Zhang, Z., Zhang, R., Jin, Z., Chen, L. (2025). Encapsulation method of probiotic embedded delivery system and its application in food. Food Hydrocolloids, 159, Article 110625. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110625

36. Reque, P. M., Brandelli, A. (2021). Encapsulation of probiotics and nutraceuticals: Applications in functional food industry. Trends in Food Science and Technology, 114, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.05.022

37. Shlush, E., Davidovich-Pinhas, M. (2022). Bioplastics for food packaging. Trends in Food Science and Technology, 125, 66–80. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.04.026

38. Hassan, B., Chatha, S. A. S., Hussain, A. I., Zia, K. M., Akhtar, N. (2018). Recent advances on polysaccharides, lipids and protein based edible films and coatings: A review. International Journal of Biological Macromolecules, 109, 1095–1107. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.11.097

39. Kale, G., Kijchavengkul, T., Auras, R., Rubino, M., Selke, S. E., Singh, S. P. (2007). Compostability of bioplastic packaging materials: An overview. Macromolecular Bioscience, 7(3), 255–277. https://doi.org/10.1002/mabi.200600168

40. Guo, N., Leu, M. C. (2013). Additive manufacturing: Technology, applications and research needs. Frontiers of Mechanical Engineering, 8(3), 215–243. https://doi.org/10.1007/s11465-013-0248-8

41. Mantihal, S., Prakash, S., Godoi, F. C., Bhandari, B. (2019). Effect of additives on thermal, rheological and tribological properties of 3D printed dark chocolate. Food Research International, 119, 161–169. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2019.01.056

42. Pulatsu, E., Su, J.-W., Lin, J., Lin, M. (2020). Factors affecting 3D printing and post-processing capacity of cookie dough. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 61, Article 102316. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2020.102316

43. Kim, H. W., Lee, J. H., Park, S. M., Lee, M. H., Lee, I. W., Doh, H. S. et. al. (2018). Effect of hydrocolloids on rheological properties and printability of vegetable inks for 3D food printing. Journal of Food Science, 12(83), 2923–2932. https://doi.org/10.1111/1750-3841.14391

44. Le Tohic, C., O’Sullivan, J. J., Drapala, K. P., Chartrin, V., Chan, T., Morrison, A. P. et al. (2018). Effect of 3D printing on the structure and textural properties of processed cheese. Journal of Food Engineering, 220, 56–64. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2017.02.003

45. Bhuiyan, Md. H. R., Yeasmen, N., Ngadi, M. (2024). Impact of hydrocolloids on 3D meat analog printing and cooking. Food Structure, 42, Article 100396. https://doi.org/10.1016/j.foostr.2024.100396

46. Dick, A., Bhandari, B., Dong, X., Prakash, S. (2020). Feasibility study of hydrocolloid incorporated 3D printed pork as dysphagia food. Food Hydrocolloids, 107, Article 105940. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.105940

47. Pematilleke, N., Kaur, M., Wai, C. T. R., Adhikari, B., Torley, P. J. (2021). Effect of the addition of hydrocolloids on beef texture: Targeted to the needs of people with dysphagia. Food Hydrocolloids, 113, Article 106413. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106413

48. Jensen, M. G., Knudsen, J. C., Viereck, N., Kristensen, M., Astrup, A. (2012). Functionality of alginate based supplements for application in human appetite regulation. Food Chemistry, 132(2), 823–829. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.11.042

49. Tárregaa, A., Martínezb, M., Vélez- Ruizb, J. F., Fiszman, S. (2014). Hydrocolloids as a tool for modulating the expected satiety of milk-based snacks. Food Hydrocolloids, 39, 51–57. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2013.12.025

50. Liu, J., Lu, J.-F., Kan, J., Wen, X.-Y., Jin, C.-H. (2014). Synthesis, characterization and in vitro anti-diabetic activity of catechin grafted inulin. International Journal of Biological Macromolecules, 64, 76–83. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.11.028

51. Bae, M.-J., Shin, H. S., Kim, E.-K., Kim, J., Shon D.-H. (2013). Oral administration of chitin and chitosan prevents peanut-induced anaphylaxis in a murine food allergy model. International Journal of Biological Macromolecules, 61, 164–168. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.06.017

52. Belobrajdic, D. P., Jenkins, C. L. D., Bushell, R., Morell, M. K., Bird, A. R. (2012). Fructan extracts from wheat stem and barley grain stimulate large bowel fermentation in rats. Nutrition Research, 8(32), 599–606. https://doi.org/10.1016/j.nutres.2012.06.009

53. Wu, W.-T., Yang, L.-C., Chen, H.-L. (2014). Effects of konjac glucomannan, inulin and cellulose on acute colonic responses to genotoxic azoxymethane. Food Chemistry, 155, 304–310. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.01.065

54. Dong, J. L., Cai, F. L., Shen, R. L., Liu, Y. Q. (2011). Hypoglycaemic effects and inhibitory effect on intestinal disaccharidases of oat beta-glucan in streptozotocin-induced diabetic mice. Food Chemistry, 129(3), 1066–1071. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.05.076

55. Pentikäinen, S., Karhunen, L., Flander, L., Katina, K., Meynier, A., Aymard, P. et al. (2014). Enrichment of biscuits and juice with oat β-glucan enhances postprandial satiety. Appetite, 75, 150–156. https://doi.org/10.1016/j.appet.2014.01.002

56. Feinglos, M. N., Gibb, R. D., Ramsey, D. L., Surwit, R. S., McRorie, J. W. (2013). Psyllium improves glycemic control in patients with type‑2 diabetes mellitus. Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre, 1(2), 156–161. https://doi.org/10.1016/j.bcdf.2013.02.003

57. Moreaux, S. J. J., Nichols, J. L., Bowman, J. G. P., Hatfield, P. G. (2011). Psyllium lowers blood glucose and insulin concentrations in horses. Journal of Equine Veterinary Science, 31(4), 160–165. https://doi.org/10.1016/j.jevs.2011.02.002

58. Chen, H., Wang, Z., Tian, J., Wang, J. (2013). Structural characterization and antioxidant properties of polysaccharides from two Schisandra fruits. European Food Research and Technology, 237(5), 691–701. https://doi.org/10.1007/s00217-013-2044-4

59. Ferreira, S. S., Passos, C. P., Madureira, P., Vilanova, M., Coimbra, M. A. (2015). Structure–function relationships of immunostimulatory polysaccharides: A review. Carbohydrate Polymers, 132, 378–396. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.05.079