Recent insights into polysaccharide-based hydrogels and their potential applications in food sector: a review

4.3. Hydrogels in smart food packaging 
Microbial contamination of food is a serious concern for the food 
business that is difficult to solve. After water absorption, an efficient 
antibacterial hydrogel made from electrospinning nanofibers containing 
gelatin, chitosan, and 3-phenyl lactic acid (PLA) was employed to in-
crease antibacterial efficacy and extend the shelf life of chilled chicken 
meat in the study. This hydrogel's structure, water-absorbing capacity, 
antibacterial ability, and fresh-keeping ability were analyzed. The 
carboxyl group in PLA reacted with the amino group in chitosan, 
forming an amide bond under acidic circumstances, according to Fourier 
transform infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. 
This link improved the hydrogel's water absorption and stability. The 
addition of PLA affected the structure of hydrogels as well as the ratio of 
different states of water in the hydrogels, according to low-field nuclear 
magnetic resonance. The prepared hydrogel exhibited a peculiar spongy 
form following water absorption as found in Scanning electron micro-
graphs. In addition, hydrogel efficiently inactivated the foodborne 
pathogens Staphylococcus aureus and Escherichia coli and extended the 
shelf life of chilled chicken to four days 
[208]
. 
4.4. Thickening/stabilizing/emulsifying agents 
Alginate-dependent hydrogels are normally utilized in marmalades 
and jellies as a thickener and mostly in fruit sauces too, due to the fact 
alginate–pectin fundamental interaction tends to be revocable by heat 
and offers an increased viciousness 
[209]
. Hence, viscous sauces and 
desserts can be prepared using the alginates 
[210–212]
. Heat and acid- 
stable gels are formed from alginates 
[213] 
and can be used for the 
stability of foods 
[214–216]
. 
Pectin works as a gelling agent and stabilizer in food because it can 
help manage water in products and produce the correct texture. Pectin is 
a gelling agent used in jellies and jams, with high molecular weight 
pectin generating gels at low pH and higher sugar levels, and low mo-
lecular weight pectin making gels at low pH and low sugar levels in 
presence of calcium. The pH at which pectin achieves the gel stability 
and desired texture is similar to that of fruit preserves, which is one of 
the appealing aspects 
[100]
. 
4.5. Rehydration of spray-dried biopolymer solutions 
Burey et al. 
[217] 
reported a unique spray drying process for 
manufacturing microspheres. Spray drying a cross-linkable solution in a 
disordered (non-aggregated) state produces solid particles that can be 
rehydrated at a temperature lower than the gelation temperature to 
generate discrete gel particles 2–30 times the size of the dry particle 
[157]
. Gellan, carrageenan, and agar can all be processed using this 
method. Gelled particles, which are dependent on the kinetics of these 
two processes, are projected to form if gelation is faster than dissolution. 
Slow gelation produces a biopolymer solution that forms a weak 
continuous gel after a lengthy period, whereas fast gelation produces 
tiny (10 m) particles 
[218]
. Varying these hydration settings gives you 
more control over hydrated particle size and modulus, as well as the 
ability to customize their use in specific applications like encapsulation 
and texture modification 
[219]
. Curdlan is a versatile ingredient that 
can be employed as a gelling agent, thickener, or stabilizer in a variety of 
industries, including food 
[100]
. Curdlan produces a retortable and 
freezable food gel that can be used to generate new dishes such as tofu 
noodles. Curdlan inhibits soluble components from leaching out of 
noodle dough and softening the noodles, resulting in a clear soup broth. 
4.6. Fat mimmetics 
Reduced-fat and low-fat foods, as well as those rich in essential nu-
trients, are today more important than ever. Although many nutrition 
guidelines are still debated, health and nutrition experts agree that the 
ratio of saturated to polyunsaturated and monounsaturated fatty acids in 
the diet should be reduced, and dietary cholesterol intake should be kept 
to a minimum. Fat has been identified as a crucial element in the eti-
ology of cardiovascular disease, and its effects have been thoroughly 
studied. High cholesterol levels and Obesity can be prevented by dietary 
treatment, which is useful in preventing coronary heart disease. As a 
result, customer demand for low-fat foods has piqued the interest of 
academics interested in lowering food fat content. The usage of FRs to 
offer the desired attributes is suggested by problems with inferior 
organoleptic and physical properties in these items. Fat replacements 
and FMs are the two main types of FRs. Compounds with a molecular 
structure similar to lipids and physicochemical characteristics similar to 
fats are known as fat substitutes. FMs are fat-free macromolecules with 
distinct chemical structures. FMs are natural carbohydrate polymers 
with a variety of functional properties that resemble some of the phys-
iochemical properties and enticing eating aspects of fat. These natural 
polymeric FMs primarily absorb water into a gel-like structure, giving 
them lubricating and flow qualities similar to fat. Cellulosic and curdlan 
gels, for example, have been extensively explored and used as FMs in a 
variety of food systems. Curdlan's impacts on the functional and me-
chanical qualities of meat products have been investigated for quite 
some time. Curdlan was observed to improve the water-binding capacity 
and textural attributes of duck muscle gels when compared to a control 
group 
[220]
. Curdlan, as previously indicated, had a vital role in 
increasing the functionality of meat products as a dietary fiber. A recent 
patent claimed a technique for making a meat-fat substitute that uses 
curdlan as the main ingredient and has the same appearance, flavor, and 
texture as the original fat. Curdlan, as an FM, can considerably enhance 
the quality of the nonfat sausage. All of these data suggest that curdlan 
could be a useful major element in meat FMs 
[110]
. 
4.7. Tissue scaffolding 
Different methods for developing smart hydrogel scaffolds have been 
researched. Thermal responsive hydrogels containing alginate, gelatin, 
and varying concentrations of SiO
2 
NPs, for example, have been pro-
duced as scaffolds to restore injured tissues. Because their structure has 
pores in the 88–207 mm range, the morphology study revealed optimal 
scaffold utilization for cartilage regeneration. In vitro biodegradation 
tests revealed that hydrogels containing SiO
2 
performed better than 
hydrogels without NPs in terms of stability. Furthermore, the presence 
of SiO
2 
NPs promotes cell survival and proliferation 
[221]
.