Характеристики сернистого газа и его производных

Соединение	Формула	Содержание активного сернистого ангидрида, %
Диоксид серы	SO2	100
Сульфит натрия, безводный	Na2SO3	50,8
Сульфит натрия, гептагидрат	Na2SO37H2O	25,4
Гидросульфит натрия	NaHSO3	61,6
Пиросульфит натрия	Na2S2O5	67,4
Сульфит калия	K2SO3	40,6
Гидросульфит калия	KHSO3	53,3
Пиросульфит калия	K2S2O5	57,7
Сульфит кальция	CaSO32H2O	41,0

Проведенная токсиколого-гигиеническая оценка диоксида серы и солей сернистой кислоты позволила отнести сульфиты по их канцерогенному действию на человека в разряд недостаточно изученных. Кроме того, реакция на двуокись серы и ее соли у людей различная. У некоторых возникают тошнота, головные боли, тяжесть в желудке. Существует точка зрения, что у человека для переносимости действия сернистой кислоты имеет значение кислотность желудочного сока. Менее чувствительны те, кто имеет нормальную кис-лотность.

Диоксид серы в организме человека окисляется сульфитоксидазами до сульфата и выделяется с мочой, таким образом, накопления сернистой кислоты не происходит. Кроме того, в организме человека диоксид серы и сульфиты влияют на активность некоторых ферментов обмена веществ, в частности угнетают активность дегидрогеназы, разрушают витамин В₁ (тиамин), но предотвращают окислительное разрушение витамина С.

Учитывая все эти факторы, Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ и Научная комиссия по пищевым добавкам ЕС установили допустимое суточное поступление сернистых соединений (в пересчете на SO₂) – до 0,7 мг на 1 кг массы тела. В РФ диоксид серы и его производные разрешены для применения в пищевой промышленности.

Сернистая кислота и ее соли проявляют антибактериальные свойства, в отношении дрожжей и плесневых грибов их действие более слабое (табл. 8.9). Весьма восприимчивы к действию диоксида серы молочнокислые бактерии.

Таблица 8.9

Действие сернистой кислоты на микроорганизмы (э. Люк, м. Ягер, 2003 г.)

Вид микроорганизмов	Значение рН	Минимальная эффективная концентрация, мг/кг
Бактерии
Pseudomonas fluorescens	6	500
Pseudomonas effuse	6	500
Pseudomonas ovalis	6	1000
Streptococcus aureus	6	800
Lactobacillus casei	6	1000
Lactobacillus arabinosus	6	550
Escherichia coli	6	1000–2000
Aerobacter aerogenes	6	1000
Bacillus subtilis	6	500
Bacillus megatherium	6	500
Bacillus cereus var.mycoides	6	500
Дрожжи
Saccharomyces cerevisiae	4,0	800–1600
Saccharomyces ellipsoideus	2,5–3,5	200–800
Zygosaccharomyces nussbaumii	4,0	2000
Hansenula anomala	5,0	2400
Плесневые грибы
Mucor spec.	2,5–3,5	300–600
Penicillium glaucum	4,5	2800
Penicillium spec.	5,0	1600–4000
Penicillium spec.	2,5–3,5	200–600
Aspergillus niger	4,5	2200

Механизм действия диоксида серы и его производных связывают с блокированием (замедлением) ферментативных реакций у микроорганизмов.

Установлено, что в водном растворе в зависимости от значений рН наряду с SO₂ в равновесии находятся три продукта:

1) недиссоциированная сернистая кислота (H₂SO₃);

2) гидросульфитные ионы HSO;

3) сульфитные ионы SO.

При рН < 1,7 преобладает недиссоциированная сернистая кис-лота; при рН < 5,1 – гидросульфитные ионы; при рН > 5,1 отмечена наибольшая диссоциация сернистой кислоты.

При сочетании растворенного диоксида серы и недиссоциированной сернистой кислоты достигается, по данным немецких ученых, наибольшая антимикробная активность.

Отмечено, что некоторые компоненты пищевых продуктов, в частности карбонильные соединения (сахара, кетоны и др.), могут образовывать комплексы с сернистой кислотой. В этом случае резко снижается или полностью прекращается антимикробное действие оксида серы в отношении дрожжей.

Область применения диоксида серы и его производных, ввиду многофункциональности действия, охватывает несколько отраслей пищевой промышленности.

В виноделии сернистую кислоту применяют на стадии получения сока для замедления роста диких дрожжей, уксуснокислых бактерий и плесневых грибов. Удаляют SO₂ из соков до концентрации 25–100 мг/дм³ нагреванием до 100–110 С и уже далее используют для производства вина.

В количестве 1,5–2,0 г/дм³ SO₂ полностью исключает брожение виноматериалов, но данный прием в настоящее время не используется, так как приводит к высокому содержанию сернистой кислоты в готовом продукте.

Для обеспечения микробиологической устойчивости диоксид серы добавляют также во время и после приготовления вина. Кроме того, в виноделии сернистая кислота в количестве 1–2 % служит для дезинфекции оборудования и тары.

Как промежуточный консервант диоксид серы используют в про-изводстве консервированных продуктов из фруктов и ягод. Его добавляют к сырью или полупродуктам, а затем удаляют в процессе переработки нагреванием или вакуумированием.

Максимальные уровни диоксида серы и солей сернистой кислоты (в пересчете на SO₂) для полуфабрикатов в целях дальнейшей промышленной переработки различны и достаточно велики. Например, для клубники и малины они составляют 2000 мг/кг, а для вишни – 3000 мг/кг.

Поскольку сульфиты являются ингибиторами дегидрогеназ, их применяют для предотвращения потемнения разрезанных овощей и фруктов (например, очищенного картофеля – 20 мг/кг).

Сернистой кислотой обрабатывают целые и дробленые сухофрукты (100–2000 мг/кг), концентраты соков (100–250 мг/дм³), плодоовощных пюре (например, томат-пасту – 400 мг/кг), повидла (50–100 мг/кг).

Нитрит натрия и нитрит калия. С технологических позиций нитриты выполняют функции и консервантов, и фиксаторов окраски. Разрешены к применению в РФ.

Нитриты представляют собой белые или слегка желтоватые гигроскопические кристаллические порошки, хорошо растворимые в воде. Температура плавления нитрита натрия (Е 250) составляет 306 С, нитрита калия (Е 249) – 440 С. В пищевой промышленности в основном используют нитрит натрия. Для безопасности применения и упрощения дозирования он используется в виде посолочных смесей, состоящих из поваренной соли и нитрита натрия, в количестве 0,4–0,5 %.

Для человека нитриты потенциально опасны. Они хорошо всасываются в желудочно-кишечном тракте. Летальная доза при пероральном введении составляет 32 мг на 1 кг массы тела. Нитриты, поступая в кровь, взаимодействуют с гемоглобином, образуя нитрозогемоглобин, трансформирующийся в основном в метгемоглобин и сульфогемоглобин. Вследствие этого снижается кислородная емкость крови и наступает гипоксия. Пороговый уровень нитрит-ионов, приводящий к повышению в крови концентрации метгемоглобина, составляет 0,05 мг на килограмм массы тела.

Наличие в пищевой продукции нитритов не исключает возможности образования N-нитрозосоединений, которые являются сильными канцерогенами. Кроме того, нитриты обладают высокой реакционной способностью, особенно к образованию нитрозаминов, поэтому существует опасность скрытого токсического воздействия нитритов на организм человека. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил для нитритов ДСП на уровне до 0,2 мг на 1 кг массы тела (временно) и не рекомендовал их использовать в производстве детского питания.

Действие нитритов направлено в основном на подавление роста бактериальной микрофлоры (табл. 8.10). На рост и развитие мицелиальных грибов и дрожжей они не влияют.

Таблица 8.10