Пищевые и биологически активные добавки. Учебное пособие-2

Желтые красители. Источниками получения желтых красителей являются морковь, томаты, календула, отходы чайного производства, куркума, шафран.

Каротиноиды — это растительные красно-желтые пигменты, обеспечивающие окраску ряда овощей, фруктов, жиров, яичного желтка и других продуктов. Они нерастворимы в воде и растворимы в жирах и органических растворителях. Примером таких соединений является β-каротин (от лат. carota — морковь).

β-каротин Е160a(i) получают синтетическим (в том числе микробиологическим) путем или выделяют из природных источников, например из криля, в смеси с другими каротиноидами. β-каротин является не только красителем, но и провитамином А, антиоксидантом, эффективным профилактическим средством против онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, защищает от воздействия радиации. Он применяется для окрашивания и витаминизации маргаринов, майонезов, кондитерских и хлебобулочных изделий, безалкогольных напитков.

Ликопин (Е160d) используют для окраски маргаринов, неароматизированных сыров, сухих завтраков из зерна, сливочного масла.

Большую группу составляют производные каротиноидов: флавоксантин (Е161а), лютеин (Е161b), криптоксантин (Е161с), рубиксантин (Е161d), виолаксантин (Е161е), родоксантин (Е161f), кантаксантин (Е161g).

Для окраски маргарина, сливочного масла, майонеза, рыбных изделий, искусственной икры и некоторых других продуктов применяют каротиноиды,

11

выделенные из моркови (α-, β-, γ-каротины), плодов шиповника, перца, а также полученные микробиологическим или синтетическим путем.

Зеленые красители. Источником получения зеленых красителей являются листья и ботва растений, богатых хлорофиллом, — крапивы, шпината, моркови, тригонеллы или донника и др.

Хлорофилл (E140) находит применение как пищевая добавка, однако при хранении в этанольном растворе, особенно в кислой среде, неустойчив, приобретает грязно-коричнево-зеленый оттенок и не может использоваться как натуральный краситель. Нерастворимость нативного хлорофилла в воде также ограничивает его применение в качестве натурального пищевого красителя.

Производное хлорофилла — хлорофиллин (E141) медный комплекс (тринатриевая соль) получил распространение в качестве пищевого красителя. В отличие от нативного хлорофилла, медный комплекс устойчив в кислой среде, сохраняет изумрудно-зеленый цвет при длительном хранении и растворим в воде и водно-спиртовых растворах. Широко рекламируется применение хлорофилла в качестве БАД, для восстановления уровня гемоглобина.

Красные красители. Источником для получения красных красителей служит растительное сырье, содержащее антоцианы (Е163). Богаты антоцианами такие растения, как, например, черника, клюква, малина, ежевика, черная смородина, вишня, баклажаны, черный рис, виноград, мускатный виноград, красная капуста. В медицине широко применяются антоцианы черники (в составе экстракта черники). Основной недостаток этих красителей — изменение окраски с изменением рН среды.

Характер окраски природных антоцианов зависит от многих факторов: химического строения, рН среды, способности образовывать комплексы с металлами и адсорбироваться на полисахаридах, температуры, воздействия света. Наиболее устойчивую красную окраску антоцианы имеют при рН = 1,5–2; при рН = 3,4–5 окраска становится красно-пурпурной. В щелочной среде при рН = 6,7–8 окраска становится синей, сине-зеленой, при рН = 9 — зеленой. При повышении рН до 10 окраска меняется на желтую. Окраска меняется и при образовании комплексов с различными металлами: соли магния и кальция имеют синюю окраску, калия — красно-пурпурную.

Кармин — красный краситель, получаемый из карминовой кислоты, производимой самками насекомых кошенили. Кармин зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е120. С древнейших времен в Армении кармин использовался для окрашивания тканей и пряжи, из которой ткали ковры, как ворсовые, так и безворсовые, а также этой краской писались миниатюры древних пергамен-

12

тов. В промышленности применяется в качестве пищевой добавки (как краситель) и как парфюмерный пигмент. Кармин получают из массы измельченных жуков, которых выращивают в Перу и на Канарских островах.

Кармина экстракт, жидкий — для всех видов колбасных изделий с небольшой заменой мясного сырья, а также для инъекций цельномышечных деликатесов.

Кармина экстракт, порошок — универсален для всех видов колбасных изделий, в том числе с использованием растительных белков. Идеален для вареных колбас, сосисок и сарделек, мясных консервов.

Область применения красителя кармина: мясоперерабатывающая промышленность, молочная, кондитерская, рыбоперерабатывающая промышленности, алкогольные и безалкогольные напитки.

Карминовая кислота (кармин) является пигментом, получаемым из тела самок насекомых Coccus cacti или Dactylopius coccus, а также из их яиц. Для изготовления одного килограмма кармина требуется огромное количество насекомых. Насекомых собирают в период, предшествующий откладке яиц. В это время они приобретают красную окраску. Оболочки насекомых сушат, обрабатывают растворителем, а оставшиеся части фильтруют.

Ввиду трудоемкости изготовления по своей стоимости кармин дороже, чем другие красители, но он обладает глубоким пурпурно-красным цветом.

Окраска карминовой кислоты зависит от кислотности среды: при pH = 3 (кислая среда) — цвет оранжевый, красный — при нейтральном pH = 5,5 и пурпурный — при pH = 7. Карминовая кислота образует комплексы с катионами металлов, например алюминия, в результате чего получаются пигменты красные бриллиантовые. Некоторые люди страдают опасной аллергической реакцией на эти ингредиенты. У них может произойти анафилактический шок, который способен привести к коме.

Коричневые и черные красители. Для окрашивания алкогольных и безалкогольных напитков используют сахарный колер, карамель (Е150).

Карамель — кондитерское изделие или ингредиент такого изделия, получаемый нагреванием сахара или увариванием сахарного раствора с крахмальной патокой или инвертным сиропом. Представляет собой пластичную или твердую массу (в зависимости от температуры нагревания) различных оттенков желтого и коричневого цветов (без дополнительного окрашивания), содержит сахарозу, мальтозу и глюкозу. Карамельная масса, в отличие от сахара, являющегося кристаллическим веществом, аморфна. Переход из аморфного состояния в кристаллическое тормозится в результате использования антикристалли-

13

заторов. В качестве антикристаллизаторов обычно используют патоку или инвертный сироп. В карамельном производстве принято добавлять на 100 массовых частей сахара 50 массовых частей патоки. Карамель, приготовленная на инвертном сиропе, обладает большей гигроскопичностью вследствие значительно большого содержания фруктозы — наиболее гигроскопичного сахара.

Взависимости от технологии получения различают сахарный колер I простой (Е150а); сахарный колер II, полученный по щелочно-сульфитной технологии (Е150Ь); сахарный колер III, полученный по аммиачной технологии (Е150с); сахарный колер IV, полученный по аммиачно-сульфитной технологии

(Е150d).

Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил норму временного ДСП для карамельного красителя, полученного с применением сульфата аммония, равную 150 мг на 1 кг массы тела.

ВРоссии применяется только сахарный колер I простой («жженый сахар») при производстве кондитерских изделий, ликеро-водочных и безалкогольных напитков без ограничений.

Для окрашивания икры белковой зернистой разработан способ получения черного пищевого красителя из сухого чая, грубого чайного листа и чайной пыли. Острая и хроническая токсичность у этого красителя отсутствует.

1.1.2. Синтетические красители

Синтетические пищевые красители — это органические соединения, не встречающиеся в природе, то есть искусственные. Они обладают значительными технологическими преимуществами по сравнению с натуральными, поскольку менее чувствительны к условиям технологической переработки и хранения, а также дают яркие, легко воспроизводимые цвета. В России применение синтетических красителей для пищевых продуктов ограничено. Из всех синтетических пищевых красителей разрешены только индигокармин и тартразин. В то же время в ряде зарубежных стран используют и другие красители, например амарант.

Тартразин (Е102) — синтетический азокраситель. Тартразин в ряде европейских стран был запрещен к использованию в качестве пищевого красителя, но запрет был снят директивой ЕС. Например, в Норвегии c 1978 года были запрещены практически все пищевые красители, но под давлением ЕС тартразин и ряд других красителей были разрешены к применению в пищевой промыш-

14

ленности с обязательным указанием на упаковке наличия в продукте. Тартразин растворим в воде. Для хранения используется стеклянная или эмалированная химическая посуда с темными стенками. Тартразин применяется в пищевой промышленности для подкрашивания кондитерских изделий и напитков. Например, для придания зеленого цвета газированному напитку «Тархун» тартразин смешивают с синим красителем E133.

В 1986 году Международный совет по информации о пищевых продуктах при Управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (США) сделал вывод, что тартразин может вызывать нежелательные аллергические реакции в виде появления сыпи не более чем у одного из 10 тысяч человек. Он был разрешен к использованию в строго ограниченном количестве. Исследование ученых в Университете Саутгемптона показало повышенный уровень гиперактивности у детей, принимающих в пищу некоторые пищевые красители, среди которых есть и тартразин.

1.1.3. Неорганические минеральные красители

Неорганические минеральные красители нашли применение в окраске поверхности драже и других кондитерских изделий. К таким красителям относятся диоксид титана, оксиды железа, алюминий, серебро и золото.

Диоксид титана (Е171) используется в ряде стран в качестве белого красителя. Это вещество легко выводится из организма. В России использование диоксида титана в пищевой промышленности запрещено, но он находит применение в косметических изделиях, а также при производстве пластмасс и полимерных упаковочных материалов, разрешенных для контакта с пищевыми продуктами.

Оксиды железа (Е172) применяют в качестве красного, желтого и черного красителей. Различают оксиды железа черный (Е172i), красный (Е172ii) и желтый (Е172iii). В нашей стране оксиды железа используются крайне ограниченно, в основном при производстве искусственной икры, так как благодаря взаимодействию с таннином — составным компонентом чая — они придают готовому продукту черный цвет. В других странах оксиды железа используют для окрашивания поверхности кондитерских изделий.

Алюминий (Е173), серебро (Е174), золото (Е175) используются для подкрашивания поверхности и декорирования некоторых кондитерских изделий.

15

1.1.4.Вещества, способствующие сохранению окраски

Впищевой промышленности применяют соединения, изменяющие окраску продукта в результате взаимодействия с компонентами сырья и готовых изделий. Это отбеливающие вещества — добавки, которые предотвращают разрушение одних природных пигментов и разрушают другие пигменты или окрашенные соединения, образующиеся при получении пищевых продуктов, и являются нежелательными. Иногда эти цветокорректирующие добавки оказы-

вают сопутствующие эффекты. Например, диоксид серы SO2 (Е220), растворы

H2SO3 и ее солей — Na2SO3, NaHSO3, Ca(HSO3)2 (Е221, Е222, Е227) оказывают отбеливающее и консервирующее действие, тормозят ферментативное потемнение свежих овощей, картофеля, фруктов, а также замедляют образование ме-

ланоидинов. В то же время диоксид серы разрушает витамин В1, дисульфидные мостики в белках, что может вызвать нежелательные последствия.

Азотистокислый натрий (Е250), нитрат натрия (Е251) и нитрат калия (Е252) применяют при обработке (посоле) мяса и мясных продуктов для сохранения красного цвета.

Нитриты, вступая в реакцию с пигментами мяса (миоглобином), образуют вещество красного цвета — нитрозогемоглобин, переходящий при тепловой обработке в гемохромоген, который и придает изделиям стойкий красный цвет.

Впроцессе хранения продуктов нитриты претерпевают химические превращения. При нагревании и хранении консервированных мясных продуктов содержание нитритов постоянно уменьшается. Примерно 1/3 нитритов, введенных в мясные продукты, реагирует с миоглобином и актомиозином, остальное количество, по некоторым данным, взаимодействует с гидроксильными, сульфгидрильными и аминогруппами, превращаясь в оксиды азота (гидроксиламин) и аммиак.

Часть нитритов и нитратов метаболизируется микрофлорой желудочнокишечного тракта, а остальное их количество всасывается. Нитриты, поступая в кровь, взаимодействуют с гемоглобином, окисляя двухвалентное железо с образованием нитрозогемоглобина, трансформирующегося в метгемоглобин и частично в сульфгемоглобин.

Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил подпороговую дозу нитритов ниже 100 мг на 1 кг массы тела в сутки. На этом основании с учетом коэффициента запаса 100 была принята величина ДСП, равная 0,4 мг на 1 кг массы тела (для детей грудного возраста эта величина была снижена до 0,2 мг нитрита натрия на 1 кг массы тела).

16

Нитраты не являются метгемоглобинообразователями и сами по себе не обладают выраженной токсичностью. Однако при определенных условиях, зависящих большей частью от микрофлоры пищевых продуктов и желудочнокишечного тракта (особенно при диспепсиях у детей), часть нитратов может восстанавливаться до более токсичных нитритов, что служит главной причиной острой интоксикации — нитратно-нитритной метгемоглобинемии. Поэтому, считая дозу 500 мг на 1 кг массы тела подпороговой и коэффициент запаса 100, эксперты ФАО/ВОЗ приняли ДСП для нитратов 5 мг на 1 кг массы тела.

Нитраты и нитриты в смеси с поваренной солью (посольная смесь) обладают консервирующим действием. По совокупности показаний применение нитритов вызывает возражения у медиков и требует особого внимания с позиции гигиенической регламентации.

Бромноватокислый калий, или бромат калия (Е924а), используется в качестве отбеливателя муки. Введенный в небольших количествах в муку, бромат калия увеличивает пористость и эластичность мякиша, делает его более белым. В процессе выпечки бромат калия превращается в бромид калия, безвредный для организма человека.

Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил, что безусловно допустимой дозой бромида для обработки муки, употребляемой человеком, является 0–20 мг и условно допустимой для специальных целей, например для некоторых сортов бисквитов, — 20–75 мг на 1 кг массы тела. В нашей стране пищевая добавка Е924а разрешена для отбеливания муки в концентрации до 40 мг/кг.

Во многих странах широко используют в качестве отбеливателей муки диоксид хлора, оксиды азота, пероксиды бензоата и ацетона, диамид угольной кислоты, пероксид кальция, цистеин, являющиеся активными окислителями.

В связи с тем, что отбеливатели муки влияют на ее качество и могут быть причиной снижения пищевой ценности, показатель ДСП для этой группы веществ заменен на допустимую концентрацию в продукте — муке.

Контрольные вопросы

1.Приведите классификацию пищевых добавок с различными технологическими функциями. Расскажите о рациональной системе цифровой кодификации пищевых добавок с литерой «Е».

2.Что понимают под гигиенической регламентацией пищевых добавок в продуктах питания?

17

3.Назовите главные условия, выполнение которых обеспечивает безопасность применения пищевых добавок.

4.Дайте классификацию пищевым красителям. Чем объясняется повышенное внимание потребителей и технологов к окраске продуктов питания?

5.Назовите основные натуральные красители. Что представляют собой каротиноиды, хлорофиллы, энокрасители? Какие другие представители натуральных красителей вам известны?

6.Приведите примеры синтетических красителей. Назовите их особенности по сравнению с натуральными красителями.

7.Дайте определение понятию «цветорегулирующие материалы». Перечислите известных вам представителей этой группы соединений.

1.2.Пищевые добавки, замедляющие микробную

иокислительную порчу пищевого сырья

иготовых продуктов

1.2.1. Консерванты

Консервант — пищевая добавка, предназначенная для защиты пищевых продуктов от микробиологической порчи и увеличения сроков хранения или годности. В перечне ЕС консерванты обозначены номерами от Е200 до Е290. Консерванты начали использоваться людьми еще в древнем мире. Одной из целей консервации было длительное хранение пищевых продуктов. Наиболее используемыми консервантами в древнем мире были поваренная соль, мед, вино, позже — винный уксус и этиловый спирт. Роль эффективных консервантов выполняли пряности и приправы, а позже — выделенные из них эфирные масла, некоторые смолы, продукты перегонки нефти.

ВXIX–XX веках химические консерванты природного и синтетического происхождения получили очень широкое применение в пищевой и парфюмер- но-косметической промышленностях. Вначале использовали сернистую, салициловую, сорбиновую, бензойную кислоты и их соли.

С открытием антибиотиков некоторое время их рассматривали как перспективные консерванты, но из-за большого количества нежелательных побочных эффектов такое консервирование не нашло широкого применения.

Внастоящее время с целью оптимизации положительного действия консервантов для каждой группы продуктов разработаны специальные сбалансированные смеси консервантов, обеспечивающие универсальное применение.

18

Употребление в пищу продуктов, атакованных микроорганизмами, опасно для здоровья, а в ряде случаев — и для жизни человека. Во-первых, многие микроорганизмы в процессе своего развития продуцируют токсины, которые накапливаются в продуктах и, поступая в организм человека, могут вызывать отравления, иногда с летальным исходом. Во-вторых, сами живые микроорганизмы, поступая с пищей в достаточно больших количествах, могут инициировать инфекционный процесс. Пищевые токсикоинфекции и микотоксикозы представляют собой очень серьезную проблему, постоянно находящуюся в центре внимания как органов здравоохранения всех стран, так и многих международных организаций.

Консерванты, как и все пищевые добавки, должны удовлетворять определенным стандартам качества. Поэтому большинство современных постановлений о разрешении к применению того или иного консерванта включают и требования к его чистоте. В основном они ограничивают содержание тяжелых металлов и специфических примесей, которые могут появиться при синтезе консерванта.

Эффективность конкретного консерванта неодинакова в отношении плесневых грибов, дрожжей и бактерий, то есть он не может быть направлен против всего спектра возможных возбудителей порчи пищевых продуктов. Большинство консервантов, находящих практическое применение, действуют в первую очередь против дрожжей и плесневых грибов. Некоторые консерванты малоэффективны против определенных бактерий, так как в области оптимальных для бактерий значений рН (часто это нейтральная среда) они слабо проявляют свое действие. Впрочем, такие бактерии не развиваются в средах с рН, благоприятным для применения консервантов.

Эффективность консервантов зависит от состава и физико-химических свойств консервируемого пищевого продукта. На нее могут влиять вещества, изменяющие рН или активность воды, либо селективно адсорбирующие консерванты, а также природные составляющие продукта, которые сами проявляют антимикробное действие.

Некоторые консерванты могут взаимодействовать с компонентами пищевых продуктов. При этом они частично или полностью теряют свою активность. Если предполагаются реакции такого рода, то для компенсации, как правило, используют более высокие дозы консерванта. Примером может служить диоксид серы, который реагирует с альдегидами и глюкозой. В вине эта реакция нежелательна, потому что ведет к связыванию важного побочного продукта брожения — ацетальдегида. Нитриты тоже могут реагировать с составляющи-

19

ми пищевых продуктов. В частности, из нитритов и аминов могут образовываться канцерогенные нитрозамины. Более подробные сведения о возможных взаимодействиях с компонентами пищевых продуктов приводятся ниже при описании отдельных консервантов.

Как правило, пищевые консерванты химически стабильны, и можно не опасаться их разложения в пищевых продуктах в течение допустимых сроков хранения. Среди неорганических консервантов исключение составляют нитриты, сульфиты, пероксид водорода и озон, среди органических — пирокарбонаты и антибиотики.

Для некоторых из этих веществ разложение необходимо, так как на нем основано их действие. Например, пероксид водорода уничтожает микробов посредством выделяемого кислорода. Для других консервантов, например диметилпирокарбоната, разложение нежелательно, так как приводит в конце концов к их исчезновению из продукта.

Некоторые консерванты могут разлагаться микроорганизмами. Это относится прежде всего к органическим соединениям, которые служат для ряда микроорганизмов источником углерода. Так, метилпарабен разлагается бактериями вида Pseudomonas aeruginosa, а сорбиновая кислота — грибами рода Penicillium и др. Разложение наблюдается не только когда консервант не действует против данного микроба, но и если имеется значительное несоответствие между концентрацией эффективного консерванта и обсемененностью субстрата (например, в случае сильно загрязненного пищевого продукта или при уже начавшейся микробиологической порче). Поэтому нельзя сохранить пищевые продукты с помощью консервантов и возвратить им «свежесть», если порча уже началась. Потребитель пищевых продуктов с консервантами, способными к микробиологическому разложению, должен иметь гарантию, что для выработки этих продуктов было использовано микробиологически чистое сырье. Список разрешенных к применению консервантов в РФ представлен в табл. 4.

Пищевые продукты нельзя защищать от порчи любыми веществами, проявляющими консервирующее действие. При выборе консерванта для конкретного случая необходимо соблюдать определенные требования. Консервант не должен: вызывать опасений с точки зрения физиологии; порождать токсикологические и экологические проблемы в процессе производства, переработки и использования; вызывать привыкание; реагировать с компонентами пищевого продукта или реагировать только тогда, когда антимикробное действие больше не требуется; взаимодействовать с материалом упаковки и адсорбироваться им.

20