Пищевые и биологически активные добавки. Учебное пособие-2

ления и застудневания, меньшую химическую устойчивость. В пищевой промышленности агароид находит аналогичное агару применение.

К агару и агароиду по химической природе близок фурцеллеран (датский агар) — полисахарид, получаемый из морской водоросли фурцеллярии. По способности к студнеобразованию он занимает промежуточное положение между агаром и агароидом и применяется при производстве мармелада, желейных конфет, ароматизированных молочных напитков и пудингов. Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам определено ДСП фурцеллерана до 75 мг на 1 кг массы тела.

Хитозан. Это вещество является производным природного целлюлозоподобного биополимера, относящегося к классу полисахаридов, — хитина. Хитин, как и целлюлоза, широко распространен в природе, в частности входит в состав опорных тканей и внешнего скелета ракообразных, насекомых, микроорганизмов. Содержание хитина, например, в панцире краба составляет 25,9%, креветки — до 32,4, а тутового шелкопряда — 44,2%. Нативный хитин может быть в виде α-, β- и γ-форм, которые различаются пространственным расположением цепей молекул и присутствием связанной воды. Самой стабильной и широко распространенной в природе является хитин γ-формы.

Полисахариды микробиологического происхождения. Многие виды микроорганизмов в процессе жизнедеятельности выделяют камеди, состоящие в основном из полисахаридов. К ним относятся ксантан и геллан.

Желатин — это практически единственный гелеобразователь белковой природы, который широко используется в пищевой промышленности. Желатин — белковый продукт, представляющий собой смесь линейных полипептидов с различной молекулярной массой (от 50 000 до 70 000) и их агрегатов с молекулярной массой до 300 тысяч.

Желатин не имеет вкуса и запаха, хорошо растворяется в горячей воде, а при охлаждении водные растворы образуют гели. Физические свойства гелей различны и зависят от концентрации белка, молекулярной массы полипептидных цепей, температуры, присутствия солей и других реагентов. Прочность и жесткость гелей из желатина пропорциональны концентрации белков и увеличиваются с ростом молекулярной массы полипептидов. Максимальная прочность геля проявляется в основном при рН 5–10 или в присутствии сульфата натрия. Желатин чувствителен к гидролизу протеолитическими ферментами. По этой причине его нельзя применять в сочетании с такими продуктами, как ананасы или папайя, содержащими протеазы бромелин и папаин.

41

Для отечественной пищевой промышленности желатин выпускают трех марок (13, 11, 10), различающихся по качеству. Лучшим является желатин марки 13. Наличие в желатине солей тяжелых металлов, посторонних примесей не допускается.

Наиболее интересным свойством желатина является образование термически обратимых гелей. В противоположность полисахаридам преобразование желатина не зависит от рН и не требует присутствия других реагентов, например сахаров, солей или двухвалентных катионов.

В пищевой промышленности желатин используют как загуститель, добавляя его в различные композиции в количестве 1,5–2,2%. В частности, желатин используют для стабилизации структуры мясных и рыбных продуктов. В производстве мороженого применяют 0,2–0,5%-ные растворы желатина для придания гладкости и регулирования размеров кристаллов льда.

Желатин — естественный компонент пищевых продуктов, поэтому ограничений по его применению нет. Однако следует учитывать, что продукты, содержащие желатин, могут иметь посторонний, не свойственный им привкус. Кроме того, они в большей степени подвержены микробиологической порче.

Контрольные вопросы

1.Какова роль загустителей? Какую роль они играют в формировании структуры пищевых продуктов?

2.Как пенообразователи влияют на консистенцию и структуру пищевых продуктов? Назовите способы получения пен.

3.Какова функциональная роль эмульгаторов?

4.Дайте определение понятию «гелеобразователь». В чем отличие натуральных, полусинтетических и синтетических гелеобразователей?

1.4.Пищевые добавки, определяющие вкус

иаромат пищевых продуктов

1.4.1.Подсластители

Внастоящее время описано большое число подслащивающих веществ, однако практическое применение нашли лишь немногие. Среди них можно выделить две группы: природные и синтетические подсластители. Выяснение структуры некоторых природных подслащивающих веществ позволило разработать методы получения их путем синтеза, а не выделения из природного сырья.

42

Природные подслащивающие вещества представлены моно- и олигос-

ахаридами, продуктами гидролиза крахмала и подслащивающими веществами, не относящимися к сахаридам.

Глюкоза относится к группе моносахаридов. Как пищевая добавка глюкоза применяется для подслащивания безалкогольных и прохладительных напитков, некоторых видов кондитерских изделий, жевательной резинки. Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам уровень допустимого суточного потребления глюкозы не установлен.

Фруктоза в свободном состоянии содержится в зеленых частях растений, нектаре цветов, семенах, меде. Фруктоза является подслащивающим веществом для напитков и кондитерских изделий. Организмом фруктоза усваивается быстро, превращаясь в печени в гликоген. Приготовленные из нее сиропы не кристаллизуются. Она очень гигроскопична и является эффективным средством для поддержания требуемой влажности продуктов. Важным свойством фруктозы является способность усиливать вкус и аромат продуктов. Считают, что фруктоза может быть использована для производства диабетических продуктов в количестве 0,5–1,0 г на 1 кг массы тела человека.

Лактоза (молочный сахар) входит в состав молока всех млекопитающих. Степень ее сладости по сравнению с сахарозой составляет 0,16. Используется лактоза в производстве специальных кондитерских изделий детского питания.

Сорбит (Е420) относится к группе многоатомных спиртов. Степень сладости его составляет 0,6 от сладости сахарозы. По сравнению с глюкозой и фруктозой сорбит медленнее всасывается в организме человека, но усваивается практически полностью. В организме сорбит вначале окисляется до фруктозы. Установлено, что употребление сорбита способствует экономии в организме таких витаминов, как тиамин, пиридоксин и биотин. Сорбит используется в диетических плодоовощных консервах, кондитерских изделиях и безалкогольных напитках.

Ксилит (Е967) представляет собой кристаллическое вещество белого цвета. Он быстро усваивается и не оказывает влияния на уровень сахара в крови. Однако при приеме ксилита возможен кратковременный подъем содержания сахара в крови, быстро сменяющийся падением его до нормального уровня. При приеме ксилита в больших количествах — до 50 г/сут и более — может наблюдаться расстройство кишечника, в связи с чем в таких дозах ксилит может рассматриваться и как послабляющее средство.

Степень сладости ксилита по сравнению с сахарозой 0,85–1,2, поэтому он используется при производстве кондитерских изделий для больных сахарным

43

диабетом и ожирением. Содержание ксилита в пищевых продуктах не нормируется, а его добавление должно соответствовать рецептурам.

Применяют ксилит также в производстве диетических плодоовощных консервов, хлебобулочных изделий, безалкогольных газированных напитков. В Финляндии, где организовано производство ксилита из березовой коры, на основании длительных клинических исследований установлено положительное влияние ксилита на состояние зубов. Это обусловило его широкое применение в качестве подслащивающего вещества в жевательной резинке. Достоинством ксилита является и то, что он не ассимилируется большинством видов микроорганизмов. Поэтому продукты с ксилитом не подвергаются микробиологическому разложению.

Маннит (Е421) — подсластитель, представляющий собой бесцветное соединение, хорошо растворимое в воде. Степень сладости маннита по сравнению с сахарозой 0,4. Применение маннита как пищевой добавки разрешено органами здравоохранения всех стран.

Стевиозид — сладкий кристаллический гликозид, выделенный из листьев растения Stevia rebaudiana, родиной которого является Парагвай. Местные жители использовали его листья для подслащивания напитков. Впоследствии это растение стали культивировать в Китае, Японии, Корее. Из 1 кг листьев можно получить 65 г вещества сладкого вкуса.

Стевиозид представляет собой белый кристаллический гигроскопичный порошок температурой плавления 196–198 °С, легко растворимый в воде. При нагревании стевиозид неустойчив. Стевиозид примерно в 300 раз слаще сахарозы. Небольшое его количество вызывает ощущение приятного сладкого вкуса, с повышением его количества ощущение вначале сладкого, затем горького вкуса. Разрешен к применению во всех странах.

Синтетические подслащивающие вещества. Начало изучения синтети-

ческих подслащивающих веществ относится к 1879 году, когда немецкий химик Константин Фальберг случайно обнаружил у сахарина интенсивный сладкий вкус. В 1889 году была описана 4-этоксифенилмочевина. К настоящему времени синтезированы сотни органических соединений интенсивного сладкого вкуса. Необходимость исследований в этой области вызвана, с одной стороны, экономическими проблемами (недостаток сахара и всевозрастающая потребность в нем), с другой — проблемами здравоохранения (увеличивающееся число больных диабетом). Если сахар является пищевым продуктом, то синтетические сладкие вещества представляют собой низкоэнергетические (низкокалорийные) добавки, используемые при приготовлении пищи для больных диа-

44

бетом, создания различных специальных диет, пищевых продуктов из нетрадиционных источников сырья, таких как рыбная мука, морские водоросли и т. д., а кроме того, для фармацевтических и косметических целей.

Синтетические сладкие вещества должны отвечать ряду требований:

-их сенсорные свойства должны проявляться в течение 1–2 сек. для подавления горького и других неприятных вкусовых ощущений, вызываемых лекарственными препаратами;

-они должны быть химически инертными в отношении всех природных и других химических соединений, содержащихся в пищевых продуктах, в которые они добавляются;

-быть термически устойчивыми;

-хорошо растворяться в воде или жирах в зависимости от цели использования;

-быть физиологически безвредными, нетоксичными, обязательно подвергаться биотрансформации и полностью выводиться из организма.

Сахарин (Е954) в 300–550 раз слаще сахарозы. Обычно он используется в виде натриевой соли, которая по сладости в 500 раз превосходит сахарозу. Сахарин как подсластитель имеет определенное преимущество: при концентрации выше 0,035% он оставляет во рту выраженный горький привкус и при дальнейшем повышении концентрации ощущение сладости не возрастает. При варке, особенно кислых блюд, сахарин медленно разлагается.

Сахарин быстро проходит через желудочно-кишечный тракт и до 98% его выводится из организма. Он используется при производстве пищевых продуктов для больных сахарным диабетом — диетических сыров, напитков и жевательной резинки. В России применение сахарина и его солей разрешено.

Цикламаты (Е952) в 30 раз слаще, чем сахароза. Граничная концентрация для раствора цикламата составляет 1%, при более высокой концентрации повышение степени сладости не обнаруживается. Цикламаты стабильны при варке, выпечке, хорошо растворимы в воде. Используются в кондитерской промышленности и при производстве напитков.

Исследования острой и хронической токсичности цикламатов показали, что потенциально токсичны метаболиты цикламатов — циклогексиламины. Они образуются в результате жизнедеятельности бактерий тонкого кишечника, но лишь после того, как кишечная микрофлора претерпевает определенные изменения. Поэтому циклогексиламины появляются лишь после более или менее длительного латентного периода. Однако у некоторых людей могут обнаруживаться немедленные изменения. Это стало причиной запрещения цикламатов в

45

качестве пищевых добавок в США, Японии, Великобритании. Тем не менее цикламаты применяются для подслащивания продуктов примерно в 40 странах мира, в том числе в России.

Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил допустимое суточное поступление кальциевой и натриевой солей цикламата на уровне 0–11 мг на 1 кг массы тела. Однако подчеркивается необходимость дальнейших исследований превращения цикламатов в циклогексиламины в организме.

Аспартам (Е951) — является первым неуглеводным подслащивающим веществом, полученным промышленным способом. Сладость аспартама в 200 раз выше, чем сахарозы.

Высокая температура, например при выпечке или жарении, приводит к разложению аспартама на составляющие аминокислоты и дикетопиперазин и потере сладости. Подобный процесс происходит также в жидких и кислых продуктах, что несколько ограничивает использование аспартама. Оптимальные условия для аспартама, при которых период его полураспада равен 260 сут, — рН = 4,2 и температура 25 °С. Увеличение температуры и сроков хранения, изменение рН приводят к распаду аспартама.

Аспартам обладает способностью усиливать естественные вкус и аромат пищевых продуктов, особенно цитрусовых соков и напитков. Он не вызывает кариеса зубов. Являясь аминокислотой, аспартам полностью метаболизируется организмом. Комплексные гигиенические и токсикологические исследования показали безвредность аспартама для организма человека. Допустимое суточное потребление составляет 40 мг на 1 кг массы тела. Аспартам разрешен к применению практически во всех странах мира.

Природные подсластители и сахаристые крахмалопродукты. К из-

вестным с глубокой древности подслащивающим продуктам относятся мед, соки, солод и плоды растений. Основное сладкое вещество, используемое человеком — сахароза.

Мед — продукт переработки пчелами цветочного нектара медоносных цветов. Мед содержит 75% моно- и дисахаридов, в том числе около 40% фруктозы, 35% глюкозы, 2% сахарозы, 1,2% органических кислот и 5,5% крахмала. Из витаминов в нем присутствуют (мг/100 г): витамины С — 2, В6 — 0,1, фолацин —15 (мкг/100 г), в незначительном количестве — В1, В2, В6; из микроэлементов (мкг/100 г): железо — 800, йод — 2, фтор — 100. Состав, цвет и аромат меда во многом определяются растениями, с которых был получен нектар пчелами. Мед с глубокой древности использовался и в питании, и в качестве ле-

46

карства. Сегодня мед применяется в кондитерской и хлебопекарной промышленностях, при изготовлении напитков, непосредственно в пищу.

Лактоза — дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и галактозы. Используют лактозу в детском питании, для производства специальных кондитерских изделий и в медицине.

Солодовый экстракт — водная вытяжка из ячменного солода, состоящая из моно- и олигосахаридов (глюкозы, фруктозы, мальтозы, сахарозы и др.), белков, минеральных веществ, ферментов. Содержание сахарозы достигает 5%. Используется в кондитерской промышленности, при производстве продуктов детского питания.

Сахаристые крахмалопродукты используют в пищевой промышленности для придания продуктам сладкого вкуса. Их получают путем гидролиза крахмала (частичного или полного), иногда с последующей модификацией отдельных компонентов гидролиза. К продуктам частичного гидролиза относят крахмальные патоки (низкоосахаренная, карамельная, высокоосахаренная, мальтозная, глюкозно-мальтозная), а также мальтодекстрины. Продукты полного гидролиза крахмала с возможной их модификацией — это моногидратная и ангидридная глюкоза, фруктоза, глюкозные, глюкозно-фруктозные сиропы с различным содержанием фруктозы. Все большее распространение получают сахаристые продукты, вырабатываемые непосредственно из зернового сырья без выделения крахмала (зерновые сиропы, сладкие углеводные добавки).

Значительный рост производства сахаристых крахмалопродуктов, особенно глюкозно-фруктозных сиропов, связан с их сладким вкусом, хорошей усвояемостью и экономической выгодой. Следует также помнить, что в пищевых продуктах они одновременно выполняют функции структурообразователей, наполнителей, источников сухих веществ, а многие являются и консервантами.

Смешанные подслащивающие вещества. Заменить сахарозу будет очень трудно, так как ее вкус считается естественно сладким, а все остальные подслащивающие вещества имеют сладость искусственную, неприродную.

Для регулирования вкуса подслащивающих веществ применяют смеси, которые отличаются рядом свойств:

-синергизмом действия двух или нескольких применяемых в смеси веществ;

-изменением вкуса при добавлении органических и минеральных веществ, обладающих определенными вкусовыми свойствами;

-усилением вкуса за счет различных добавок.

47

Многие смеси подслащивающих веществ готовят с применением сахарина. При этом его горечь перекрывается, а сладкий вкус усиливается в отдельных случаях за счет других веществ — фруктозы, гидролизатов крахмала, лактозы, D-галактозы, глицина, глутаминовой кислоты, солей лимонной кислоты, хлорида натрия и кальция, сульфата магния, цикламатов и т. д.

В качестве так называемых объемных наполнителей применяют соли органических кислот или гидраты.

Высокий коэффициент сладости смесей позволяет применять их при производстве дешевых низкокалорийных диетических продуктов, полностью или частично лишенных легкоусвояемых углеводов.

1.4.2. Усилители вкуса и запаха

Эти вещества при добавлении в пищевые продукты усиливают их природный вкус, а также восстанавливают, «освежают», «оживляют» эти свойства, ослабленные в процессе хранения продукта или кулинарной обработки. Такими веществами являются производные глутаминовой, гуаниловой, инозиновой кислот, рибонуклеотиды и производные мальтола. Вносят их в продукты питания на стадии технологического процесса или непосредственно в пищу перед ее употреблением.

Искусственные усилители вкуса и запаха. В Российской Федерации разрешены к применению 22 таких соединения (табл. 12).

Таблица 12

Усилители вкуса и аромата, разрешенные к применению в Российской Федерации

48

Глутаминовую кислоту (Е620) и ее соли (Е621–Е625) добавляют в готовые блюда, кулинарные изделия, концентраты и консервы. Соли глутаминовой кислоты усиливают вкусовое восприятие, влияя стимулирующим образом на окончания вкусовых нервов и вызывая при этом «ощущение удовлетворения». Это свойство получило название глутаминового эффекта. В наибольшей степени глутаматы усиливают горький и соленый вкус, сладкий усиливается в наименьшей степени.

Глутаминовый эффект проявляется также в свежесобранных фруктах и овощах, свежем мясе и ряде других продуктов. Снижение содержания глутаминовой кислоты и ее производных при хранении свежих продуктов, в процессе их переработки, в том числе кулинарного приготовления, сказывается на вкусе и аромате. Дополнительное внесение глутаминовой кислоты и особенно ее натриевой соли частично восстанавливает этот вкус. Оптимальное влияние глутаминовой кислоты и ее солей проявляется в слабо-кислой среде (рН 5–6,5), при дальнейшем снижении рН глутаминовый эффект исчезает. Производные глутаминовой кислоты оказывают консервирующее действие, замедляя окисление жиров в мясных продуктах и маргаринах.

Суточное потребление глутаминовой кислоты и ее солей — 1,5 г, максимальный уровень в продуктах питания — 10 мг/кг.

В продуктах детского питания применение глутаминовой кислоты недопустимо. В России разрешено применение глутаминовой кислоты и глутамата натрия, в странах Европы помимо этих также разрешено применение глутамата калия и магния.

Гуаниловая кислота (Е626) и ее соли оказывают значительно более сильное (в 200–250 раз) вкусовое влияние, чем производные глутаминовой кислоты. Эти вещества добавляют при производстве консервов, приправ и пряностей.

Инозиновая кислота (Е630) и ее соли обладают более сильным вкусовым эффектом, чем соли глутаминовой кислоты. Эти вещества усиливают и модифицируют вкус и аромат. Действие солей напоминает эффект экстрактивных веществ продуктов, полученных из животного сырья.

К классу усилителей вкуса и аромата следует отнести ароматические и душистые вещества, которые применяются в пищевой промышленности и кулинарии для придания продукту специфического аромата. С этой целью используют натуральные экстракты и настои, плодово-ягодные соки (в том числе концентрированные), сиропы, пряности, а также ароматические пищевые эссенции. Существует большое многообразие ароматических веществ, которые можно распределить на три категории:

49

-экстракты из растений и животных;

-эфирные масла растительного происхождения;

-химические соединения, полученные из природных источников или синтетическим путем.

Особое внимание должно быть уделено чистоте препаратов первой категории. Это требование особенно важно при изготовлении ароматизаторов, которые представляют собой смеси соединений, получаемых экстрагированием и перегонкой. Главную группу экстрактов составляют эфирные масла. Именно на базе натуральных эфирных масел со второй половины XIX века начала развиваться промышленность синтетических ароматизаторов. Из эфирных и синтетических ароматических масел составляются эссенции и композиции для придания определенного запаха пищевым продуктам. Некоторые эфирные масла — такие как горчичное, горько-миндальное с примесью продуктов гидролиза — цианистых соединений, эфирное масло американского цитварника и в меньшей степени полыни — являются даже ядовитыми. Среди синтетических ароматических веществ ядовиты нитробензол (запах горького миндаля), фосген (запах яблок) и др.

В пищевой промышленности применяется около 65 видов эфирных масел. Содержание и состав ароматообразующих веществ изменяются по мере созревания растений, в ходе ферментативных и тепловых процессов, особенно после разрушения плодов и ягод, при обработке кофе, ферментации чая, созревании сыров, выпечке хлеба и т. д. В то же время при хранении на отдельных технологических стадиях происходит частичная потеря аромата и вкуса. Все это приводит к необходимости вносить в пищевые продукты ароматизаторы. Продуктами, в которых наиболее часто используются ароматизаторы, являются кондитерские изделия (в том числе мучные), безалкогольные напитки, мороженое, ликеро-водочные изделия, сухие кисели, маргарин, сиропы, жевательная

резинка, молочные продукты, пудинги, мясо и мясопродукты.

В настоящие время пищевые ароматизаторы подразделяют на натуральные, идентичные натуральным и искусственные (синтетические).

Натуральные ароматизаторы включают только натуральные компоненты, то есть соединения или их смеси, выделенные из натурального сырья с применением физических или биотехнологических методов.

Ароматизаторы, идентичные натуральным, содержат в своем составе как минимум один компонент, идентичный натуральному, но полученный искусственным (синтетическим) путем, и могут содержать также натуральные компоненты.

50