Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология отрасли формирование цвета, вкуса и запаха пищевых продуктов из растительного сырья (теория и практика). Учебное пособие
.pdf
11
Очень сильно изменяется цвет при консервировании овощей и фруктов. Это связано, как правило, с превращением хлорофиллов в феофитин или с изменением цвета антоциановых
красителей в результате изменения рН среды или образования
комплексов с металлами. Иногда красители используют для
фальсификации продуктов.
Для окраски пищевых продуктов применяют натуральные
(природные) и синтетические красители: органические и неорганические (минеральные). Натуральные (природные) красители –
красящие вещества, выделенные физическими способами из растительных и животных источников. Иногда их подвергают химической модификации для улучшения технологических и потребительских свойств. Ряд красителей получают не только их выделением из природного сырья, но и синтетически. Так,
β-каротин, выделенный из моркови, по своему химическому
строению соответствует β-каротину, полученному микробиологическим или химическим путем. При этом натуральный в-
каротин существенно дороже и поэтому редко используется в
пищевой промышленности как краситель. Пищевые красители,
разрешенные в Российской Федерации, представлены в ТР ТС
029/2012 «Пищевые добавки, ароматизаторы и технологические
вспомогательные средства, разрешенные к применению в РФ».
В качестве сырья для натуральных пищевых красителей
выбирают ягоды, цветы, листья, корнеплоды, в том числе в виде
отходов переработки растительного сырья на консервных и винодельческих заводах.
К пищевым красителям не относятся: пищевые продукты
(плоды, ягоды и т. п.), включая сушеные или концентрированные;
пряности и специи, используемые в процессе изготовления сложных пищевых продуктов из-за их вкусоароматических или пищевых свойств, обладающие вторичным красящим эффектом (фруктовые и овощные соки или пюре, кофе, какао, шафран, паприка и
др.); красители, применяемые для окрашивания несъедобных наружных частей пищевых продуктов (несъедобные оболочки для
сыров, колбас и др.).
12
По химической природе красящие вещества растительного
происхождения чаще всего относятся к флавоноидам (антоцианы,
флавоны, флавонолы) и каротиноидам.
Антоцианы (Е163) могут окрашивать продукты в самые
разнообразные цвета – розовый, красный, синий, фиолетовый.
Они являются гликозидами, содержащими в качестве агликонаантоцианидина гидрокси- и метоксизамещенные соли флавилия
(2-фенилхлороменилия). У некоторых антоцианов гидроксильные
группы ацетилированы. Антоцианы являются водорастворимыми
соединениями, широко распространенными в вакуолях клеток
фруктов, овощей и цветочных лепестков, корней, листьев, стеблей и прицветников растений. Известные растительные источники антоцианов включают:
- овощи, такие как краснокочанная капуста, фиолетовый
сладкий картофель, красный картофель, синий картофель, красный редис, черная морковь, фиолетовая морковь, фиолетовая кукуруза, красная кукуруза, красный лук, фиолетовая брокколи,
красная брокколи, фиолетовая цветная капуста, ревень, черная
фасоль, красный листовой салат, черный рис и баклажаны;
- фрукты, такие как клубника, малина, клюква, брусника,
красный виноград, яблоко, черная смородина, красная смородина, вишня, голубика, бузина, черника, водяника, ежевика, черноплодная рябина, крыжовник, асаи, нектарин, персик, слива,
апельсин-королек и синий помидор;
- цветочные лепестки, например, ипомеи плющевидной
«Небесно голубая», розы « Беттер Тайм».
Антоциансодержащие соки и экстракты таких раститель-
ных материалов применяют в качестве натуральных пищевых
красителей и для получения красящих композиций, в частности,
натуральных красящих композиций красного, фиолетового и синего тона. Каждый источник антоцианов содержит различные
количества разнообразных отдельных видов антоцианов, от 15 до
30 структурно отличающихся молекул антоцианов, являющихся
характерными для данного растительного источника.
Характер окраски природных антоцианов зависит от многих факторов: строения, кислотности среды, образования комплексов с металлами, способности адсорбироваться на полисаха-
13
ридах, температуры и света. Основной недостаток антоциановых
красителей – изменение окраски пигментов при изменении кислотности раствора. Представители данного класса красителей
водорастворимы, обладают бактерицидной активностью, но изменяют цветовые характеристики (окраску) при изменении кислотности экстрактов (рН среды). Антоциансодержащие соки и
экстракты обычно обладают красным тоном при низком рН, и тон
изменяется до фиолетового при увеличении рН. Только некоторые соки и экстракты обладают синим тоном при дальнейшем
увеличении рН. Наиболее устойчивую красную окраску антоцианы имеют в кислой среде при рН 1,5-2,0; при рН 3,4-5,0 окраска
становится красно-пурпурной или пурпурной. В щелочной среде
происходит изменение окраски, при рН 6,7-8,0 она становится
синей, сине-зеленой, а при рН 9 – зеленой, которая при повышении рН до 10 меняется на желтую. Окраска этих красителей меняется и при образовании комплексов с различными металлами.
Соли магния и кальция имеют синюю окраску, калия – краснопурпурную. Увеличение метильных групп в молекуле антоцианов
изменяет окраску в сторону красных оттенков .
Изменение цвета антоциансодержащих соков и экстрактов,
возникающее в результате изменений рН, связано с образованием
многочисленных вторичных структур антоцианов, которые могут
находиться в равновесии с первичной структурой флавилиумкатиона в водном растворе. При изменении рН изменяются относительные количества различных равновесных структур. При определенном значении рН могут преобладать одна или более
структурных форм, в то время как другие присутствуют в незначительных количествах или отсутствуют. Например, при очень
низких значениях рН преобладает форма флавилиум-катиона. По
мере увеличения рН молекулы в форме флавилиум-катиона могут
депротонироваться и переходить в форму карбинольного псевдооснования, которая затем может превращаться в результате потери молекулы воды и протона в нейтральные и ионизированные
хиноидные основные формы соответственно, и далее в форму
халкона. Эти преобразования уменьшают количество молекул в
форме флавилиум-катиона и увеличивают количество молекул в
других равновесных формах в разной степени. Таким образом,
14
различные равновесные структуры существуют в различных относительных количествах при более высоком значении рН по
сравнению с низким значением рН. Каждая структурная форма
антоциана может по-разному поглощать свет, приводя к различному воспринимаемому цвету, включая отсутствие цвета. Таким
образом, при изменении рН раствора изменение относительных
количеств различных структурных форм может привести к изменениям цвета раствора. Соки и экстракты могут содержать антоцианы, а также многие другие встречающиеся в природе соединения, включающие органические кислоты, углеводы, фенольные
кислоты и их сложные эфиры, флавоноиды, ионы металлов, витамины. Соки или экстракты из овощей, фруктов и цветочных
лепестков могут включать обработанные соки и экстракты, в том
числе, например, восстановленные соки и экстракты, дезодорированные соки и экстракты, и соки и экстракты, подвергнутые другим процессам обработки для удаления конкретных соединений
или соединений более общих классов.
Флавилиум-катионовые и хиноидные основные структуры
содержат сопряженные связи, соединяющие все три кольца молекул антоцианов. Пространственные делокализованные пи-связи
позволяют флавилиум-катиону и хиноидному основанию поглощать видимый свет, приводя к воспринимаемому красному тону
флавилиум-катиона при низком значении рН и фиолетовому или
синему тону ионизированного хиноидного основания при более
высоком значении рН. В противоположность, структуры карбинольного псевдооснования и халкона не имеют делокализованных связей, соединяющих все три кольца, и являются бесцветными или слегка желтыми.
Характер замещения в антоцианах также влияет на цвет.
Например, обычно наблюдается, что тон меняется с розового на
фиолетовый, когда атомы водорода замещены гидроксильными
группами. Аналогично количество гликозильных (сахаридных)
групп и количество и тип ацильных групп, как наблюдается,
влияют на цвет. Однако эти эффекты не очень хорошо понятны.
Кроме того, межмолекулярные и внутримолекулярные
взаимодействия также оказывают влияние на цвет антоцианов.
Один и тот же антоциан может давать различные тона в зависи-
15
мости от других присутствующих молекул. Например, считается,
что ацильные группы в сахарах антоцианов могут складываться и
защищать флавилиум-катион в положении C-2 от нуклеофильной
атаки. Таким образом, такое внутримолекулярное взаимодействие препятствует образованию бесцветной структуры карбинольного псевдооснования. Аналогично считается, что молекулы антоцианов самоассоциируются, о чем свидетельствует тот факт,
что 2-кратное увеличение концентрации антоцианов может вызвать 300-кратное увеличение насыщенности цвета и может изменить тон, а также интенсивность. Предполагается, что такая
самоассоциация аналогична внутримолекулярной укладке и предотвращает нуклеофильную атаку и формирование структуры
карбинольного псевдооснования.
Хотя и известно, что такие факторы, как рН, химическая
структура антоцианов, типы заместителей, внутри- и межмолекулярные взаимодействия, оказывают влияние на цвет, наблюдаемый в антоциансодержащих соках и экстрактах из растительных
материалов, не совсем понятно, как эти факторы взаимодействуют с изменением цвета; т.е. конкретная причина и следствие не
предсказуемы. Так, все эти эффекты могут оказывать влияние на
цвет и стабильность цвета твердых дражерованных кондитерских
изделий, имеющих покрытия на основе сахара, окрашенные натуральными антоциансодержащими красителями. Твердое дражерованное покрытие на основе сахара, окрашенное натуральным синим антоциансодержащим красителем, быстро меняется с
синего тона на фиолетово-голубой или фиолетовый тон вскоре
после производства. При получении окрашенной зеленой твердого дражерованного покрытия на основе сахара с использованием
натурального синего антоциансодержащего красителя в комбинации с натуральным желтым красителем, например, куркумой,
цвет покрытия быстро меняется с зеленого тона на горчичный
тон вскоре после производства. Факторы, которые могут ускорять изменения структуры антоцианов и связанные с ними изменения цвета в покрытиях, как полагают, включают высвобождение влаги из покрытия, проникновение влаги в покрытие из окружающей среды, ионов металлов и различных соединений в воде, использованной для приготовления сахарных сиропов, а так-
16
же изменений в кристаллической структуре покрытия, которые
продолжаются после того, как производство завершено.
Натуральные синие антоциансодержащие красители могут
быть получены из овощей, фруктов и цветочных лепестков отжимом жидкости, промывкой мацерированных фруктов, овощей
или цветочных лепестков растворителем (например, водой, спиртом). Может быть использован любой сок или экстракт, который
обеспечивает синий тон при высоком рН, например, при рН от 6
до 10 или от 7 до 9. В одном из вариантов исполнения источник
натурального синего антоциансодержащего красителя, используемого в твердого дражерованном покрытии кондитерских изделий, является соком или экстрактом из овощей, фруктов или цветочных лепестков, полученным из краснокочанной капусты, фиолетового сладкого картофеля, синего картофеля, фиолетовой
моркови, черной моркови, синих цветочных лепестков или их
комбинаций.
Натуральный синий антоциансодержащий краситель может
состоять только из антоцианов или может также включать другие
соединения, растительные и/или добавленные материалы, обычно
используемые с красителями для облегчения их применения, например, жидкие носители, включающие воду, спирт и глицерин,
и твердые носители, включающие мальтодекстрин, крахмал и
сахар. Композиция может принимать форму твердого вещества,
например, порошка, или жидкого раствора, например, водосодержащую жидкость.
Флавоны и флавонолы – широко распространенные желтые
красящие вещества. Желтую и оранжевую окраску растениям
также придают каротиноиды – углеводы изопреноидного ряда и
их кислородсодержащие производные. Наиболее важный из них –
β-каротин, который содержится в больших количествах в ананасах, моркови, сухом шиповнике, облепихе, сладком красном перце, тыкве, персиках, дынях и др. Кроме того, в организме человека β-каротин является источником витамина А и антиоксидантом.
Он содержится в моркови, от латинского названия которой
(carola) получила свое название вся эта группа пигментов.
17
Каротиноиды – углеводороды изопреноидного ряда С
40Н56
(каротины) и их кислородсодержащие производные. Желтая и
оранжевая окраска тетратерпенов, к которым принадлежат пигменты каротиноиды, связана с наличием длинного ряда сопряженных двойных связей. К группе каротиноидов относятся каротины α, β, γ-провитамины группы А. Самый активный из этих
каротиноидов – β-каротин, молекула которого в организме человека способна образовать две молекулы витамина А
; молекулы
1
α- и γ-каротинов – по одной молекуле витамина А1.
К витаминам группы А относятся соединения, производные
β-ионона, обладающие биологической активностью ретинола.
Наиболее важными и широко распространенными из них являются: сам ретинол (витамин А1, витамин A1-спирт, аксерофтол),
представляющий собой 9, 13-диметил-7-(1, 1,5-триметилциклогексан-5-ил-6)-нонатетраен-7, 9, 11, 13-ол-15; ретиналь (ретинен,
ретинальдегид, витамин А1 – альдегид) и ретиноевая кислота (витамин А – кислота). Кроме того, у пресноводных рыб обнаружен
дегидроретинол (витамин А2), отличающийся от ретинола наличием дополнительной двойной связи в третьем положении
β-ионового кольца. Провитаминами А являются каротины, из них
наибольшей биологической активностью обладает β-каротин.
Каротиноиды устойчивы к изменению рН среды, к веществам, обладающим восстановительными свойствами, но при нагревании выше 100 °С или под действием солнечного света легко
окисляются. Тетратерпены, в молекулах которых содержатся кислородсодержащие группы, называются ксантофиллами.
Природными желтыми красителями являются также куркумин (Е 100) и витамин В
в форме рибофлавина или натриевой
2
соли рибофлавин-5-фосфорной кислоты (Е 101). Куркумин –
желтый природный краситель, не растворяется в воде и часто используется в пищевой промышленности в виде спиртового раствора. Натуральные желтые красители могут включать, но не ограничиваются ими, куркуминоиды (например, из куркумы), каротиноиды (например, из шафрана и гака), аннато (например, из
ачиоте) и их комбинации.
18
Антрахиноновые красители содержат в качестве основной
хромофорной группы гидроксиантрахинон, обладающий стабильной окраской. К этой группе относятся, например, кармин,
ализарин, куркумин.
Цвет красной свеклы обусловлен присутствием красителя
бетанина (Е 162). Еще один красный краситель – кармин (Е 120) –
получают из насекомых кошешли. Кармин представляет собой
комплексные соли карминовой кислоты с ионами металлов. Устойчив к нагреванию, свету, действию кислорода. Получают его
и синтетическим путем. Красная окраска плодов помидоров и
шиповника определяется ликопином.
Хлорофиллы – природные пигменты, которые придают зеленую окраску овощам, плодам. Чтобы извлечь хлорофилл используют петролейный эфир со спиртом. Применение красителя
в пищевой промышленности сдерживается его нестойкостью: при
повышенной температуре в кислых средах зеленый цвет переходит в оливковый, затем в грязно-желтый из-за образования феофитина. Для окраски продуктов питания используют зеленые
пигменты, выделенные из крапивы, капусты, ботвы моркови.
К природным красителям относят сахарный, или карамельный, колер. Его водные растворы представляют собой приятно
пахнущую темно-коричневую жидкость. Традиционное название
«жженый сахар» является точным описанием этого древнего красителя. Применяется для окраски напитков, ячменного хлеба,
кондитерских изделий, желе, джемов. Сахарный колер Е150d –
единственная пищевая добавка, которую можно применять в хлебе для затемнения мякиша.
В настоящее время в качестве катализаторов, ускоряющих
реакции потемнения в сахарном сиропе, применяются кислоты,
щелочи и соли пищевого качества. В зависимости от использованных катализаторов различают четыре вида сахарного колера.
Все они представляют собой сложные смеси веществ разного состава, отличающиеся по свойствам и областям применения, но
придающие окрашиваемым продуктам коричневый цвет.
19
Для придания продуктам черного или серого цвета в пищевой промышленности применяют уголь растительный.
Натуральные пищевые красители не только безопасны в
рекомендуемых дозировках, но и обладают рядом полезных
свойств. Куркумин (Е100) обладает антиоксидантным и антимутагенным действием, рибофлавин является витамином В2. Каротиноидные пищевые красители (Е 160), прежде всего в-каротин
(Е 160а), при регулярном применении проявляют статистически
значимую антиканцерогенную активность. По рекомендациям
Федерального исследовательского центра питания, биотехнологии и безопасности пищи, среднесуточное потребление
в-каротина должно составлять 5-6 мг.
У синтетических красителей больше технологических преимуществ по сравнению с натуральными. Они менее чувствительны к условиям технологической переработки и хранения,
дают яркие, легко воспроизводимые цвета, легко дозируются,
дешевле натуральных. Органические синтетические пищевые
красители делят на 5 классов:
1) азокрасители – тартразин (Е102), желтый «солнечный закат» (Е110), кармуазин (Е122), пунцовый 4R (Е124), черный блестящий (Е151), коричневый FK (Е154), коричневый НТ (Е155);
2) триарилметановые – синий патентованный V (Е131), синий блестящий (Е133), зеленый S (Е142);
3) ксантановые (эритрозин (Е127);
4) хинолиновые – хинолиновый желтый (Е104);
5) индигоидные – индигокармин (Е132).
Синтетические пищевые красители в отличие от натуральных не обладают биологической активностью и не содержат вкусовые вещества и витамины.
Одна из проблем при замене синтетических красителей натуральными красителями в покрытии твердых дражерованных
кондитерских изделий заключается в достижении стабильности
цветовых характеристик. К настоящему времени не обнаружены
натуральные синие антоциансодержащие красители, которые
обеспечивают стабильность цветовых характеристик в покрытии
твердых дражерованных кондитерских изделий, которая обеспечивается синтетическими синими красителями, например, FD&C
20
Blue No. 1 и FD&C Blue No. 2. Отсутствие стабильных натураль-
ных синих антоциансодержащих красителей тоже затрудняет получение требуемых стабильных натуральных зеленых антоциансодержащих красителей смешиванием натуральных синих антоциансодержащих красителей и натуральных желтых красителей.
Экстракты краснокочанной капусты и фиолетового сладкого кар тофеля являются примерами имеющихся на рынке натуральных
антоциансодержащих красителей, которые могут обеспечить синий тон при определенных условиях, но эти материалы не обеспечивают стабильность синих цветовых характеристик в покрытии твердых дражерованных кондитерских изделий, которые
обеспечиваются синтетическими синими красителями, такими
как FD&C Blue No. 1 и FD&C Blue No. 2.
К пищевым добавкам, используемым при производстве пищевых продуктов, в том числе натуральным пищевым красителям,
предъявляются жесткие требования:
- безвредность в применяемых дозах (отсутствие канцеро-
генности, мутагенности, биологической активности);
- отсутствие взаимодействия с пищевыми продуктами с об-
разованием вредных веществ;
- стабильность окраски (устойчивость к действию света,
изменению рН и температуры среды, действию окислителей и
восстановителей, микробиологическому состоянию среды);
- высокое содержание красящих веществ в красителе;
- массовая доля влаги не более 8-10 %;
- красные красители должны обладать окрашивающей спо-
собностью (сохранять четкий красный цвет) при различной кислотности изделий в пределах рН 3,5-3,8, 4,5-5,0 и выше и титруемой кислотности в пределах от 2 до 26 °Т;
- введение красителя в карамельную массу не должно вызывать увеличения редуцирующих веществ и влажности;
- окрашивание массы должно быть равномерным;
- полная растворимость в воде;
- вкус и запах красителя должны быть свойственны исход-
ному сырью;
- содержание токсичных элементов, микотоксинов, пести-
цидов, нитратов не должно превышать предельно допустимых
количеств, установленных в соответствии с гигиеническими тре-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]