Технологические добавки

 

Е-номер	Пищевая добавка	Смежные технологические функции
Е940	Дихлордифторметан (хладон-12)	Пропеллент, хладагент
Е941	Азот	Газовая среда для упаковки и хранения, хладагент
Е943а	Бутан	Пропеллент
Е943b	Изобутан	То же
Е944	Пропан	»
Е945	Хлорпентафторэтан	»
Е946	Октафторциклобутан	»

*СанПиН   232560-96.

    По строгому определению Пропелленты — это газы, выталкивающие продукт из контейнера. Химические свойства пропеллентов позволяют применять некоторые из них в качестве экстрагирующих агентов, поэтому они относятся к вспомогательным материалам.

 

ПЕНОГАСИТЕЛИ

 

   Эта группа веществ объединяет добавки, обладающие способностью предупреждать или снижать образование пен — стабилизированных дисперсий определенных типов газов в жидкой дисперсионной среде.

   В ряде случаев образование пены может вызвать серьезные проблемы в ходе технологического процесса или отрицательно сказаться на качестве конечного продукта. В частности, пены могут снижать производительность оборудования и повышать технологическое время и затраты. Они мешают проведению технологических процессов, связанных с фильтрованием, центрифугированием, выпариванием, дистилляцией и т п. В подобных случаях прибегают к их гашению. Для этих целей могут быть использованы, в частности, нехимические методы — механические или физические (перемешивание, нагрев, охлаждение и т. п.). Однако наиболее экономичным и эффективным является применение химических пеногасителей.

   Эффективный химический пеногаситель должен соответствовать ряду требований:

• обладать более низким поверхностным натяжением по сравнению с системой, в которую он добавляется (быть более поверхностно-активным по сравнению с пенообразователем);
• хорошо диспергироваться в системе;
• обладать низкой растворимостью в системе;
• быть инертным;
• не оставлять значительного осадка или запаха;
• соответствовать нормативам безопасности.

Пищевые добавки с технологическими функциями пеногасителей, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов

 

Е-номер	Технологическая функция	Пропедленты
Е404 Е570 Е900   Е1521	Альгинат кальция Жирные кислоты Полидиметилсилоксан   Полиэтиленгликоль	Загуститель, стабилизатор Стабилизатор пены, глазирователь Эмульгатор, добавка, препятствующая слеживанию и комкованию Диспергатор, пластификатор

 

    Описание химического строения и состава перечисленных добавок можно найти в соответствующих разделах по их смежным технологическим функциям.

При выборе конкретного пеногасителя должны учитываться следующие факторы:

• химическая природа пенообразующего агента;

• тенденция пенообразования;

• растворимость и концентрация;

• присутствие электролитов, коллоидов или других поверхностно-активных веществ;

• температура, рН и вязкость системы;

• используемое технологическое оборудование;

• конечное назначение продукта, содержащего пеногаситель.

    В пищевой промышленности наиболее широко используются силиконовые пеногасители (Е900), поскольку они в наибольшей мере соответствуют всем необходимым требованиям.

ФЕРМЕНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ

 

    Ферментные препараты представляют собой очищенные и концентрированные продукты, содержащие определенные ферменты (энзимы) или комплекс ферментов, характерных для биологических сред и организмов — продуцентов. Они являются важным элементом в технологиях пищевых продуктов и применяются для интенсификации технологических процессов и повышения качества продуктов питания.

   Ферменты высокого качества позволяют улучшить технологию, сократить затраты и даже получить новые продукты. Это один из  наиболее эффективных и перспективных способов ускорения технологических процессов.

 

НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТОВ

 

   Современная номенклатура ферментов устанавливалась в течение нескольких последних лет. В научном мире используются систематические названия, разработанные Комитетом по номенклатуре и классификации энзимов Международного союза биохимиков. В соответствии с международной номенклатурой и типами катализируемых ими реакций энзимы делятся на шесть основных групп:

• оксидоредуктазы — класс ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции;
• трансферазы — ферменты, переносящие различные химические группировки;
• гидролазы — ферменты, катализирующие реакции расщепления внутримолекулярных связей, протекающие с присоединением воды в точке расщепления;
• лиазы — ферменты, удаляющие радикалы негидролитическим путем с образованием двойных связей;
• изомеразы — класс ферментов, катализирующих взаимные превращения изомеров;
• лигазы — ферменты, катализирующие присоединение друг к другу двух молекул при расщеплении пирофосфатной связи в АТФ или подобного вещества.

   В этой системе номенклатур энзим обозначается префиксом ЕС со следующим за ним рядом чисел с пробелом после каждого числа. Первое число обозначает одну из перечисленных выше основных групп. Остальные числа обозначают определенные подклассы энзимов в соответствии с природой катализируемых ими реакций.

   Международным комитетом, регулирующим вопросы, связанные с номенклатурой ферментов, рекомендована тривиальная номенклатура, в соответствии с которой к названиям их субстратов (веществ, на которые воздействуют ферменты) добавляют суффикс «-аз», например, липидгидролизующие ферменты называют липазами. Кроме того, иногда к названию источника ферментов добавляют суффикс «-ин». Примером такого названия служит фермент папаин, вьщеляе-мый из млечного сока папай.

   Систематические названия достаточно сложные, очень длинные для использования и написания, поэтому на практике технологи и ученые, как правило, применяют тривиальные названия. Кроме того, ферменты для удобства подразделяют на несколько групп в соответствии с катализируемыми ими реакциями (карбогидразы, протеазы и т. д.). Во избежание путаницы приводятся и тривиальные, и систематические названия.

   При наименовании ферментных препаратов в России и ряде других стран в номенклатуре указываются вид ферментативной активности (амилолитическая — А), продуцент и метод культивирования (поверхностный — П, глубинный — Г), степень концентрации фермента по сравнению с исходной культурой продуцента (протосубтилин Г10Х).

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РЕАКЦИИ ФЕРМЕНТАЦИИ

 

   На активность ферментов, а следовательно, и на скорость реакции ферментативного катализа оказывают влияние различные факторы. К числу основных относятся:

• концентрация и доступность субстрата;

• концентрация фермента;

• температура реакции;

•рН реакции;

• продолжительность процесса;

• наличие ингибиторов или активаторов.

   В общем случае при низких концентрациях субстратов реакции ферментации относятся к кинетическим реакциям нулевого порядка. Участие ферментов в пищевых технологиях исчисляется минутами, поэтому концентрации субстратов значительно превосходят концентрации ферментов. Скорость большинства реакций ферментации соответствует кинетическому уравнению первого порядка

dP/dT = k(S-P),

где 

   dP/dT—  скорость образования продукта, 

   (S-P) — остаточная концентрация субстрата в данный момент.

 

   Следовательно, скорость реакции зависит от остаточной концентрации субстрата. Важным практическим применением концентрации субстрата является использование его для повышения стабильности ферментов. Ферменты значительно быстрее денатурируют в разбавленных растворах. При высоких концентрациях субстратов каталитические центры ферментов насыщаются (заполняются) субстратом, повышая стабильность. В практическом отношении принципиальной является доступность субстратов. Наличие высоких концентраций субстратов совершенно не гарантирует протекания реакции. Для проведения катализа субстрат должен находиться в контакте с ферментом. Типичным примером вышесказанного является гидролиз триа-цилглицерина липазами. Фермент гидрофилен, в то время как субстрат гидрофобен. Применение эмульгатора, обеспечивающего контакт фермента и субстрата, значительно увеличивает скорость гидролиза.

   Концентрация ферментов всегда относительно невелика. Для большинства пищевых применений скорость реакций пропорциональна концентрации ферментов Исключение составляют те случаи, когда реакции доводят до очень низких уровней субстрата.

   Влияние температуры на ферменты двояко. Для большинства химических реакций скорость реакции с повышением температуры увеличивается за счет кинетической энергии реагентов. До критической температуры ферменты ведут себя аналогично, выше критической — начинается снижение скорости процесса, поэтому температура процесса ферментации крайне важна При повышенных температурах скорости реакции и денатурации ферментов одинаково велики В большинстве случаев температура оптимизируется с учетом обеих реакций Температура также используется для стабилизации ферментов относительно других факторов. Например, при снижении температуры реакции может быть увеличен диапазон рН ферментативного катализа.

   Абсолютной является зависимость активности ферментов от величины рН При этом для одних ферментов диапазон оптимальных значений рН узкий, а для других — широкий Стабильность ферментов также зависит от рН. Даже ограниченные изменения рН могут неблагоприятно сказываться на реакции, катализируемой ферментами В связи с чем обоснованным является введение ферментов в реакционную массу только после того, как достигнуто требуемое значение рН.

   Важным фактором в реакциях ферментации является время Для реакции ферментативного катализа первого порядка скорость реакции со временем уменьшается, так как уменьшается доступность субстрата Такие реакции ферментативного катализа требуют достаточно много времени для ее завершения

   Химические вещества, способные оказывать вредное воздействие на реакцию ферментации, получили название «ингибиторы» В качестве таких веществ могут выступать металлы (медь, железо, кальций) или соединения из субстратов. Примером ингибитора, связанного с субстратом, является трипсин — ингибитор из сои.

 В зависимости от вида  воздействия ингибиторы подразделяют  на пять групп

• конкурирующие;

• неконкурирующие,

• смешанные,

• специфические;

• неспецифические

   Некоторые вещества способны, наоборот, активировать или стабилизировать ферменты. В связи с этим в составе ферментных препаратов могут содержаться некоторые химические вещества из числа пищевых добавок (хлорид калия, фосфат натрия, глицерин и др.), введенные для стандартизации активности и повышения стабильности. Некоторые виды ферментных препаратов выпускаются в виде иммобилизованных, нанесенных на твердый или коллоидный носитель.

 

ВЫБОР ФЕРМЕНТОВ ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ЦЕЛЕЙ

 

При выборе ферментов для пищевых производств необходимо учитывать:

• источник, форму и наличие разрешения на их использование;
• доступность качественного продукта;
• удобство в использовании (предпочтительны иммобилизованные или растворимые ферменты);
• стоимость за единицу активности фермента.

   Используемые в пищевой промышленности ферменты имеют широкий спектр применения, включающий функции синтеза и разложения (деградации). При выборе фермента для конкретного пищевого процесса следует принимать во внимание его источник и биохимические характеристики, что важно при сертификации.