Пищевые и биологически активные добавки

Натуральные ароматизаторы используются в пищевой промышленности ограниченно из-за высокой стоимости исходного сырья, ограниченности природных сырьевых ресурсов, слабости или недостаточной стабильности создаваемых ими натуральных ароматов.

Решают эти проблемы, синтезируя ароматизаторы, идентичные натуральным. Ароматизаторы, идентичные натуральным, получают химическим путем, но по своему строению они соответствуют природным. Для большинства этих ароматизаторов характерна высокая стабильность, интенсивность и относительная дешевизна. Так, ванилин является продуктом, идентичным натуральному. Однако при этом на ароматизацию продуктов требуется в 40 раз меньше ванилина, чем дорогостоящей ванили. Коптильные ароматизаторы намного безопаснее для здоровья, чем коптильный дым, богатый, канцерогенными соединениями.

2.5 Вкусовые вещества

Потребление вкусовых веществ рассматривается современной наукой как один из оздоравливаюших факторов. Они используются для повышения активности пищеварения, так как под влиянием вкусовых веществ значительно активируется секреция пищеварительных желез различных отделов желудочно-кишечного тракта, усиливается ферментативная активность отделяемых соков, и как следствие, улучшаются процессы переваривания и усвоения пищи. Вкусовые вещества, обеспечивая высокие органолептические свойства продуктов, способствуют также нормализации и оздоровлению кишечной микрофлоры, в результате чего снижается интенсивность гнилостных процессов в кишечнике и аутоинтоксикация организма. В настоящее время это приобретает особое значение из-за усиливающегося распространения дисбактериоза практически у всех возрастных групп населения.

К вкусовым веществам относят пряности, «оживители вкуса», подслащивающие вещества, поваренную соль, пищевые кислоты и подщелачивающие соединения.

«Оживители вкуса». К этой группе пищевых добавок относятся вещества, которые при добавлении их в пищевые продукты усиливают их природные вкусовые свойства, а также восстанавливают, «освежают», эти свойства, ослабленные в процессе хранения пищевого продукта.

Такими веществами являются L-глутаминовая кислота и ее соли, изомеры рибонуклеиновых кислот и их двунатриевые соли и цитрат натрия.

3 ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ, ПРЕДОТВРАЩАЮЩИЕ МИКРОБНУЮ ИЛИ ОКИСЛИТЕЛЬНУЮ ПОРЧУ ПРОДУКТОВ (КОНСЕРВАНТЫ)

Стремление обеспечить людей максимально широким ассортиментом пищевых продуктов независимо от времени и места производства вызвало необходимость создания различных способов обработки сырья и готовых продуктов с целью предупреждения порчи н увеличения сроков хранения. Среди таких способов особое значение имеет консервирование с применением пищевых добавок — антисептиков, антибиотиков и антиокислителей, способствующих сохраняемости продуктов питания.

3.1 Антисептики

Антисептики - это вещества химической природы, подавляющие развитие микроорганизмов, главным образом бактерий, плесневых грибов и дрожжей. В качестве антисептиков применяют неорганические и органические соединения.

Неорганические соединения

Борная кислота и ее производные длительное время довольно широко применялись для консервирования рыбы и ракообразных, зернистой осетровой и лососевой икры (в концентрации 0,3...0,5%), меланжа для кондитерского производства. До настоящего времени борную кислоту в концентрации не более 1 % применяют для консервирования жидкого сычужного фермента, так как из-за высокого значения рН сохранить этот продукт с помощью других консервантов затруднительно.

Токсикологические исследования позже показали, что борная кислота при употреблении с пищей накапливаются в организме. Полагают, что одним из центров кумуляции может быть нервная система. В высоких концентрациях ионы бората понижают потребление кислорода, образование аммиака и синтез глютамина в мозговой ткани. Поэтому длительное употребление продуктов, законсервированных борной кислотой, может вызвать хроническое отравление, сопровождающееся значительной потерей массы.

Эксперты ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам считают, что борная кислота и бораты непригодны к использованию в качестве пищевой добавки, поскольку обладают кумулятивным действием.

В России борная кислота и бораты применяются ограниченно. ЛД50 этих соединений сравнительно высокая.

Перекись водорода (Н2О2) обладает бактерицидными свойствами, в особенности при кислой реакции субстрата. В процессе хранения перекись водорода разлагается с образованием воды и свободного атомарного кислорода, который угнетающе действует на бактерии, но не препятствует развитию плесеней. В ряде стран перекись водорода используется при консервировании молока, предназначенного для изготовления сыров. В сырое молоко, идущее на приготовление сыра, для уменьшения обсемененности добавляют 0,04...0,08 % перекиси водорода. После выдержки в течение 30 мин при 50...53 °С молоко охлаждают, а избыток перекиси разрушают 30-минутным воздействием каталазы. Этот способ особенно популярен в США. В России перекись водорода разрешена для отбеливания боенской крови и приготовления кореньев полуфабрикатов. В готовой продукции остатков перекиси водорода быть не должно. Поэтому при отбеливании боенской крови совместно с перекисью водорода применяется каталаза для удаления остатков перекиси водорода. Однако использовать перекись водорода в качестве консерванта для молока можно только в тех случаях, когда другие способы консервирования не дают желаемых результатов, например в тропических странах. Перекись водорода используют для стерилизации упаковочных материалов. Избыточную перекись разлагают нагреванием.

Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам неоднократно оценивал этот антисептик. На основе результатов проведенных исследований рекомендовано использовать перекись водорода только совместно с веществами, удаляющими остатки перекиси водорода.

Двуокись серы и ее производные. В качестве консервантов и для предотвращения побурения пищевых продуктов используют сернистый ангидрид SO, (E 220), сульфит натрия Na2S03 (Е 221), бисульфит натрия NaHSO3 (E 222) и метабисульфит натрия Na2S2O5 (Е 223).

Сернистый ангидрид (двуокись серы) — это бесцветный, неприятно пахнущий газ, хорошо растворимый в воде. Характерной особенностью этого соединения является то, что в водном растворе он окисляется кислородом воздуха и действует как восстановитель. Подавляет главным образом рост плесневых грибов, дрожжей и аэробных бактерий. В кислой среде этот эффект усиливается. В меньшей степени соединения серы оказывают влияние на анаэробную флору. Сернистый ангидрид относительно легко улетучивается из продукта при его нагревании или длительном контакте с воздухом. Благодаря этим свойствам сернистый ангидрид довольно широко применяется в качестве консерванта в консервной, винодельческой, кондитерской и рыбоперерабатывающей промышленности. Вместе с тем сернистый ангидрид обладает способностью разрушать тиамин и биотин, способствует окислительному распаду токоферола (витамина Е). В связи с этим соединения серы нецелесообразно использовать для консервирования продуктов питания, являющихся источником этих витаминов.

Максимально допустимый уровень (мг/кг, мг/л) содержания сернистых соединений в некоторых пищевых продуктах: блюда из мяса, колбасы – 450; блюда из морепродуктов – 10...100; перловая крупа – 30; картофель хрустящий – 50; крахмал картофельный – 100; сухофрукты (в зависимости от вида) – 500...2000; соки фруктовые – 50; напитки безалкогольные, мед – 200; горчица – 250.

Сульфит натрия оказывает сильное бактерицидное влияние на Staphylococcus aureus и Bacillus subtilis (сенная палочка), что определяет области его применения. Кроме того, сульфиты являются сильными ингибиторами дегидрогеназ. В организме сульфиты превращаются в сульфаты, поэтому к ним предъявляются те же гигиенические требования, что и к сернистому ангидриду.

В России сернистый ангидрид и сульфиты (в пересчете на него) применяются для консервирования и стабилизации многих продуктов питания. Допустимый предел содержания этих соединений в продуктах разный и зависит от того, подлежит ли продукт термической обработке перед его употреблением или нет, как часто он используется в качестве пищевого продукта, применяется ли он самостоятельно или как полуфабрикат.

Международное агентство по исследованию рака International Agency for Research on Cancer (IARC) по канцерогенному действию сульфитов на человека относит их к группе веществ с недоказанной канцерогенностью (inadequate evidence).

Сернистая кислота может оказать мутагенное действие на микроорганизмы.

На основании этих данных и учитывая реакцию непереносимости сульфитами, Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) и научная комиссия по пищевым добавкам Европейского Сообщества (SCF) установили безусловно допустимую суточную дозу сернистых соединений (в пересчете на двуокись серы) до 0,35мг и условно допустимую 0,35...1,5 мг на 1 кг массы тела.

Органические соединения

Бензойная кислота (Е 210) и ее соли (Е 212, Е 213).

Бензойная кислота представляет собой бесцветное кристаллическое вещество со слабым специфическим запахом, трудно растворимое в воде и довольно легко растворимое в этиловом спирте и растительных маслах. Консервирующее действие бензойной кислоты основано на ингибировании ею каталазы и пероксидазы, в результате чего в клетках накапливается перекись водорода. Она способствует подавлению активности окислительно-восстановительных ферментов. В небольших концентрациях бензойная кислота тормозит развитие аэробных микроорганизмов, в высоких - плесневых грибов и дрожжей. Присутствие белков ослабляет активность бензойной кислоты, а присутствие фосфатов и хлоридов - усиливает. 

Бензойная кислота наиболее эффективна в кислой среде, в то время как в нейтральных и щелочных растворах ее действие почти не ощущается. Поэтому недостаточно кислые продукты нельзя консервировать с применением этих консервантов. В сочетании с сернистым ангидридом антимикробное действие бензойной кислоты усиливается.

Из-за новых сведений о возможном тератогенном действии бензойной кислоты SCF установила временное ДСП в 0...5 мг на 1 кг массы тела с ограничениями. JECFA сохранил прежнее ДСП, составляющее также 0...5 мг на 1 кг массы тела, но требует дальнейших токсикологических исследований. 

С целью улучшения введения бензойной кислоты в жидкие пищевые продукты используют натриевые и калиевые соли бензойной кислоты - бензоат натрия и бензоат калия.

Бензоат натрия (Е 211) представляет собой почти бесцветное кристаллическое вещество с очень слабым запахом, хорошо растворяющееся в воде, имеющее более низкий консервирующий эффект. Однако из-за лучшей растворимости в воде бензоат натрия применяют чаще, чем бензойную кислоту. При использовании бензоата натрия необходимо, чтобы рН консервируемого продукта был ниже 4,5; при этом условии бензоат натрия превращается в свободную кислоту. Безусловно допустимая доза бензоата натрия для человека составляет до 5 мг/кг массы тела человека и условно допустимая доза 5...10 мг/кг массы.

Метиловый, этиловый и пропиловый эфиры п-оксибензойной кислоты (Е 214...Е 219) обладают более сильным бактерицидным действием, чем сама кислота. Эти соединения входят в состав растительных алкалоидов и пигментов. Торможение роста микроорганизмов, главным образом стафилококков и плесневых грибов, происходит путем воздействия эфиров оксибензиной кислоты на клеточные мембраны. ЛД50 для этих соединений 16 г/кг массы тела, ДСП для человека составляет 10 мг/кг массы тела. Однако следует отметить, что эфиры пара-оксибензойной кислоты - выраженные спазмолитики и изменяют вкусовые качества продуктов.

Муравьиная кислота и ее производные (Е 236). Из всех жирных кислот лучшими антимикробными свойствами обладает муравьиная кислота. Она применяется в консервной промышленности многих стран.

Муравьиная кислота при комнатной температуре представляет собой бесцветную жидкость с сильным раздражающим запахом. Бактерицидное действие муравьиной кислоты более выражено в отношении дрожжей и плесеней. При концентрации муравьиной кислоты 0,2% дрожжи гибнут через 24 ч, а при концентрации 1% - через 30 мин. В применяемых концентрациях она не изменяет вкусовых свойств консервированного продукта. Благодаря своей летучести легко удаляется при нагревании. Однако муравьиную кислоту можно применять для тех пищевых изделий, в которых не должен происходить процесс желирования, так как она способствует выпадению пектиновых веществ в осадок.

Результаты токсикологических исследований показали, что муравьиная кислота медленно окисляется в организме человека и потому плохо выводится. Она отличается способностью ингибировать различные тканевые ферменты, в связи с чем возможно нарушение функций печени и почек. Антимикробное действие солей муравьиной кислоты зависит в значительной степени от величины рН.

Согласно рекомендациям Объединенного комитета экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам ДСД муравьиной кислоты и ее солей не должно превышать 0,5 мг/кг массы тела.

Пропионовая кислота и ее соли (Е 280). Пропионовая кислота относится к группе органических кислот, которые в живых организмах метаболизируются: пропионовая кислота – до пировиноградной кислоты. Соли пропионовой кислоты обнаруживаются в забродивших продуктах питания. Бактерицидное действие пропионовой кислоты, так же как и других низкомолекулярных органических кислот, зависит от величины рН среды. Кислота блокирует обмен веществ микроорганизмов. Ее применяют в концентрации 0,1-..6,0%. Выраженного отрицательного действия в указанных дозах на человеческий организм пропионовая кислота не оказывает. 

Для предотвращения плесневения пищевых продуктов часто используют не саму пропионовую кислоту, а ее натриевые, калиевые или кальциевые соли, которые легко растворяются в воде, а также в смеси пропионовой кислоты с одной из солей.