Определение консервантов в продуктах питания

5. Токсиколого-гигиеническая оценка. Для животных смертельная концентрация углекислого газа в воздухе (при кратковременной экспозиции), по разным данным, составляет от 30 до 60% об. (в присутствии 20% об. кислорода). При длительном вдыхании опасны концентрации свыше 3% об. Для двуокиси углерода ПДК составляет 5000 мг/м³.

6. Области применения

Молочная продукция. Для сыра в потребительской упаковке атмосфера двуокиси углерода применяется как защита от окисления и микробиологической порчи. Она замедляет развитие дрожжей, плесневых грибов и психрофильных бактерий в мягких и твёрдых сырах. Концентрация углекислого газа в защитной атмосфере должна быть близка к 100%. Хорошо действуют и смеси углекислого газа с азотом.

Мясопродукты. Хранение охлаждённого свежего мяса в атмосфере с 15-40% углекислого газа значительно увеличивает срок его годности; консервирующий эффект возрастает с увеличением концентрации углекислоты. Действие диоксида углерода направлено главным образом против плесневых грибов и бактерий рода Pseudomonas и рода Achromobacter; менее чувствительны к нему дрожжи, род Lactobacillus и вид Microbacterium thermosphactum. Очень эффективны смеси углекислоты с другими защитными газами.

Морепродукты. Срок годности рыбы, например кефали, можно продлить при хранении её в инертной атмосфере. Углекислый газ в сочетании с нагреванием замедляет действие полифенолоксидаз (ответственных за ферментативные реакции, вызывающие появление бурой окраски) в омарах.

Фрукты и овощи. Использование инертной атмосферы является щадящим способом замедления как микробиологических, так и ферментативных изменений при хранении фруктов и овощей, например картофеля, инжира, груш, шампиньонов и вёшенки.

Напитки. Хранение фруктовых соков под давлением углекислого газа на холоде часто используют в качестве способа консервирования. Метод был открыт швейцарцем Бёхи и известен в производстве фруктовых соков как способ Бёхи.

Для сохранения соков необходима концентрация углекислого газа 1,5%, что  ответствует  давлению примерно 7 атм. при 15°С. Углекислота  даже под давлением не убивает  микроорганизмы, прежде всего дрожжи, а только замедляет их развитие. Микроорганизмы вполне сохраняют способность к некоторым ферментативным реакциям; например, дрожжи могут до известных пределов продуцировать спирт. Углекислый газ малоэффективен против молочнокислых бактерий, и при хранении соков в его атмосфере опасность молочнокислого брожения сохраняется. В этом случае требуется сочетание с небольшими количествами диоксида серы, если это допустимо.

Углекислый газ широко используется в качестве консерванта для прохладительных  напитков. Давление составляет 2-4 атм, т.е. гораздо ниже, чем в способе Бёхи. При этом можно достичь небольших, недостаточных для практического использования сроков годности. Давно экспериментально установлено, что газированные напитки более стабильны в отношении микробиологической порчи, чем негазированные. Содержание бактерий в таких напитках уменьшается с увеличением срока хранения и концентрации диоксида углерода.

Антимикробное действие углекислоты  используется и в производстве вин. При сбраживании виноградного сока под давлением углекислого газа можно управлять брожением и прервать его при определённом содержании спирта и сахара, причём получается вино с известным остаточным сахаром. Вино можно специально насыщать углекислым газом (в концентрации 0,6-1,2 г на 1 л) для защиты от такого вида микробиологической порчи, как перебраживание. Пригодны для этого и смеси двуокиси углерода с азотом.

Хлебобулочные изделия. Упаковка и хранение полуфабрикатов из теста, выпечки или нарезанного хлеба в атмосфере инертного газа - сегодня общепринятый технологический приём. Его применение затрудняется высоким содержанием в выпечных изделиях воздуха и кислорода. На практике упаковку и хлеб перед вакуумированием следует «промыть» углекислым газом. Концентрация диоксида углерода в таких системах колеблется в зависимости от условий (активность воды, температура хранения, вид и количество микроорганизмов) от 62 до 99 %. Срок годности хлебобулочных изделий может быть увеличен при использовании углекислого газа в сочетании с такими антимикробными агентами, как этанол или сорбиновая кислота.

3.1.3. Нитраты

1. Синонимы. Русский: селитры.

2. Свойства. Селитра (и натриевая и калиевая) представляет собой белый кристаллический порошок; натриевая селитра гигроскопична. Нитрат натрия NaNO₃, имеет температуру плавления  311ºС, нитрат калия КNО₃ - 337°С. В 100 г воды при комнатной температуре растворяется около 90 г NaNО₃ и 37 г КNО₃. В спирте оба нитрата растворимы очень мало.

3. Аналитические сведения.  При качественном и количественном анализе следует учитывать, что в большинстве случаев нитриты мешают определению нитратов. Нитриты удаляют, действуя подкисленным раствором мочевины или амидосульфокислотой. Классические цветные реакции обычно основаны на восстановлении нитрата до нитрита и взаимодействии последнего с сульфаниловой кислотой или α- нафтиламином. Нитраты и нитриты можно быстро идентифицировать и количественно определить с помощью ионной хроматографии.

4. Законодательные  аспекты применения в пищевых  продуктах.  Нитрат натрия (а иногда и калия) разрешён во многих странах в качестве пищевой добавки к определённым сортам сыра, а также мясо- и рыбопродуктов. В некоторых государствах от применения нитратов в мясопродуктах отказываются из-за их неконтролируемого превращения в нитриты и предпочитают разрешать исключительно нитриты.

5. Токсиколого-гигиеническая оценка

Острая токсичность. Для крыс LD₅₀ нитрата натрия составляет 3-7 г на 1 кг массы тела. Для более крупных животных нитраты более токсичны. Для человека считается смертельной доза в 30-35 г на 1 кг массы тела. Нитрат калия токсичнее нитрата натрия; вследствие локального раздражения кишечника и обезвоживания организма он вызывает понос.

Субхроническая токсичность. Систематических опытов на животных по использованию нитратов в качестве пищевых добавок проведено недостаточно. Существующие данные касаются главным образом попадания нитратов в организм сельскохозяйственных животных через питьевую воду или растительный корм. Установлено, что потребление домашними животными в течение 5 недель воды, содержащей 100 мг нитрата калия на 1 литр, вызывает у них увеличение образования метгемоглобина. По другим данным, 2% нитрата в траве для кормления овец не оказывают отрицательного действия на животных.

Нитраты не проявляют тератогенного  действия в концентрации до 400 мг на 1 кг массы тела.

Хроническая токсичность. В литературе отсутствуют сведения о систематических исследованиях хронической токсичности нитратов на животных.

При изучении канцерогенности нитрата  натрия для крыс установлено, что  доза, при которой эффект отсутствует (NOEL), составляет 2,5 г на 1 кг массы тела в день. При переносе этих результатов на человека, конечно, следует учитывать различия в метаболизме нитратов. Исходя из указанного значения NOEL и обычного фактора безопасности (от 100 до 500), SCF и JECFA установили ДСП 0-5 мг на 1 кг массы тела. Младенцы и маленькие дети особенно чувствительны к нитратам и образующимся из них в организме нитритам (опасность метгемоглобинемии); поэтому для продуктов детского питания установлены особенно низкие значения допустимого содержания нитратов.

Биохимическое поведение. Нитраты могут превращаться в нитриты в ходе ферментативных процессов или под действием микроорганизмов. Это восстановление протекает в значительной степени бесконтрольно. Оно может идти самопроизвольно в продуктах питания и в пищеварительном тракте человека. У взрослых превращение нитратов в нитриты происходит в кишечнике, у грудных детей - уже в желудке или двенадцатиперстной кишке; там нитриты очень легко всасываются, поэтому для грудных детей нитраты особенно токсичны. Таким образом, сами нитраты относительно безопасны, но в организме они могут превращаться в нитриты, которые значительно опаснее, поскольку могут вступать в реакцию нитрозирования с образованием нитрозаминов.

6. Области применения

Молочные продукты. При изготовлении мелких сыров нитраты натрия или калия в концентрации 0,01-0,02% добавляют к молоку для замедления вспучивания. Более высокие концентрации нежелательны, так как они могут вызывать изменение окраски сыра. Нитраты при этом действует не сами — в сыре из них более или менее быстро (в зависимости от температуры созревания) образуются нитриты. Нитриты тормозят нежелательное брожение, вызываемое бактериями рода Clostridium, рода Coli или масляно-кислыми бактериями; в готовом сыре они не обнаруживаются. Для борьбы с поздним вспучиванием эмментальского сыра нитраты менее пригодны, так как могут замедлять развитие полезных пропионово-кислых бактерий.

Мясопродукты. В мясопродуктах нитраты под действием бактерий превращаются в нитриты. Последние проявляют антимикробную активность, а также способствуют возникновению характерной окраски и специфического аромата. Антимикробное действие самих нитратов незначительно. Фактически (при концентрациях нитратов, используемых на практике) консервирующим агентом являются образовавшиеся нитриты. Недостаток такого самопроизвольного превращения заключается в том, что оно происходит неконтролируемо.

Нитраты могут использоваться в  сухом виде или в виде раствора. При сухом посоле мясо натирают смесью, состоящей из селитры, поваренной соли и сахара. Обработанные куски мяса помещают в чан под гнёт. Поваренная соль (за счёт осмоса) вытягивает из мяса часть тканевой жидкости. Образующийся при этом рассол (тузлук) покрывает мясо. Сухой посол часто дополняют мокрым.

При мокром посоле мясо помещают в рассол, состоящий из селитры, поваренной соли и сахара, при температуре от +6 до +8°С; более высокая температура благоприятствует размножению вредных микроорганизмов.

Рыбопродукты. Нитраты добавляют к анчоусам, но не как антимикробное средство, а из-за их окрашивающего действия.

3.1.4. Нитриты

1. Свойства. Нитрит натрия NaNО₂ представляет собой бесцветные или слегка желтоватые гигроскопичные кристаллы, плавящиеся при температуре 306 ºС. Он очень легко растворяется в воде и плохо в спирте.

2. Аналитические сведения. Для качественного и количественного определения нитритов водный экстракт исследуемого продукта питания обрабатывают сульфаниловой кислотой; с последней содержащиеся в экстракте нитриты образуют диазосоединение, которое сочетается с α- нафтиламином в розовый азокраситель, определяемый колориметрически. Для количественного определения можно применять также реакцию с м-фенилендиамином. Количественно нитриты определяют и с помощью ионной хроматографии. Содержание нитрита в нитритной соли можно определить цериметрически или спектрофотометрически. Основой методики, принятой в качестве стандарта в Германии, служит перманганатометрия.

3. Законодательные  аспекты применения в пищевых  продуктах. Нитриты (Е249, Е250) разрешены в некоторых странах для посола рыбопродуктов. Почти во всех странах разрешено применение нитритов как вспомогательных веществ при посоле мясопродуктов и в качестве консерванта для них. Из-за токсичности нитритов зачастую разрешается применять их только в смеси с поваренной солью.

4. Токсиколого-гигиеническая оценка

Острая токсичность. Для грызунов LD₅₀ нитритов составляет 100-200 мг на 1 кг массы тела. Для человека нитриты более токсичны. Летальная доза при пероральном введении составляет 32 мг на 1 кг массы тела, т.е. около 2 г на человека, а по другим данным – 4-6 г. Сравнительно высокая токсичность нитритов может привести к отравлениям в тех случаях, когда нитриты (в чистом виде или в смеси с нитратами) при переработке мяса применяли неправильно. В настоящее время нитрит натрия используют в основном в смеси с поваренной солью.

Субхроническая токсичность. При использовании раствора нитрита натрия (концентрация 1,4 г/л, в течение 200 дней) вместо питьевой воды у подопытных животных были обнаружены повышенное содержание в крови метгемоглобина и изменения в печени, селезёнке, почках и миокарде. Аналогичный эффект наблюдается и при использовании нитрита калия. По результатам исследований, в которых крысам взамен питьевой воды в течение 13 недель давали раствор нитрита натрия с концентрациями до 3 г/л, было установлено, что вредный эффект отсутствует при концентрациях не более 0,1 г/л. Это составляет менее 10 мг на 1 кг массы тела в день.

Нитриты оказывают мутагенное действие на микроорганизмы и клетки млекопитающих in vitro. При испытании на мутагенность in vitro часть тестов дала положительный результат, а часть - отрицательный.

Хроническая токсичность. Скармливание трём поколениям крыс по 100 мг нитритов на 1 кг массы тела приводит к снижению концентрации гемоглобина в крови и уменьшению продолжительности жизни (статистически недостоверному). Способность к продолжению рода у крыс при этой дозе нитритов не ухудшается. Добавление в питьевую воду морским свинкам от 5 до 10 г нитритов/ на 1 л (что соответствует 120-290 мг на 1 кг массы тела)) в течение 4 месяцев не приводит к макроскопическим изменениям (кроме состава крови); однако наблюдается значительное снижение репродуктивной способности.

При длительном использовании корма, содержащего 40% мяса с 0,02-0,5% нитритов, канцерогенные эффекты обнаружены не были. Скармливание крысам в течение 115 недель корма с добавкой до 0,5% нитрита натрия показало, что он не канцерогенен. Однако не исключена возможность образования канцерогенных N-нитрозосоединений из нитритов и аминов. Они могут образовываться как в самих пищевых продуктах (экзогенное нитрозирование), так и в желудке (эндогенное нитрозирование). При микробиологическом восстановлении из нитрата может образовываться дополнительный нитрит. Взаимодействие нитрата со слюной ведёт к увеличению усвоения нитрата и нитрита из пищи. Так как N-нитрозамины - сильные канцерогены, следует ограничивать потребление пиши, содержащей нитриты. Кроме того, рекомендуется приём веществ, замедляющих нитрозирование (например, витаминов С и Е). Для нитритов SCF установлено временное значение ДСП- 0-0,1 мг на 1 кг массы тела (кроме грудных детей до 3 месяцев). JЕСFА установил ДСП 0-0,2 мг на 1 кг массы тела и высказался против любых добавок нитритов в детское питание.

Биохимическое поведение. Нитриты легко всасываются из желудочно-кишечного тракта. Они снижают тонус гладкой мускулатуры, расширяют сосуды и снижают кровяное давление (эффект, используемый в терапии). В более высоких дозах нитриты образуют метгемоглобин и поэтому ведут к цианозу.