Определение консервантов в продуктах питания

Напитки. Для консервирования чистых фруктовых соков справедливо всё, что было сказано по поводу фруктовых пульп. Бензойную кислоту (в виде бензоата натрия) используют главным образом в консервировании фруктовых соков, предназначенных для дальнейшей переработки. Чтобы защитить продукты от окисления, ферментативной и бактериальной порчи (молочно- и уксуснокислого брожения), бензоат натрия обычно применяют в сочетании с небольшим количеством SО₂. Для инактивации ферментов и снижения общего числа микроорганизмов продукт дополнительно пастеризуют. Концентрация бензоата натрия составляет 0,05-0,2% в зависимости от вида сока и желаемого срока хранения.

В безалкогольных напитках бензоат  натрия в концентрации 0,02% служит недорогим  дополнительным фактором защиты против дрожжей. В прохладительных напитках в присутствии аскорбиновой кислоты и ионов металлов из бензоатов может образовываться незначительное количество (миллиардные доли) бензола.

3.1.12. Эфиры пара-оксибензойной кислоты

1. Синонимы. IUPAC: сложные эфиры 4-оксибензойной кислоты. Русский: (сложные) эфиры п-гидроксибензойной кислоты, (сложные) эфиры п-оксибензойной кислоты, (сложные) эфиры р-оксибензойной кислоты, п-оксибензоаты, парабены.

2. Свойства. Эфиры п-оксибензойной кислоты имеют общую формулу.

Их свойства приведены ниже.

    Радикал, R                                                                                       СН₃   С₂Н₅  C₃H₇     н-С₇Н₁₅

    Растворимость при комнатной температуре, г на 100 г воды    0,25   0,17    0,02    0,0015

    Температура плавления,  °С                                                            127       -         97         -

Парабены представляют собой белые  кристаллические порошки. Их натриевые  производные хорошо растворимы в  воде, но в нещелочных растворах  не могут существовать из-за гидролиза. Растворимость парабенов в маслах возрастает с увеличением длины алкильного радикала и составляет от 2 до 5% в зависимости от сорта масла. Из-за хорошей растворимости в маслах и плохой в воде эти вещества в основном оказываются в масляной фазе эмульсий; в водной фазе их концентрация невелика. Добавление парабенов к пищевым продуктам приводит к некоторому ослаблению вкусовых ощущений.

3. Аналитические сведения. Эфиры п-оксибензойной кислоты можно выделить из исследуемого пищевого продукта экстракцией диэтиловым эфиром, смесью диэтилового и петролейного эфиров или перегонкой с водяным паром из кислых растворов. Дистиллят омыляют до п-оксибензойной кислоты и последнюю определяют спектрофотометрически при 255 нм. Для идентификации и разделения парабенов используются ВЭЖХ и ТСХ.

4. Законодательные аспекты применения в пищевых продуктах. Метиловый, этиловый и н-пропиловый эфиры п-оксибензойной кислоты, а также их натриевые производные разрешены в большинстве стран для консервирования многих пищевых продуктов. Предельно допустимые количества (за некоторыми исключениями) составляют от 0,1 до 0,2%.

5. Токсиколого-гигиеническая оценка

Острая токсичность. Острая токсичность эфиров п-оксибензойной кислоты с низкомолекулярными спиртами тем ниже, чем длиннее спиртовой остаток. Для мышей LD₅₀ метилового и пропилового эфиров составляет около 8 г на 1 кг массы тела, а их натриевых производных - соответственно 2 и 3,7 г на 1 кг массы тела. Для натриевых производных этилового и бутилового эфиров LD₅₀ равна 2 и 0,95 г на 1 кг массы тела. По другим данным, LD₅₀ этилового эфира равна 6 г на 1 кг массы тела, а для пропилового и бутилового эфиров - соответственно 6,3 и 13,2 г. Для кроликов LD₅₀ метилового эфира составляет примерно 3 г на 1 кг массы тела. В сочетании с другими консервантами острая токсичность эфиров п-оксибензойной кислоты не увеличивается.

Субхроническая токсичность. Скармливание кроликам 500 мг метил-п-оксибензоата на 1 кг массы тела в день в течение 6 дней не приводило ни к каким нарушениям; дозы в 3000 мг оказались токсичными. Кошки и собаки чувствительнее кроликов. Субхроническая токсичность пропилового эфира имеет тот же порядок, что и метилового. Приём 2 г метилового и пропилового эфиров в день переносился человеком в течение месяца без нарушений. У крыс при субхроническом оральном применении 2,5% (самцы) и 5% (самки) изопропилового эфира п-оксибензойной кислоты наблюдалось характерное уменьшение массы тела.

Хроническая токсичность. При скармливании 0,9-1,2 г метилового, этилового, пропилового и бутилового эфиров п-оксибензойной кислоты на 1 кг массы тела в течение 2 лет не обнаружено никаких специфических нарушений. Гистологических изменений почек, печени, лёгких и других внутренних органов не наблюдалось. Скармливание 5,5-5,9 г на 1 кг массы тела в день приводит к замедлению развития молодняка крыс. Собаки переносят 1 г на 1 кг массы тела в день в течение по крайней мере года.

После того как изучение пролиферации клеток преджелудка крыс привело  к положительным результатам, SCF установила временное значение ДСП 0-10 мг на 1 кг массы тела.

Метиловый эфир п-оксибензойной кислоты не проявляет канцерогенных свойств.

Реакции непереносимость. Эфиры п-оксибензойной кислоты, наряду с бензойной кислотой и некоторыми азокрасителями, считают пищевой добавкой со значительным сенсибилизирующим потенциалом. Как при оральном, так и при локальном применении парабены могут вызывать реакции непереносимости, например крапивницу. Обычно речь идёт о псевдоаллергических реакциях, но есть сведения и об истинных аллергиях.

Биохимическое поведение. Эфиры п-оксибензойной кислоты быстро и полностью всасываются из желудочно-кишечного тракта и гидролизуются; поэтому накопления их в организме ожидать не следует. Выделение образующейся при гидролизе п-оксибензойной кислоты происходит через мочу. У крыс в течение 24 часов около 40% выделяется в виде самой кислоты, а 23% в виде п-оксигиппуровой кислоты и её глюкуронового эфира. В крови обнаруживаются только незначительные количества п-оксибензойной кислоты. У кроликов выделение протекает, в принципе, также, отличается только соотношение метаболитов. Аналогично происходит выделение у кошек и собак. После многодневного перорального приёма 2 г пропил-п-оксибензоата человеческая моча содержит примерно 14% введённого эфира в виде п-оксибензойной кислоты, 4% в виде п-окси-гиппуровой кислоты, а остаток (предположительно) в виде сульфопроизводного п-окси-бензойной кислоты. Метиловый, этиловый, пропиловый и бутиловый эфиры п-оксибензойной кислоты оказывают спермицидное действие; поэтому обсуждается их использование в контрацепции. 

6. Области применения. Применение эфиров п-оксибензойной кислоты в консервировании пищевых продуктов определяется тремя факторами: независимостью их действия от величины рН, очень малой растворимостью в воде и органолептическими свойствами.

Ранее вследствие своей эффективности  в области высоких рН п-оксибензойная  кислота использовалась для защиты поверхности твёрдых сыров и  твердокопченых колбас; в этих случаях  нежелательные органолептические  свойства мешали мало или не мешали совсем. В настоящее время такое применение, а также использование в консервировании кондитерских изделий и рыбопродуктов почти полностью прекращено.

Сложные эфиры п-оксибензойной кислоты с низкомолекулярными спиртами в консервировании напитков не используются, но в США н-гептиловый эфир п-оксибензойной кислоты в небольшом объёме применяется для консервирования пива. В концентрации 8-12 мг на 1 л (примерно равной растворимости) он защищает готовое пиво от дрожжевого и бактериального перебраживания. Однако такая добавка уменьшает стабильность пены и устойчивость пива к охлаждению. Для внесения в пиво эфир предварительно растворяют в спирте или пропиленгликоле.

3.1.13. Орто-Фенилфенол

1. Синонимы. IUPAC: бифенил-2-ол. Русский: 2-фенилфенол, о-оксидифенил, о-гидроксибифенил.

2. Свойства. о-Фенилфенол С₁₂Н₁₀О представляет собой пластинки белого или желтоватого цвета, плавящиеся при 57°С. В воде о-фенилфенол растворим очень мало. Его натриевая соль, представляющая собой белые хлопья или порошок, очень хорошо растворима в воде. В 100 г воды при комнатной температуре растворяется около 120 г о-фенилфенолята натрия.

3. Аналитические сведения. Для качественного анализа о-фенилфенол выделяют из исследуемого пищевого продукта перегонкой с водяным паром. При взаимодействии с солью Прочного голубого В он образует краситель, который можно обнаружить по максимуму поглощения в области 480 нм. Кроме того, о-фенилфенол можно определить с помощью ВЭЖХ.

4. Законодательные аспекты применения в пищевых продуктах. В большинстве стран о-фенилфенол разрешён для поверхностной обработки цитрусовых. Предельно допустимое остаточное количество составляет 12 мг на 1 кг фруктов.

5. Токсиколого-гигиеническая оценка. Для кошек LD₅₀ о-фенилфенола составляет 0,5 г, а для крыс - 3 г на 1 кг массы тела. Дозы до 200 мг о-фенилфенола на 1 кг массы тела в день не наносят заметного вреда здоровью крыс в течение 32 дней.

Добавление 0,2% о-фенилфенола к корму крыс в течение 2 лет не вызывало никаких изменений; прирост массы, внешний вид и поведение животных, их смертность, а также гистологическое состояние различных внутренних органов соответствовали контролю. Добавление 2% вызывало уменьшение прироста массы и поражения почек. Собаки переносили 0,5 г о-фенилфенола на 1 кг массы тела вдень в течение одного года без специфических нарушений.

Канцерогенное действие о-фенилфенола на человека не доказано. Тем не менее в Германии он отнесен к веществам, для которых величину ПДК не устанавливают. Его рассматривают в качестве субстанции, изменяющей наследственность. Такое действие имеет, по-видимому, не сам о-фенилфенол, а его метаболиты - фенилгидрохинон и фенилбензохинон. Соответствующие аддукты с ДНК можно обнаружить как in vitro, так и in vivo.

Принимаемый перорально о-фенилфенол в организме крыс частично превращается в 2,5-дигидроксибифенил, который, также как и сам о-фенилфенол, выводится с мочой в виде соединений с глюкуроновой или серной кислотами.

6. Области применения.  Единственная область применения о-фенилфенола в пищевой промышленности - сохранение цитрусовых. Плоды при 30-35°С погружают на 30-60 секунд в 0,5-2%-й водный раствор натриевой соли о-фенилфенола. Поскольку о-фенилфенол эффективен в щелочной среде, величину рН раствора поддерживают около 11,7. Кроме того, во избежание окрашивания кожуры в коричневый цвет к раствору добавляют 1% гексаметилентетрамина. Если вода жёсткая, в раствор добавляют и небольшое количество этилендиаминтетраацетата натрия. После обработки плоды обмывают чистой водой. В результате на кожуре остаётся небольшое количество о-фенилфенола (несколько миллиграммов на килограмм). Для обработки материала упаковки о-фенилфенол (в отличие от дифенила) практически не используют. В последнее время увеличилось число сообщений об устойчивости плесневых грибов, растущих на цитрусовых, к о-фенилфенолу.

3.1.14. Дифенил

1. Синонимы IUPAC: бифенил. Русский: фенилбензол.

2. Свойства. Дифенил С₆Н₅С₆Н₅ представляет собой бесцветные пластинчатые кристаллы с запахом. Температура плавления составляет 69-70 °С. В воде дифенил растворим очень мало, но легко растворяется в эфире и углеводородах. Давление его паров при температуре 20°С составляет 7,3 ∙ 10^-3 мбар (0,72 Па), что соответствует концентрации в воздухе 4,7 ∙ 10^2-2 мг/л (47 мг/м³).

3. Аналитические сведения. Для анализа дифенил выделяют из пищевого продукта перегонкой с водяным паром. При исследовании цитрусовых для отделения дифенила от эфирных масел, перешедших в дистиллят, последний пропускают через специальную насадку или дополнительно очищают на хроматографической колонке. Дифенил можно определить по его максимуму поглощения при 250 нм или после нитрования в виде динитродифенила, который поглощает при 560 нм. Кроме того, возможно использование для этой цели ИК-спектроскопии и ВЭЖХ; последняя позволяет одновременно определить и другие вещества, применяемые для поверхностной обработки. При определении дифенила в кожуре цитрусовых методами хроматомасс-спектрометрии или газовой хроматографии с фотоионизационным детектором подготовка проб для анализа значительно упрощается.

4. Токсиколого-гигиеническая оценка

Острая токсичность. Для крыс перорально LD₅₀ дифенила составляет 3,3 г, по другим данным - примерно 5 г на 1 кг массы тела; для кроликов она составляет 2,4 г, для кошек - свыше 2,6 г на 1 кг массы тела.

Субхроническая токсичность. Добавление 1 % дифенила в корм крыс в течение 4 недель вызывает замедление развития, а также наносит вред печени и почкам. Дозы до 200 мг дифенила на 1 кг массы тела в день в течение 4 недель или 300 мг на 1 кг массы тела в день в течение 12 дней не наносят видимого ущерба здоровью. В 90-дневном опыте установлено, что 0,5-1 % дифенила в корме крыс не наносит вреда здоровью животных. В экспериментах с людьми выяснено, что приём в течение 13 недель по 35 мг дифенила в день не вызывает отрицательного воздействия.

Хроническая токсичность. Приём 50-100 мг дифенила вдень (0,25-0,5% от массы корма) через 2 месяца приводил у крыс к дегенеративным изменениям печени и почек; однако усиления этих изменений в последующем (вплоть до 13 месяцев) не наблюдалось. В опытах с четырьмя поколениями крыс, которые получали корм с Добавлением 0,01,0,1 и 1,0% дифенила, неблагоприятные эффекты (явное уменьшение плодовитости и величины помёта, замедление роста) наблюдались только при наибольшей концентрации консерванта. У обезьян нарушения здоровья имели Место лишь при длительном использовании корма с 1% дифенила.