6.3.2. Соли пищевых кислот

К числу основных регуляторов кислотности пищевых систем относятся следующие соли органических и неорганических кислот:

– цитраты (соли лимонной кислоты);

– ацетаты (соли уксусной кислоты);

– лактаты (соли молочной кислоты);

– малаты (соли яблочной кислоты);

– тартраты (соли винной кислоты);

– сукцинаты (соли янтарной кислоты);

– адипаты (соли адипиновой кислоты);

– фумараты (соли фумаровой кислоты);

– фосфаты (соли фосфорной кислоты).

Из вышеперечисленных солей пищевых кислот наиболее востребованы в пищевой индустрии цитраты, лактаты и фосфаты.

Применение в пищевой промышленности цитратов

За рубежом на долю цитратов приходится до 40 % от объемов производимых пищевых кислот, и сфера их применения постоянно расширяется. Большой научный и практический интерес к производ-ным лимонной кислоты вполне оправдан, принимая во внимание полифункциональные свойства цитратов.

Вышеуказанные пищевые добавки являются не только регуляторами кислотности пищевых систем, но и диспергирующими веществами, комплексообразователями и стабилизаторами кислотности продукта.

Всемирная организация здравоохранения классифицирует лимонную кислоту и ее соли в списке А (I) с индексом AD1 («неограниченно»), т. е. потребление вещества не представляет опасности для здоровья. В рецептурах пищевых продуктов соли лимонной кислоты применяют по принципу «достаточности».

Развитие цивилизации неизбежно порождает загрязнение окружающей среды. Поэтому пища должна быть не только полноценной, но и являться профилактическим средством, предотвращающим болезни человека, обусловленные неблагополучной экологической обстановкой.

Продукты питания профилактического назначения, содержащие определенные добавки, могут удалять тяжелые металлы и радио-нуклиды из организма или максимально смягчать их воздействие на ткани и органы человека. К добавкам подобного типа, наряду с пектинами и другими веществами, относятся лимонная кислота и ее соли. Их профилактическое действие – постепенное и планомерное выведение из организма человека ионов тяжелых металлов и радионуклидов.

В табл. 6.15 приведены некоторые сведения о содержании цитратов (преимущественно цитрата натрия) в отдельных видах пищевых продуктов.

Таблица 6.15

Содержание цитратов в пищевых продуктах

Наименование продукта	Содержание цитратов, %
Сыры	3,4
Мясопродукты	1–7
Кондитерские изделия	0,1–0,5
Джемы	0,3
Желейные десерты	2,5
Безалкогольные напитки	0,1–0,4
Вина	0,3
Консервированные фрукты и овощи	0,1
Жевательные таблетки	0,1–0,2

Среди солей лимонной кислоты наибольший интерес для технологов представляют цитраты натрия (Е 331), цитраты калия (Е 332) и цитраты кальция (Е 333).

Цитраты натрия (Е 331) представляют собой белые кристаллы с кислым вкусом, хорошо растворимые в воде. Наряду с регуляцией кислотности пищевой системы, цитраты натрия (одно-, дву- и трехзамещенные) выполняют и другие технологические функции: стабилизаторов, эмульгаторов, синергистов, текстурирующих агентов, фиксаторов окраски. Допустимое суточное поступление не ограничено.

Выпуск цитрата натрия трехзамещенного (Е 331iii) регламен-тирует ГОСТ 31227–2004.

Лимонная кислота и ее натриевая соль, будучи антиокислите-лями, препятствуют прогорканию (окислению) жиров и жиросодержащих продуктов. Антиокислительный эффект основан на способности аниона цитрата связывать находящиеся в незначительном количестве в продуктах катализаторы окисления – тяжелые металлы (Fe, Cu, Ni) и образовывать с ними комплексные соединения.

При совместном добавлении лимонной кислоты и цитрата натрия образуется буферная система, инактивирующая воздействие металлов, содержащихся в сырье и готовой продукции, на цвет, вкус, запах пищевых продуктов и содержание в них витаминов.

Натриевые соли лимонной кислоты обладают свойством стимулировать пенообразование и поддерживать механическую устойчивость пены, способствуют увеличению влагосвязывающей способности белков.

Перечисленные свойства цитрата натрия предопределяют достаточно широкую сферу его применения в пищевой промышлен-ности. В продуктах переработки мяса, рыбы и птицы разрешено в качестве текстурирующего агента использовать безводный трехзамещенный цитрат натрия, который добавляют вместе с поваренной солью.

Смесь хлористого натрия с цитратом натрия способствует набуханию мышечных волокон и связыванию добавленной воды. При этом цитрат натрия не разрушает связи между актином и миозином и не улучшает растворимость белков. Цитрат натрия добавляют в количестве 3–5 г на 1 кг фарша.

Технологи отмечают, что замена фосфатов цитратом натрия в отдельных случаях может привести к образованию в мясных изделиях после термообработки бульонно-жировых отеков.

Цитрат натрия применяют в производстве безалкогольных напитков. Он придает напиткам освежающий солоноватый привкус, улучшает насыщенность углекислотой в процессе газирования.

Используют цитрат натрия при выработке желейных пектиновых кондитерских изделий (яблочного мармелада и т. п.). Его добавляют в яблочное пюре до введения сахара, чтобы замедлить процессы желеобразования, которое быстро происходит при взаимодействии пектина с сахаром. В производстве желейных кондитерских изделий и джемов используют также буферные свойства цитрата натрия для поддержания величины pH среды на оптимальном уровне.

В производстве сгущенного молока цитрат натрия предупреж-дает осаждение твердых веществ в процессе выпаривания молока и его хранения. Его используют в качестве стабилизатора и эмульгатора при производстве мороженого и сыров. Добавка цитрата натрия поддерживает вкусовые и ароматические свойства сыра, улучшает его микробилогическую устойчивость.

Цитрат натрия применяют при производстве специального питания для космонавтов и авиапассажиров. Например, цитрат натрия входит в препарат для напитка, применяемого при обезвоживании организма, способствующего быстрому восстановлению гомеостаза за счет гидратации.

В медицине и химико-фармацевтической промышленности цитрат натрия широко применяют для предотвращения свертываемости крови при ее переливании и заготовках, для растворения почечных камней, лечения диатезов, как вяжущее и противовоспалительное средство. Растворы цитрата натрия являются эффективными растворителями для ряда таких плохо растворимых соединений, как салициловая, бензойная и галловая кислоты. Цитрат натрия применяют также при изготовлении лечебных кремов, шампуней, полосканий для рта, примочек, прозрачного мыла, зубных паст, репелентов, заменителей табака, в составе лекарственных препаратов для желудка, почек, в составе растворимого аспирина.

Использование цитрата натрия при производстве синтетических моющих средств (СМС) позволяет значительно снизить экологическую нагрузку на окружающую среду. Основную массу синтетических моющих средств изготавливают на основе триполифосфатов, которые трудно поддаются утилизации на очистных сооружениях. Поступающий со сточными водами в открытые водоемы фосфор является причиной бурного развития водорослей (в основном агрессивных сине-зеленых) и нарушения кислородного баланса вод, гибели рыб, развития анаэробной микрофлоры и накопления в водоемах вредных продуктов анаэробного брожения.

В качестве комплексообразующих структурообразователей, успешно заменяющих полифосфаты, особенно в жидких СМС, за рубежом широко применяют цитрат натрия, объем продажи которого для этих целей в мире каждый год увеличивается на 1,1–3,3 %. Цитрат натрия обеспечивает щелочность и буферность моющих средств, смягчает воду. При этом он хорошо поддается биодеградации как в системах очистки, так и в открытых водоемах, разрушаясь до воды и углекислого газа.

В настоящее время полностью отказались от применения трипо-лифосфата натрия производители СМС Японии, Швейцарии, Норвегии, Италии, Германии, Австрии, Нидерландов; сократили его применение ведущие индустриальные страны (Великобритания, Франция, США, Швеция и др.).

Ежегодная мировая потребность в цитрате натрия для производства моющих средств, по расчетам японских экономистов, сос-тавляет не менее 400 тыс. т. Потребность России в цитрате натрия для аналогичных целей оценивают, по предварительным данным, в 20–25 тыс. т в год.

Цитраты калия (Е 332). Пищевая добавка Е 332, объединя-ющая цитрат калия однозамещенный (Е 332i) и цитрат калия трехзамещенный (Е 332ii), представляет собой белые кристаллы с кислым вкусом, хорошо растворимые в воде. Допустимое суточное поступление не ограничено.

В пищевой промышленности цитрат калия применяют там же, где и цитрат натрия, но где нежелательно присутствие ионов натрия: в различных пищевых продуктах, при бессолевых диетах, а также в составе фармацевтических препаратов.

В диетическом питании цитрат калия применяют в смеси с дру-гими солями, например в виде калиевого-магниевого цитрата. Цитрат калия нашел широкое применение в фармакологии: в препаратах, предназначенных для воздействия на отложения кальциевых почечных камней; при изготовлении зубных паст, лечебных кремов; в различных растираниях. Также используется в процессах водоочистки.

Цитраты кальция (Е 333). Пищевая добавка Е 333 объединяет две формы цитрата кальция – монокальцийдицитрат (Е 333i) и трикальцийдицитрат (Е 333ii). Цитраты кальция – это бесцветные кристаллы или белый порошок с ярко выраженным кислым вкусом. Растворимость его хуже, чем у других цитратов. Так, у трикальцийдицитрата всего 1 г/дм³.

Широкий спектр использования цитрата кальция при производ-стве пищевых продуктов связан с тем, что кальций является важнейшим минералом в питании человека. Он требуется для адекватного формирования костей и поддержания их состава, а также необходим для реализации различных функций метаболизма. Роль кальция в этих процессах до сих пор выяснена не до конца, предположительно он участвует в построении и функциональном контроле энзимных белков. Тем не менее для нормального развития и существования организма необходимо поступление кальция в составе питания в достаточном количестве. Особенно необходима кальциевая диета при остеопорозе, который характеризуется понижением массы костей, повышением их хрупкости и склонности к переломам.

Известно, что в обычных условиях кальций плохо всасывается в кишечном тракте. Кишечная адсорбция кальция усиливается в присутствии витамина D. Усвоение кальция значительно улучшается при поступлении его в организм в виде цитрата. При этом снижается вероятность образования камней в почках, что часто имеет место при использовании препаратов, содержащих хлорид, карбонат или глюконат кальция. Именно анионы [cit^–3] являются ингибитором кристаллизации почечных камней.

В пищевой промышленности добавку Е 333 в основном используют в качестве источника кальция, доступного для организма человека, регулятора кислотности и отвердителя для продуктов переработки фруктов и овощей, стабилизатора пищевых систем. Цитраты кальция применяют для приготовления различных функциональных напитков, в составе диетических кальциевых добавок, замедляющих остеопороз, жевательных резинок, в производстве сливок, сухого молока и плавленого сыра, а также в производстве фруктовых консервов, джемов и желе.

Цитрат кальция используют в рецептурах мясных продуктов с низким содержанием натрия, при получении комбинированных сме-сей из высушенных фруктов и зерновых, при обработке риса, в производстве сигарет, в качестве антислипающего агента и загустителя в производстве растительного масла. Помимо пищевой промышленности, цитрат кальция находит применение в фармацевтической промышленности и медицине, в производстве косметических товаров.

Применение в пищевой промышленности лактатов

Из производных молочной кислоты, используемых в пищевой промышленности, наиболее востребованными являются лактаты натрия и кальция.

Лактат натрия (Е 325). Натриевая соль молочной кислоты CH₃CHOHCOONa – лактат натрия представляет собой вязкую сиропо-образную жидкость от светло-коричневого до коричневого цвета со слабым характерным запахом, приятным соленым вкусом и является солью с низкой точкой плавления, низкой температурой замерзания и высокой динамической вязкостью концентрированных растворов, нетоксична и физиологически безвредна. Температура кипения – 105,5 С; замерзания – минус 32,5 С.

Лактат натрия обладает уникальным сочетанием физико-хими-ческих, биохимических и технологических свойств. Он характери-зуется как синергист антиокислителей, регулятор кислотности, регулятор влажности и наполнитель. Обладает статусом «GRAS», т. е. является общепризнанным безопасным для здоровья ингредиентом. Антисептические, буферные, гидротропные, гигроскопические, пенообразующие, пластифицирующие, студнеобразующие и другие свойства натриевой соли молочной кислоты нашли применение в различных отраслях пищевой промышленности.

Применение лактата натрия в мясной индустрии, где одним из основных требований безопасности является максимальное подавле-ние размножения или уничтожение таких опасных микроорганизмов, как Salmonella, Listeria, Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus и другие, позволяет решить целый комплекс проблем.

Во-первых, применение лактата натрия в количестве от 0,6 до 1,5 % обеспечивает увеличение срока хранения вакуум-упакован-ных колбасных изделий, ветчины, сосисок.

Во-вторых, наряду с тем что у выработанной мясной продукции увеличиваются сроки хранения (в 2–3 раза), улучшаются и качественные показатели готовых изделий – за счет улучшения цветообразования, вкуса и аромата продукта. С технологической точки зрения лактат натрия повышает влагоудерживающую способность белков и улучшает эмульсионную стабильность вареных колбасных изделий, сокращает отсечение жидкости при вакуумной упаковке.

Применяют лактат натрия в составе шприцовочных рассолов (от 3 до 6 % на 100 кг сырья), в производстве вареных колбас, для поверхностной аэрозольной обработки готовой продукции.

Предполагают, что принцип действия лактата натрия заключается в следующем: диффундируя в клетку, он восстанавливается до молочной кислоты, понижая рH содержимого и активность воды.

Целесообразность использования лактата натрия доказана в производстве рыбопродуктов, особенно при изготовлении продукции из рыбы, имеющей светлое мясо. Известен способ предотвращения развития бактерий Clostridium botulinum в рыбе путем введения лактата натрия в количестве 1–7 % от массы продукта. Обработка лактатом натрия оказывает положительное влияние на органолептические показатели обжаренного филе рыбы и снижает потери массы продукта при обжарке. Лактат натрия оказывает противоокислительное действие в охлажденных и замороженных рыбных продуктах, улучшает цвет и аромат, увеличивает срок их годности на 30–50 %. Отмечено, что пищевая добавка Е 325 является очень эффективным средством, подавляющим рост бактерий во всех видах рыбной продукции, в том числе рыбных паштетах и салатах. Обычно в рыбные продукты рекомендуется добавлять от 1,5 до 3,5 % лактата натрия в зависимости от массы готового продукта, хотя для каждого вида продукции требуются разработка способа его применения и уточнение дозы добавки.

Использование лактата натрия в производстве кондитерских изделий: мармелада, зефира, конфет с фруктово-ягодными и ликерными начинками, восточных сладостей, карамели, выпечных и других –обусловлено многофункциональным действием этой добавки.

При приготовлении желейных масс, в частности в производстве яблочного мармелада, введение лактата натрия в рецептуру позволяет регулировать процесс студнеобразования, сдвигая его начало в сторо-ну меньшей остаточной влажности, уменьшить нарастание содержания инвертного сахара в процессе варки, сократить продолжительность сушки мармелада и снизить температуру студнеобразования. Введе-ние лактата натрия смещает pH желейных масс в щелочную сторону на 0,3–0,8, что ослабляет вкусовое ощущение кислотности. Количество добавляемого лактата натрия в мармеладные изделия зависит от используемого сырья, технологических требований, рецептуры и варьирует от 4,0 кг 40 %-го раствора на 1 т готового «Фруктово-ягодного пласта» до 25,3 кг на 1 т мармелада «Диабетический».

Введение лактата натрия в зефир, конфеты типа «суфле» обус-ловлено его буферными свойствами, способностью к пенообразованию и стабилизации механических свойств пены, консервирующим действием и улучшением вкуса и аромата готовых изделий. При изготовлении белково-сбивных изделий возможна замена до 20 % яичного белка лактатом натрия. Количество лактата натрия, вводимого в зефир, белково-сбивные изделия, определяется рецептурой и колеблется от 0,9 кг на 1 т (зефир «Лимонный») до 6,8 кг 40 %-го лактата на 1 т (зефир «Ванильный»); около 6 кг лактата натрия расходуется на 1 т пастилы.

В производстве карамельных изделий введение лактата натрия позволяет увеличить содержание в них яблочного пюре и сдвинуть начало студнеобразования в область более низких температур (с 95 до 65 С). Согласно рецептурам, для приготовления требуется от 1,28 до 7,05 кг 40 %-го лактата натрия на 1 т готового продукта.

Лактат кальция (Е 327) (молочно-кислый кальций) – белый порошок или кристаллы без запаха; медленно растворимый в холодной воде (5,4 ²⁰ г/100 г), легко – в горячей (70,9⁸⁰ г/100 г); нетоксичен, физиологически безвреден. Разрешен к применению в пищевой промышленности в России, странах Европейского экономического сообщества и многих других государствах в качестве пищевой добавки, обеспечивающей необходимые органолептические показатели и выполняющей функции регулятора кислотности, синергиста антиоксидантов, влагоудерживающего агента, отвердителя и эмульгирующей соли.

Лактат кальция, являясь богатым источником кальция, легко ассимилируемым организмом, даже при высоких концентрациях не ухудшает вкуса продуктов, улучшает структурно-механические свой-ства изделий, приготовленных из муки и содержащих жиры и белки, имеет нейтральную реакцию среды. Он хорошо растворяется в ЖКТ и не раздражает оболочку желудка. Приемлемое суточное поступле-нии пищевой добавки Е 327 в организм человека – 1500 мг/кг массы тела.

Введение лактата кальция в рецептуры хлебобулочных изделий целесообразно не только для обогащения продукта. Он способствует также изменению структурно-механических свойств мякиша, снижая содержание сульфгидрильных групп в тесте. Совместное действие лактат-ионов и катионов кальция приводит к образованию множества новых связей между макромолекулами белков клейковины и полисахаридов теста.

Количество лактата кальция, вносимого в муку при замесе теста, зависит от качества муки. Добавление лактата кальция в муку с короткорвущейся упругой клейковиной в количестве 0,6–0,7 % к массе муки положительно влияет на активность бродильной микрофлоры теста, улучшает качество пшеничного хлеба, приготовленного безопарным способом, и способствует сохранению его свежести. При добавлении лактата кальция в количестве 0,1 % к массе муки улучшаются реологические свойства теста и увеличивается объем готовых изделий. Использование лактата кальция повышает интенсивность процессов газообразования в тесте. Применяют лактат кальция и в качестве стабилизирующей добавки к разрыхлителям для песочного теста.

Введение лактата кальция позволяет сократить продолжитель-ность процесса взбивания крема, увеличить объем пены на 30 % при частичной замене яичного альбумина до 20 %, улучшить стабиль-ность жидкого теста в производстве вспениваемых выпечных изделий.

Лактат кальция нашел применение и в виноделии. Так, обработка концентрированного виноградного сока лактатом кальция для предупреждения помутнения приводит к удалению до 60 % винного камня в течение 3–4 ч хранения и 100 % – через 5–6 сут, по сравнению с 7–8 сут при использовании глюконата кальция.

При консервировании овощей и фруктов кроме молочной кис-лоты с успехом применяют лактат кальция для уплотнения раститель-ных тканей, повышения их сочности, предупреждения их обесцвечивания, предотвращения образования струвита (магний-аммоний фосфорно-кислый MgNH₄PO₄·6H₂O). Обработка яблок, картофеля, помидоров, корнишонов и других овощей раствором, содержащим 4–6 % лактата кальция и 0,3 % пищевого загустителя, позволяет значительно снизить потери продуктов при низкотемпературном хранении.

Применение лактата кальция в производстве молочной продук-ции основано как на его технологических свойствах, так и на высоком содержании кальция. Есть данные о положительном влиянии добавки Е 327 на качество кисло-молочных продуктов. Введение лактата кальция в обезжиренное молоко перед ультравысокотемпературной обработкой повышает его биологическую ценность, так как при этом возрастает содержание кальция.

Применение лактата кальция в мясоперерабатывающей промышленности более ограниченное по сравнению с производством хлебобулочных, кондитерских изделий и переработкой овощей и фруктов.

Применение лактата кальция в пищевых продуктах не ограничи-вается описанными выше примерами. Известно, что в некоторых странах Азии, где существует дефицит кальция, лактат кальция используют непосредственно при приготовлении пищи: супа, риса и овощей.

Если за рубежом пищевую добавку Е 327 применяют достаточ-но широко, то в России сфера использования кальциевой соли молочной кислоты ограничена. Это обусловлено как недостаточной информацией о возможностях и преимуществах добавок лактата кальция для конкретных видов продукции, так и отсутствием действующего производства по выпуску этой пищевой добавки.

Применение лактата кальция в медицине показало, что он явля-ется ценным терапевтическим препаратом при лечении кальциевой недостаточности, аллергических заболеваний (бронхиальной астмы, крапивницы), отравлений солями магния. Применяется также как кровоостанавливающее средство при легочных, желудочно-кишечных и других кровотечениях, легко ассимилируемое организмом и не раздражающее слизистую оболочку желудка.

Лактат кальция используют как ингредиент зубных паст и косметических кремов; в ветеринарной практике – как терапевтический препарат, а в производстве кормов – как кальцийсодержащую обогащающую добавку.

Необходимо отметить, что многофункциональность лактатсодер-жащих добавок во многом объясняется синергическими взаимодействиями их компонентов. Проявление синергизма четко прослеживается при совместном применении молочной кислоты и ее солей. Хорошая совместимость этих ингредиентов используется при разработке комплексных пищевых добавок. Установлено, что эффективность таких добавок (антимикробная, антиокислительная, технологическая) значительно выше, чем индивидуальных ингредиентов – молочной кислоты и ее производных.

На явлении синергизма базируется сравнительно недавно вышедшая на российский рынок разработка отечественных ученых – полифункциональная комплексная добавка «Дилактин–S», включающая молочную кислоту и лактат натрия в определенных соотношениях с возможностью варьирования величины рH от 4,5 до 6,5. По способам применения пищевая добавка «Дилактин–S» практически не имеет себе равных среди отечественных и зарубежных пищевых добавок. Так, она вводится в процессе выработки пищевого продукта в натуральном или разбавленном виде в водную фазу, тесто, эмульсии; может использоваться при подготовке сырья животного происхождения и как антисептик для обработки вспомогательных материалов, в том числе пакетов из полимерных материалов перед упаковкой готовой продукции.

Применение в пищевой промышленности фосфатов

К числу регуляторов кислотности пищевых систем относятся моно-, ди-, три- и пирофосфаты: Е 339, Е 340, Е 341, Е 343, Е 450, Е 451.

Фосфаты полифункциональны и являются также влагоудерживающими агентами, стабилизаторами, эмульгирующими солями, фик-саторами окраски, синергистами антиоксидантов. Они представляют собой бесцветные кристаллы либо порошки и гранулы белого цвета без запаха, растворимые в воде (за исключением Е 341, Е 343). Причем калиевые соли фосфорных кислот лучше растворимы в воде, чем натриевые.

Сырьем для получения монофосфатов (Е 339, Е 340, Е 341, Е343) является очищенная до пищевого качества фосфорная кислота. Пирофосфаты (Е 450) и трифосфаты (Е 451) получают путем дегидратации гидроортофосфатов.

Имеются фосфаты кислые, нейтральные и щелочные, на что указывают и различия в их спецификации (табл. 6.16).

Таблица 6.16