Лекция 8 пищевые добавки, определяющие вкус и аромат пищевых продуктов подсластители
В настоящее время описано большое число подслащивающих веществ, однако практическое применение нашли лишь немногие. Среди них можно выделить две группы: природные и синтетические подсластители. Природные подсластители
Природные подслащивающие вещества представлены моно- и олигосахаридами, продуктами гидролиза крахмала, полиолами и подслащивающими веществами, не относящимися к сахаридам.
Глюкоза, или декстроза (виноградный сахар), относится к группе моносахаридов. Как пищевая добавка глюкоза применяется для подслащивания безалкогольных и прохладительных напитков, некоторых видов кондитерских изделий, жевательной резинки. Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам уровень допустимого суточного потребления глюкозы не установлен и спецификации не определены.
Фруктоза, или левулеза (фруктовый сахар), в свободном состоянии содержится в зеленых частях растений, нектаре цветов, семенах, меде. Фруктоза является подслащивающим веществом для напитков и кондитерских изделий. Организмом фруктоза усваивается быстро, превращаясь в печени в гликоген. Приготовленные из нее сиропы не кристаллизуются. Она очень гигроскопична и является эффективным средством для поддержания требуемой влажности продуктов. Важным свойством фруктозы является способность усиливать вкус и аромат продуктов. Считают, что фруктоза может быть использована для производства диабетических продуктов в количестве 0,5— 1,0 г на 1 кг массы тела человека.
Лактоза (молочный сахар) входит в состав молока всех млекопитающих. Степень ее сладости по сравнению с сахарозой составляет 0,16. Растворимость лактозы в воде при температуре 20 °С невысокая — примерно 20 %. Из растворов повышенной концентрации выделяют кристаллы гидрата и ά-лактозы. Используется лактоза в производстве специальных кондитерских изделий детского питания.
Сахаристые крахмалопродукты используют в пищевой промышленности для придания продуктам сладкого вкуса. Их получают путем гидролиза крахмала (частичного или полного), иногда с последующей модификацией отдельных компонентов гидролиза. К продуктам частичного гидролиза относят крахмальные патоки (низкоосахаренная, карамельная, высокоосахаренная, мальтозная, глюкозно-мальтозная), а также мальтодекстрины. Сахаристые крахмалопродукты, особенно глюкозно-фруктозные сиропы, обладают сладким вкусом, хорошей усвояемостью и экономической выгодой, кроме того в пищевых продуктах они одновременно выполняют функции структурообразователей, наполнителей, источников сухих веществ, а многие являются и консервантами.
Сорбит (Е 420) относится к группе многоатомных спиртов —полиолов. Степень сладости его составляет 0,6 от сладости сахарозы. По сравнению с глюкозой и фруктозой сорбит медленнее всасывается в организме человека, но усваивается практически полностью. В организме сорбит вначале окисляется до фруктозы. Сорбит используется в диетических плодоовощных консервах, кондитерских изделиях и безалкогольных напитках.
Ксилит (Е 967) представляет собой пятиатомный спирт, кристаллическое вещество белого цвета. Он быстро усваивается и не оказывает влияния на уровень сахара в крови. При приеме ксилита в больших количествах — до 50 г/сут и болee может наблюдаться расстройство кишечника, в связи с чем в таких дозах ксилит может рассматриваться и как послабляющее средство.
Степень сладости ксилита по сравнению с сахарозой 0,85—1,2, поэтому он используется при производстве кондитерских изделий для больных сахарным диабетом и ожирением. Содержание ксилита в пищевых продуктах не нормируется, а его добавление должно соответствовать рецептурам.
Применяют ксилит также в производстве диетических плодоовощных консервов, хлебобулочных изделий, безалкогольных газированных напитков. Широко применяется в качестве подслащивающего вещества в жевательной резинке. Достоинством ксилита является и то, что он не ассимилируется большинством видов микроорганизмов. Поэтому продукты с ксилитом не подвергаются микробиологическому разложению.
Маннит (Е 421) — подсластитель, представляющий собой бесцветное соединение, хорошо растворимое в воде. Степень сладости маннита по сравнению с сахарозой 0,4. Применение маннита как пищевой добавки разрешено органами здравоохранения всех стран.
Глициризин (Е 958) упоминался в папирусах Древнего Египта. Его получают из корней сладкого дерева Glycyrrhiza glabra, произрастающего на юге Европы и в Средней Азии. Корень содержит 6—14 % глициризина. Противоточным экстрагированием из корней сладкого дерева получают экстракты, которые находят применение при производстве сигарет, табака, в кондитерской промышленности.
Глициризин в 50— 100 раз слаще сахарозы, ему присущи специфические привкус и запах, что ограничивает его применение. Стевиозид — сладкий кристаллический гликозид, выделенный из листьев растения Stevia rebaudiana, родиной которого является Парагвай. Стевиозид представляет собой белый кристаллический гигроскопичный порошок температурой плавления 196— 198 °С, легко растворимый в воде. При нагревании стевиозид неустойчив. Стевиозид примерно в 300 раз слаще сахарозы. Небольшое его количество вызывает ощущение приятного сладкого вкуса, с повышением его количества ощущение вначале сладкого, затем горького вкуса. Разрешен к применению во всех странах.
Синтетические подслащивающие вещества
Начало изучения синтетических подслащивающих веществ относится к 1879 г., когда Фальберг случайно обнаружил у сахарина интенсивный сладкий вкус. В 1889 г. была описана 4-этоксифенилмочевина. К настоящему времени синтезированы сотни органических соединений интенсивного сладкого вкуса. Необходимость исследований в этой области вызвана, с одной стороны, экономическими проблемами (недостаток сахара и всевозрастающая потребность в нем), с другой — проблемами здравоохранения (увеличивающееся число больных диабетом). Если сахар является пищевым продуктом, то синтетические сладкие вещества представляют собой низкоэнергетические (низкокалорийные) добавки. Синтетические сладкие вещества должны отвечать ряду требований:
- их сенсорные свойства должны проявляться в течение 1-2 с для подавления горького и других неприятных вкусовых ощущений, вызываемых лекарственными препаратами;
- они должны быть химически инертными в отношении всех природных и других химических соединений, содержащихся в пищевых продуктах, в которые они добавляются;
- быть термически устойчивыми;
- хорошо растворяться в воде или жирах в зависимости от цели использования;
- быть физиологически безвредными, нетоксичными, обязательно подвергаться биотрансформации и полностью выводиться из организма.
Сахарин (Е 954) представляет собой сульфамид бензойной кислоты. Сахарин в 300 — 550 раз слаще сахарозы. Обычно он используется в виде натриевой соли, которая по сладости в 500 раз превосходит сахарозу.
Сахарин как подсластитель имеет определенное преимущество: при концентрации выше 0,035 % он оставляет во рту выраженный горький привкус и при дальнейшем повышении концентрации ощущение сладости не возрастает. При варке, особенно кислых блюд, сахарин медленно разлагается с отщеплением имидогруппы и образованием о-сульфобензойной кислоты, имеющей неприятный привкус фенола.
Сахарин быстро проходит через желудочно-кишечный тракт и до 98 % его выводится из организма. Он используется при производстве пищевых продуктов для больных сахарным диабетом — диетических сыров, напитков и жевательной резинки.
Цикламаты (Е 952) как подслащивающие вещества производных аминосульфоновой кислоты при изучении свойств. Открыты случайно в 1937 г. М. Сведа При попадании цикламата на сигарету ученый обнаружил, что она приобрела сладкий вкус. Сладость цикламатов в 30 раз выше, чем сахарозы. Граничная концентрация для раствора цикламата составляет 1 %, при более высокой концентрации повышение степени сладости не обнаруживается. Цикламаты стабильны при варке, выпечке, хорошо растворимы в воде. Используются в кондитерской промышленности и при производстве напитков.
Исследования острой и хронической токсичности цикламатов показали, что потенциально токсичны метаболиты цикламатов — циклогексамины. Они образуются в результате жизнедеятельности бактерий тонкого кишечника, но лишь, после того как кишечная микрофлора претерпевает определенные изменения. Это стало причиной запрещения цикламатов в качестве пищевых добавок в США, Японии, Великобритании. Тем не менее цикламаты применяются для подслащивания продуктов примерно в 40 странах мира, в том числе в России.
Аспартам (Е 951) — метиловый эфир аминокислоты фенилаланина — является первым неуглеводным подслащивающим веществом, полученным промышленным способом. Сладость аспартама в 200 раз выше, чем сахарозы.
Высокая температура, например, при выпечке или жарении, приводит к разложению аспартама на составляющие аминокислоты и дикетопиперазин и потере сладости. Подобный процесс происходит также в жидких и кислых продуктах, что несколько ограничивает использование аспартама. Оптимальные условия для аспартама, при которых период его полураспада равен 260 сут, рН -4,2 и температура 25 °С. Увеличение температуры и сроков хранения, изменение рН приводят к распаду аспартама.
Аспартам обладает способностью усиливать естественные вкус и аромат пищевых продуктов, особенно цитрусовых соков и напитков. Он не вызывает кариеса зубов. Являясь аминокислотой, аспартам полностью метаболизируется организмом. Комплексные гигиенические и токсикологические исследования показали безвредность аспартама для организма человека. Допустимое суточное потребление составляет 40 мг на 1 кг массы тела. Аспартам разрешен к применению практически во всех странах мира.
Многие фирмы выпускают аспартам под торговой маркой Nutra sweet («Нутра Свит»). Он используется как пищевая добавка в более чем 5 тыс. наименованиях продуктов. Практически не содержит калорий, поэтому пригоден для всех, включая больных сахарным диабетом.
Смешанные подслащивающие вещества
Заменить сахарозу будет очень трудно, так как ее вкус считается естественно сладким, а все остальные подслащивающие вещества имеют сладость искусственную, неприродную.
Для регулирования вкуса подслащивающих веществ применяют смеси, которые отличаются рядом свойств:
- синергизмом действия двух или нескольких применяемых в смеси веществ;
- изменением вкуса при добавлении органических и минеральных веществ, обладающих определенными вкусовыми свойствами;
- усилением вкуса за счет различных добавок.
Многие смеси подслащивающих веществ готовят с применением сахарина (таблица 4.1). При этом его горечь перекрывается, а сладкий вкус усиливается в отдельных случаях за счет других веществ — фруктозы, гидролизатов крахмала; лактозы, D-галактозы, глицина, глутаминовой кислоты, солей лимонной кислоты, хлорида натрия и кальция, сульфата магния, цикламатов и т.д.
В качестве так называемых объемных наполнителей применяют соли органических кислот или гидраты.
Высокий коэффициент сладости смесей позволяет применять их при производстве дешевых низкокалорийных диетических продуктов, полностью или частично лишенных легкоусвояемых углеводов.
Таблица 4.1 - Состав водных растворов, имеющих сладость 10%-ного раствора сахара, г/л