Лекция №2. Пищевые добавки. Природные токсиканты и загрязнители

Пищевые добавки - это большая группа веществ, используемых в пищевой промышленности (термин не имеет единого толкования). Обычно это природные и синтетические вещества, использование которых необходимо для усовершенствования технологии, получения продуктов специального назначения (диетические, лечебные и т.д.), сохранения требуемых или придания новых свойств, повышения стабильности и улучшения органолептических свойств пищевых продуктов. Обычно к пищевым добавкам не относят соединения, повышающие пищевую ценность продуктов: витамины, минеральные вещества, аминокислоты.

Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они, даже при длительном использовании, не угрожают здоровью человека. Обычно разделяют на несколько групп: 1- вещества, улучшающие внешний вид продукта; 2- изменяющие консистенцию (иногда сюда включают и пищевые ПАВ); 3- ароматизаторы; 4- подслащивающие вещества и вкусовые добавки; 5- консерванты – вещества, повышающие сохранность проуктов и увеличивающие сроки их хранения. Для всех установлены предельно допустимые концентрации (ПДК).

Вещества, улучшающие внешний вид

Красители: природные и синтетические (органические и неорганические). Наиболее широко применяются в кондитерской, маргариновой промышленности, при производстве напитков, некоторых консервов и т.д. С отдельными природными красителями мы познакомились в разделе липиды (пигменты, каратиноиды).

Кармин – красный краситель, производное антрахинона:

карминовая кислота

Получают из кошенели – насекомых, живущих на кактусах, которые растут в Африке и Южной Америке.

А лканнин – производное 1,4-нафтохинона – известен еще в древности. Получают из корней растений Alkanna tinctoria красно-бордовая окраска.

алканнин

Куркума (каркума) – желтый природный краситель, получают из многолетних травянистых растений семейства имбирных – Curruma longa, используют в виде спиртового раствора (плохо растворяется в воде)

куркума

Энокраситель – из выжимок красных сортов винограда и ягод бузины в виде жидкости интенсивно красного цвета. Окраска продукта этим красителем зависит от рН: в кислых – красная, в нейтральных и щелочных – синяя (используется в кондитерской, регулируя органическими кислотами рН).

В последнее время широко используются пигменты – красный томатов и шиповника – микопин; - ксантофилл – желтый пигмент яблок, томатов; - зеаксантин – желтый пигмент кукурузы; - цитроксантин – пигмент кожуры цитрусовых; - бетанин – в столовой свекле и т.д.

Сахарный колер (карамель) – темно-окрашенный продукт карамелизации сахара – окраска напитков, кондитерских изделий.

Синтетические красители. Индигокармин (динатриевая соль индигодисульфокислоты):

в воде – синий цвет, применяют в кондитерском деле, при производстве сахара – рафинада.

Тетразин желтый – натриевая соль азокрасителя:

х орошо растворяется в воде; оранжево-желтый, в кондитерском деле, производстве напитков.

Цветорегулирующие материалы – соединения, изменяющие окраску продукта в результате взаимодействия с компонентами пищевого сырья и готовых продуктов. Отбеливающие – вещества, разрушающие природные пигменты и окрашенные вещества, образующиеся при получении пищевых продуктов. Например, SO , H SO и ее соли оказывают отбеливающее и консервирующее действие, что тормозит ферментативное потемнение овощей и фруктов, замедляет образование меланоидинов. Необходимо помнить, что SO разрушает витамины В и влияет на молекулы белка.

Бромат К: KBrO используется при отбеливании муки; разрушает В , РР, метионин.

K(Na)NO - для сохранения красного цвета мясных изделий. Миоглобин – красный краситель при взаимодействии с нитрит-ионом образует нитрозомиоглобин, который придает мясным изделиям красный цвет, не изменяющийся при нагревании.

Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов – это индивидуальные вещества или смеси, природного происхождения и синтетические. К этой группе относят:

– загустители, желе- и студнеобразователи: натуральные – желатин, пектин, агароиды, крахмал; получаемые искусственно, в т.ч. из природных объектов – метилцеллюлоза, амилопектин и т.д.

Желатин – белковый продукт, представляющий смесь полипептидов с различной (50-70 тыс.) молекулярной массой и их агрегатов. Не имеет вкуса и запаха. Получают из костей, хрящей, сухожилий животных. Растворяется в горячей воде, при охлаждении образует студни (поликомпонентные не текущие системы, включающие ВМ компонент и низкомолекулярный растворитель). Применяют в изготовлении желе, зельца, мороженного, в кулинарии.

Крахмал, его фракции (амилопектин), декстрины, модифицированные крахмалы (в России в пшеничном хлебе разрешается добавление окисленного и альдегидного).

Пектиновые вещества: студнеобразующая способность зависит от молекулярной массы (степень полимеризации), количества метильных групп в составе молекулы (степень метоксилирования) и содержания свободных карбоксильных групп. Получают из исходного сырья кислой или щелочной экстракцией или ферментативным расщеплением. Лучшие – из корок цитрусовых и яблок, более низкие – из свеклы (отходы сахарного производства). Прочный студень пектин образует только в присутствии сахара и кислоты. Кислая среда препятствует диссоциации –СООН, снижает электростатическое отталкивание. Присутствие сахара уменьшает гидратацию пектина и способствует соединению молекул при образовании студня.

В зависимости от степени этерификации –СООН - групп различают:

- высокоэтерифицированные (используются при приготолении мармелада, мороженого, рыбных консервов, майонезов);

- низкоэтерифицированные ( в овощных желе, студнях, пастиле).

Агар-агар (и др. агароиды) получают из морских водорослей, произрастающих в Белом море и Тихом океане. Они незначительно растворимы в холодной воде, но набухают в ней. В горячей образуют коллоидный раствор, который при остывании дает прочный студень, обладающий стекловидным изломом (мармелад, пастила, зефир, студни, желе, в мороженом – предотвращает образование кристаллов льда).

Агароид (черноморский агар) получают из водорослей филлофоры,растущих в Черном море. Студень имеет затяжистую консистенцию (студнеобразующая способность в 2-3 раза ниже, чем у Агар-агара).

- Пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ) (из-за структуры и свойств регулируют состояние гетерогенных систем) – производные одно- и многоатомных спиртов, моно- и дисахаридов, структурными компонентами которых являются остатки кислот различного строения. Часто ПАВ, применяемые в пищевом производстве, не являются индивидуальными веществами. Название препарата соответствует основному продукту.

Основные группы ПАВ:

а) моно- и диглицериды

б) производные моноглицеридов, этерифицированные карбоновыми кислотами

1. (2)

1 - лакто-эфир (эфир моноглицерида и молочной кислоты;

2 – ДАВА-эфир (эфир моноглицерида и диацетилвинной кислоты).

в) фосфолипиды используют в производстве хлеба, мучных и кондитерских изделий, шоколада, мороженного.

Синтетические фосфолипиды представляют собой смесь аммониевых или натриевых солей различных фосфатидных кислот с триглицеридами:

эмульгатор ФОЛС

Их применение в шоколадном производстве позволяет экономить масло какао, в маргариновой – получать низкожирные маргарины (40-50%). В производстве маргарина применяют эмульгатор Т-Ф (смесь эмульгатора Т-1 (моно-(ди)глицерид) и фосфатидных концентратов (3:1))

г) эфиры сахарозы

д) эфиры сорбита

Подслащивающие вещества

а) Мед содержит 75% моно- и дисахаридов: 40% фруктозы, 35% - глюкозы, 2% сахарозы, 5,5% крахмала. Из витаминов (в мг/100г): С – 2; В - 0,1; В - фолиевая кислота – 0,015; из микроэлементов: Fe, I, F.

б) многоатомные спирты оказывают положительное действие на состояние зубов, увеличивают выделение желудочного сока

сорбит (сладость 0,6) ксилит (сладость 0,85)

в) солодовый экстракт – водная вытяжка из ячменного солода (содержание глюкозы, фруктозы, мальтозы, сахарозы составляет около 5%).

г) лактоза используется при приготовлении продуктов детского питания.

Из синтетических подсластителей находят применение:

а) сахарин (tпл=228-229), слаще сахарозы в 300-500 раз

( 500 у Na-соли), 98% выводится из организма.

Разрешен ФАО – 5 г/кг продукта

(в жевательной резинке, диетических сырах)

б) цикломаты – с приятным сладким вкусом, стабильны при варке, выпечке, хорошо растворяются в воде, в 30 раз слаще сахарозы

в) аспартам, в молекулу которого входят остатки аспарагиновой и фенилаланиновой аминокислот. Используется для подслащивания кремов, мороженого, напитков, т.е. продуктов, которые не требуют тепловой обработки, т.к. при нагревании превращается в дикетопиперазин.

Консерванты и консервирование

Сохранность сырья и готовых пищевых продуктов может быть обеспечена консервированием. Различают

- физические методы:

а) охлаждение (-1 - -5°С) и замораживание (-30 - -35°С) (наименьшее изменение вкусовых и пищевых достоинств), замораживание в интенсивном потоке холодного воздуха в скороморозильных аппаратах называется флюидизацией (псевдосжижение).

С помощью высоких температур обеспечивается уничтожение микроорганизмов и инактивация ферментов.

б) пастеризация – t<100°С (65-85°С), долго хранить пастеризованные продукты нельзя, так как в них остаются споры микроорганизмов. Лучший эффект достигается при 2-х – 3-х кратной пастеризации с промежутком 24ч – тиндализация.

в) стерилизация – герметически закрытый продукт подвергают нагреванию при t – 113-120°С.

г) обработка токами (УВЧ и СВЧ) – герметически закрытый продукт помещают в электромагнитное поле. При этом происходит повышение температуры до 96-101°С из-за усиленного движения заряженных частиц.

д) ультразвуковые волны (с колебаниями свыше 20кГц) (хорошо сохраняют витамины).

е) облучение УФЛ, ионизирующим излучением.

- физико-химические (добавление соли, сахара, сушка продукта изменяют химический состав продукта, увеличивают осмотическое давление, не развиваются микроорганизмы).

Близким к сушке является метод концентрирования путем сгущения жидких продуктов (молоко).

- биохимические (квашение).

- химические – введение консервантов:

а) SO (Na SO , NaHSO ) – сульфитация продукта – антимикробное действие, ингибиторы дегидрогеназ; полуфабрикаты из картофеля и овощей от потемнения. Разрушают В (тиамин) и биотин.

б) бензойная кислота (для плодоовощных продуктов), C H COONa (рыбные продукты, маргарин, напитки).

в) сорбиновая кислота CH -CH=CH-CH=CH-COOH и ее соли (Na, K, Ca) (до 0,1%) имеет более сильные антисептические свойства, чем у бензойной и соли H SO ; используется в производстве фруктовых, овощных, рыбных, мясных продуктов, маргарина, при обработке упаковочных материалов.

г) формальдегид и уротропин C H N строго ограничено используются при консервировании икры лососевых рыб.

- комбинированные способы

а) органические кислоты (уксусная, лимонная), соль и сахар в сочетании с нагреванием.

б) копчение – комбинированный способ: в составе дыма антисептические вещества – фенол, крезол, фурфурол, кислоты, альдегиды, спирты и т.д. Удаляется часть воды, нагревание.

в) антиокислители – вещества, замедляющие окисление ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов. Из природных – токоферолы; из синтетических – БОТ - бутилокситолуол, БОА – бутилоксианизол. (в топленых маслах, кулинарных жирах)

Ароматизаторы – это вещества, улучшающие вкус и аромат, которые вносятся в пищевые продукты с целью улучшения органолептических свойств. Делят на природные (выделяют из фруктов, овощей и растений в виде соков, эссенций или концентратов) и вещества, имитирующие природные (эфирные масла, альдегиды, спирты, сложные эфиры и т.д.).

L-глютаминовая кислота и ее Na-соль используется при производстве концентратов, 1 и 2-х блюд:

глутамат Na