Ферментные препараты как пищевые добавки
Технологическое средство (далее — технологическое вспомогательное средство) — вещество или материалы или их производные (за исключением оборудования, упаковочных материалов, изделий и посуды), которые, не являясь компонентами пищевой продукции, преднамеренно используются при переработке продовольственного (пищевого) сырья и (или) при производстве пищевой продукции для выполнения определенных технологических целей и после их достижения удаляются из такого сырья, такой пищевой продукции или остаточные количества которых не оказывают технологический эффект в готовой пищевой продукции [49].
Исходя из функциональной направленности, технологические вспомогательные средства подразделяют на следующие основные группы:
- антимикробные вещества — используются для уничтожения микроорганизмов, как правило, на начальных (подготовительных) стадиях технологического процесса;
- замораживающие и охлаждающие вещества — вспомогательное средство, предназначенное для снижения температуры продукта и (или) окружающей среды;
- катализаторы — технологическое вспомогательное средство, предназначенное для ускорения химических реакций [49];
- моющие и очищающие средства (детергенты) — удаляют загрязнения за счет снижения поверхностного натяжения;
- пеногасители — пищевая добавка, предназначенная для предупреждения или снижения пенообразования в пищевой продукции [49];
- питательные вещества (подкормка) — необходимы для обеспечения жизнедеятельности дрожжей и молочнокислых бактерий (МКБ), используются при их культивировании и производстве хлебопекарной продукции;
- ферментные препараты — отдельные ферменты или их комплексы, характерные для определенных биологических средств и организмов — продуцентов. Установлен перечень разрешенных для применения ферментных препаратов, а также вспомогательных средств для их иммобилизации [49];
- флокулянты (осветлители, сорбенты, фильтрующие материалы) — повышают эффективность осаждения и удаления посторонних включений при переработке сырья и производства пищевых продуктов;
- экстрационные (технологические) растворители — применяются при соответствующих технологических процессах с последующим удалением из пищевой продукции.
Следует более подробно остановиться на некоторых группах технологических вспомогательных средств.
Ферменты и ферментные препараты. Применение ферментов в пищевой промышленности определяется уровнем развития современной биотехнологии. Ферментативные процессы являются основой большинства пищевых производств: пивоварения, виноделия, сыроделия, хлебопечения, получения спирта, пищевых органических кислот, витаминов и др.
В последние десятилетия развиваются принципиально новые направления прикладной биотехнологии: производство глюкозофруктозных сиропов из крахмала, глюкозогалактозных сиропов из молочной сыворотки, этанола из целлюлозосодержащего сырья и многое другое. Активное использование ферментов в масложировой промышленности, главным образом иммобилизованных микробных препаратов, идет по следующим направлениям:
- гидролиз жиров липазами для получения глицерина и жирных кислот, удаление неполных глицеридов из масел, ароматизация пищевых продуктов и напитков;
- синтез глицеридов;
- процессы трансэтерификации жиров — ацедолиз, алкоголиз, интерэтерификация;
- извлечение масел из растительного сырья с применением гидролитических ферментов.
Для получения ферментных препаратов допускается использовать органы и ткани здоровых сельскохозяйственных животных, культурных растений, а также непатогенные и нетоксичные штаммы различных микроорганизмов бактерий и низших грибов в соответствии с СанПиН. При этом для стандартизации активности и повышения стабильности ферментных препаратов в их состав разрешается вводить другие пищевые добавки — хлорид и фосфат калия, глицерин и др.
В нормативной и технической документации на ферментные препараты необходимо указывать источник получения препарата и его характеристику, включая основную и дополнительную активность.
На штаммы микроорганизмов-продуцентов ферментов дополнительно должна быть представлена следующая информация:
- сведения о таксономическом положении (родовое и видовое название штамма, номер и оригинальное название; сведения о депонировании в коллекции культур и о модификациях);
- материалы об исследовании культур на токсигенность и патогенность (для штаммов представителей родов, среди которых встречаются условно патогенные микроорганизмы);
- декларация об использовании в производстве ферментных препартов штаммов генетически модифицированных микроорганизмов.
В России принята специальная номенклатура ферментов, указывающая на вид продуцента, активность, способ культивирования и степень концентрации фермента по сравнению с исходной культурой продуцента. Пример: «Протосубтилин Г 10 X» — фермент протеолитический из В. subtilis, получен глубинным способом и концентрирован десятикратно.
При проведении товарной экспертизы учитываются также показатели безопасности ферментных препаратов, которые должны удовлетворять следующим требованиям:
- содержание токсичных элементов не должно превышать: свинец — 10,0 мг/кг, мышьяк — 3,0 мг/кг;
- по микробиологическим показателям:
- количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), КОЕ/г, не более — 5 • 104 (для ферментных препаратов растительного, бактериального и грибного происхождения), 1 • 104 (для ферментных препаратов животного происхождения, в том числе молокосвертывающих);
- бактерии группы кишечных палочек (БГКП, колиформы) в 0,1 г — не допускаются;
- патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, в 25 г — не допускаются;
- Е. coli в 25 г — не допускаются;
- ферментные препараты не должны содержать жизнеспособных форм продуцентов ферментов;
- ферментные препараты бактериального и грибного происхождения не должны иметь антибиотической активности;
- ферментные препараты грибного происхождения не должны содержать микотоксины (афлатоксин В1, Т-2 токсин, зеараленон, охратоксин А, стеригматоцистин).
При контроле содержания микотоксинов в ферментных препаратах следует учитывать, что продуцентами микотоксинов чаще всего являются токсигенные штаммы грибов: Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus — для афлатоксинов и стеригматоцистина; Aspergillus ochraceus и Penecillium verrucosum, реже — Aspergillus sclerotiorium, Aspergillus melleus, Aspergillus alliaceus, Aspergillus sulphureus — для охратоксина А; Fusarium graminearum, реже — другие виды Fusarium — для зеараленона, дезоксиниваленола и Т-2 токсина.
Активность ферментов в готовых пищевых продуктах (после использования ферментных препаратов) не определяется.
В настоящее время список ферментов, разрешенных к применению в России, включает амилазы, протеазы, глюкозооксидазы, инвертазы и липазы (см. Приложение 1), характеризующиеся амилолитической, протеолитической, оксидазной и липолитической активностью,
В Российской Федерации определен список ферментных препаратов и вспомогательных средств (материалы и твердые носители) для их иммобилизации, разрешенных для применения при производстве пищевой продукции [49].
Имеются гигиенические нормативы применения питательных веществ (подкормки) для дрожжей [49].
Наряду с основными, технологические вспомогательные средства могут выполнять ряд побочных функций.
Флокулянт — технологическое вспомогательное средство, предназначенное для повышения эффективности процессов осаждения (адсорбции) примесей.
Чаще всего для облегчения фильтрования используют целлюлозу, кизельгур и перлит, которые добавляют к фильтруемой жидкости в виде суспензий или вспомогательного слоя на самом фильтре. В Приложении 1 дан полный перечень рассматриваемых добавок, разрешенных в России.
Наиболее часто осветлители, адсорбенты и флокулянты применяются в пивоварении, виноделии и производстве соков.
В зависимости от вида осветлителя принцип их действия может быть связан с адсорбцией, коагуляцией или образованием трудно-растворимых соединений с ионами металлов, которые выпадают в осадок и могут быть отфильтрованы от жидкой части продукта.
С помощью осветлителей удаляют также мелкодисперсные и коллоидные компоненты, которые невозможно отфильтровать. Эти вещества обладают способностью связывать мельчайшие частички мути и осаждаться вместе с ними.
При выполнении своих функций осветлители удаляют из готового продукта фильтрацией или седиментацией.
Принцип действия адсорбентов связан с большой удельной поверхностью, благодаря которой они могут селективно адсорбировать различные вещества из напитков и вместе с ними выпадать в осадок.
Пеногасители. Предназначены для разрушения пены, образование которой на определенных этапах технологического процесса может вызвать серьезные проблемы и сказаться на качестве конечного продукта. В частности, активное пенообразование мешает фильтрованию, центрифугированию, выпариванию, дозированию, перекачке и розливу.
Механизм действия пеногасителей и антивспенивающих агентов заключается в том, что они, замещая пенообразователи на границе раздела газовой и жидкой фаз, образуют пленку, разрушающую пузырьки газа и стабилизирующую пищевую систему.
Все разрешенные пищевые добавки этого класса нерастворимы в жидкостях, к ним относят: жирные спирты, полисилоксаны, природные жиры и масла, полигликолевые эфиры жирных кислот, полигликоли, моно- и диглицериды, полисорбаты, сложные эфиры сорбитана и жирных кислот (см. Приложение 1).
Для гашения пены могут быть использованы механические или физические методы (перемешивание, нагрев, охлаждение и т.п.), которые однако, по сравнению с химическими, менее экономичны и эффективны.
Охлаждающие и замораживающие агенты — газообразные вещества, жидкости или твердые тела, способные при условии прямого контакта понижать температуру пищевого продукта. Этим они отличаются от хладагентов, применяемых в холодильной технике.
Наряду с общеизвестным льдом, используют другие охлаждающие и замораживающие агенты (см. Приложение 1) исходя из технологических целей и задач.
Наиболее эффективным с точки зрения органолептических показателей качества и пищевой ценности является сверхбыстрое замораживание. Этот процесс может осуществляться путем орошения или погружения продукта в жидкий азот, углекислый газ или смесь диоксида углерода с азотом, а также в специальных туннелях и скороморозильных аппаратах, через которые с высокой скоростью пропускают сжиженный газ.
Охлаждающие и замораживающие агенты используются при хранении и транспортировании практически всех групп пищевой продукции.
Катализаторы. Список разрешенных катализаторов, применяемых в производстве пищевых продуктов составляют: металлы Na, Ni, Pt, Pd, оксиды азота, кальция, магния, этилат и метилат натрия, смесь едкого натра с глицерином (см. Приложение 1).
В зависимости от агрегатного состояния реагирующего вещества и катализатора (твердое, жидкое или газообразное) последние могут быть трех видов: гомогенные, гетерогенные и смешанные.
Для ускорения технологических процессов катализаторы используют в очень низких концентрациях, при этом они не расходуются и не остаются в конечном продукте.
Типичным примером является ускорение процесса агидрогенизации жидких масс при помощи никеля, в результате чего двойные связи превращаются в простые и растительное масло отвердевает. В качестве других примеров можно привести переэтерификацию жиров с применением этилата натрия или смеси едкого натра с глицерином, когда получают жир с направленными свойствами, а также ускорение каталитического расщепления перекиси водорода в присутствии оксидов магния или меди.
ТР ТС 029/2012 установлены гигиенические нормативы применения рассматриваемой группы пищевых ингредиентов, а также требования, касающиеся:
безопасности и применения при производстве пищевых продуктов;
процессов производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации технологических вспомогательных средств;
оценки (подтверждения) соответствия;
маркировки, в том числе единым знаком обращения, на рынке государств — членов Таможенного союза [49].
Маркировка.
Должна включать слова «технологическое вспомогательное средство», согласно требованиям приложений 21-27 ТР ТС 029/2012.
Для ферментных препаратов — дополнительно содержать указание вида(-ов), активности фермента(-ов), вида(-ов) микроорганизма(-ов) — продуцентов, источника происхождения.
Если технологическое вспомогательное средство предназначено не для розничной торговли, то в маркировку дается информация — «не для розничной продажи» [49, с. 17].
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- Охарактеризуйте вспомогательные вещества. Каковы критерии, определяющие границы понятий «технологическая пищевая добавка» и «вспомогательное вещество»?
- Расскажите об оптимизации технологических процессов путем применения вспомогательных добавок.
- Какова регламентация содержания технологических добавок и вспомогательных веществ в готовых продуктах?
- Охарактеризуйте охлаждающие й замораживающие агенты.
Научно-производственное объединение «АЛЬТЕРНАТИВА»
Подобно другим пищевым добавкам использование ферментов в пишевых продуктах нормируется законом. В различных странах требования, предъявляемые к ферментам, неодинаковы. Большинство развитых стран следует правилам Объединенного комитета экспертов по пищевым добавкам ФАО—ВОЗ, однако единого соглашения для европейских стран не существует. В Бельгии и Италии ферменты рассматривают как средства переработки. В Греции, Ирландии, Нидерландах и Великобритании не существует контроля за использованием ферментов. Однако в Великобритании источник поставки должен быть официально разрешен регулирующими агентствами. Во Франции и Германии ферменты относят к пищевым добавкам, и если они разрешены во Франции, не требуется разрешения на их использование в Германии. Существуют строгие нормативы на использование ферментов в Дании; разрешение на их использование выдается Датским национальным пищевым институтом. В Канаде энзимы рассматриваются как пищевые добавки и сертифицируются соответственно. В США ферменты могут быть использованы в пищевых продуктах, если имеют статус GRAS («общепринятые, безопасные»). Ферменты, не входящие в этот список, рассматриваются как добавки и могут быть использованы только после разрешения. В Японии коммерческие ферменты рассматривают как синтетические продукты, которые должны быть включены в список Пищевого комитета и подлежат сертификации.
В России ферменты в пищевой промышленности применяют в соответствии с рядом общих гигиенических правил.
Для получения ферментных препаратов пищевого назначения в качестве продуцентов используются органы и ткани здоровых сельскохозяйственных животных, культурных растений, непатогенные и нетоксичные специальные штаммы микроорганизмов бактерий и низших грибов.
Изготовители ферментных препаратов в нормативной и технической документации обязаны указывать источник получения препарата и вид организма — продуцента, давать их характеристику, включая активность (основную и дополнительную).
Ферментные препараты микробиологического происхождения не должны содержать жизнеспособных форм продуцентов ферментов. Препараты бактериального происхождения не должны иметь антибиотической активности. Препараты грибного происхождения не должны содержать микотоксинов.
Контаминация ферментных препаратов посторонней микрофлорой не должна превышать следующих лимитов: количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов — не более 5*104 КОЕ/г; не допускаются бактерии группы кишечных палочек в 0,1 г, а патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы и Е. coll, — в 25 г продукта.
Ферментные препараты, разрешенные для применения в пищевой промышленности, и их продуценты приведены в табл. 6.6.
Таблица 6.6
Ферментные препараты, разрешенные к применению в Российской Федерации
Ферментный препарат | Источник получения |
Ферментные препараты животного происхождения | |
?-Амилаза | Поджелудочные железы крупного рогатого скота, свиней |
Каталаза | Печень крупного рогатого скота, лошадей |
Лизоцим | Белок куриных яиц |
Липаза | Желудки, поджелудки, сычуги, слюнные железы крупного рогатого скота |
Пепсин | Желудки свиней |
Пепсин птичий | Преджелудок кур |
Сычужный фермент | Желудки, сычуги крупного рогатого скота, телят, коз, козлят, овец, ягнят |
Трипсин | Поджелудочные железы крупного рогатого скота, свиней |
Фосфолипаза | Поджелудочные железы телят, ягнят, козлят |
Химозин | То же |
Ферментные препараты растительного происхождения | |
Бромелаин | Ананас (Ananas spp.) |
Липозидаза | Соя |
Мальткарбогидразы | Ячмень, ячменный солод |
Папаин | Папайя (Carica papaya) |
Химпапаин | То же |
Фицин | Инжир (Ficus spp.) |
Алкогольдегидрогеназа | Saccharomyces cerevisiae |
?-Амилаза | Aspergillus niger Aspergillus oryzae Bacillus hcheniformis Bacillus stearothermophilus Bacillus subtilis Rhizopus delemar Rhizopus oryzae |
?-Амилаза | Bacillus cere us Bacillus megaterium Bacillus subtilis |
Арабинофуранозидаза | Aspergillus niger |
?-Галактозидаза | Aspergillus niger Mortierella vinacea sp. Saccharomyces carlsbergensis |
Гемицеллюлаза | Aspergillus niger Aspergillus oryzae Bacillus subtilis Rhizopus delemar Rhizopus oryzae Sporotrichum dimorphosporum Trichoderma reesei |
?-Глюканаза | Aspergillus niger Bacillus subtihs Tnchoderma harzianum |
Эндо-?-глюканаза | Aspergillus niger Aspergillus oryzae Bacillus circulans Bacillus subtihs Penicilkum emersonn Rhizopus delemar Rhizopus oryzae Tnchoderma reesei Disporotnchum dimorphosporum |
Глюкоамилаза или амилоглюкозидаза | Aspergillus awamon Aspergillus niger Aspergillus oryzae Rhizopus amhizus Rhizopus delemar Rhizopus mveus Rhizopus oryzae Tnchoderma reesei |
?-Глюкозидаза | Trichoderma harzianum |
Экзо-?-глюкозидаза | Aspergillus niger |
Глюкозизомераза | Actinoplanes missounensis Arhtrobacter sp Bacillus coagulans Streptomyces albus Streptomyces olivaceus Streptomyces olivochromogenes Streptomyces rubigmosus Streptomyces sp Streptomyces violaceoniger |
Глюкозоксидаза | Aspergillus species |
Декстраназа | Bacillus subtihs Klebsiella aerogenes Penicillium funiculosum Penicillium lilacinum |
Изомераза | Bacillus cereus |
Инвертаза | Aspergillus niger Bacillus subtilis Kluyveromyces fragilis Saccharomyces carlsbergensis Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces sp |
Инулиназа | Aspergillus niger Kluyveromyces fragilis Sporotnchurn dimorphospomm Streptomyces sp |
Каталаза | Aspergillus niger Micrococcus lysodeicticus |
Ксиланаза | Aspergillus niger Sporotnchurn dimorphosponum Streptomyces sp Tnchoderma reesei |
Лактаза | Aspergillus niger |
(?-галактозидаза) | Aspergillus oryzae Kluyveromyces fragilis Kluyveromyces lactis Saccharomyces sp. |
Лактопероксидаза | Согласно ТИ |
Липаза | Aspergillus flavus Aspergillus niger Aspergillus oryzae Brevibacterium lineus Candida hpolytica Mucorjavanicus Mucor miehei Mucor pusillus Rhizopus arnhizus Rhizopus delemar Rhizopus nigrican Rhizopus niveus |
Мальтаза или ?-глюкозыдаза | Aspergillus niger Aspergillus oryzae Rhizopus oryzae Trichoderma reesei |
Мелибиазз | Mortierella vinacea sp. Saccharomyces carlsbergensis |
Нитратредуктаза | Micrococcus violagabnella |
Пектиназа | Aspergillus awamori Aspergillus foetidus Aspergillus niger Aspergillus oryzae Penicillium simplicissium Rhizopus oryzae Trichoderma reesei |
Пектинлиаза | Aspergillus niger |
Пектинэстераза | Aspergillus niger |
Полигалактуроназа | Aspergillus niger |
Протеаза (включая молоко-свертываюшие ферменты) | Aspergillus melleus Aspergillus niger Aspergillus oryzae Bacillus cereus Bacillus licheniformis Bacillus subtilis Brevibacterium lineus Endothia parasitica Lactobacillus casei Micrococcus caseolylicus Mucor miehei Mucor pusillus Streptococcus cremoris Streptococcus lactis |
Пуллуланаза | Bacillus acidopullulyticus Bacillus subtilis Klebsiella aerogenes |
Ферментный препарат | Источник получения |
Серинпротеиназа | Bacillus acidopullulyticus Streptomyces fradiae |
Танназа | Bacillus hcheniformis Aspergillus niger Aspergillus oryzae |
Целлобиаза | Aspergillus niger Trichoderma reesei |
Целлюлаза | Aspergillus niger Aspergillus oryzae Rhizopus delemar Rhizopus oryzae Sporotrichum dimorphosporum Trichoderma reesei Thielavia tenestris |
Эстераза | Muccor miehei |
Декарбоксилирование яблочной кислоты | Leuconostoc oenos |