Химический синтез пищевых добавках
Синтетические и искусственные пищевые продукты, пищевые продукты, как правило, высокой белковой ценности, создаваемые новыми технологическими методами на основе отдельных пищевых веществ (белков или составляющих их аминокислот, углеводов, жиров, витаминов, микроэлементов и др.); по внешнему виду, вкусу и запаху обычно имитируют натуральные пищевые продукты.
Синтетические пищевые продукты (СПП) — продукты, получаемые из химически синтезированных пищевых веществ. Современная синтетическая органическая химия в принципе позволяет синтезировать любые пищевые вещества из отдельных химических элементов, однако сложность синтеза высокомолекулярных соединений, к которым относятся биополимеры пищи, особенно белков и полисахаридов (крахмал, клетчатка), делает производство СПП на современном этапе экономически нецелесообразным. Поэтому пока из продуктов химического синтеза в питании используются низкомолекулярные витамины и аминокислоты. Синтетические аминокислоты и их смеси применяются как добавки к натуральным пищевым продуктам для повышения их белковой полноценности, а также в лечебном питании (в т. ч. для внутривенного введения больным, нормальное питание которых затруднено или невозможно).
Мировой дефицит полноценного пищевого белка (содержащего все незаменимые, т. е. не синтезируемые организмом, аминокислоты), затрагивающий 3/4 населения земного шара, ставит перед человечеством неотложную задачу поиска богатых, доступных и дешёвых источников полноценного белка для обогащения натуральных и создания новых, т. н. искусственных, белковых продуктов. Искусственные пищевые продукты (ИПП) — продукты, богатые полноценным белком, получаемые на основе натуральных пищевых веществ путём приготовления смеси растворов или дисперсий этих веществ с пищевыми студнеобразователями и придания им определённой структуры (структурирование) и формы конкретных пищевых продуктов. Ныне для производства ИПП используются белки из двух основных источников: белки, выделяемые из нетрадиционного натурального пищевого сырья, запасы которого в мире достаточно велики, — растительного (бобы сои, арахиса, семена подсолнечника, хлопчатника, кунжута, рапса, а также жмыхи и шроты из семян этих культур, горох, клейковина пшеницы, зелёные листья и другие зелёные части растений) и животного (казеин молока, малоценные сорта рыбы, криль и другие организмы моря); белки, синтезируемые микроорганизмами, в частности различными видами дрожжей. Исключительная скорость синтеза белка дрожжами (см. Микробиологический синтез) и их способность расти как на пищевых (сахара, пивное сусло, жмых), так и на непищевых (углеводороды нефти) средах делают дрожжи перспективным и практически неисчерпаемым источником белка для производства ИПП заводскими методами. Однако широкое применение микробиологического сырья для производства пищевых продуктов требует создания эффективных методов получения и переработки высокоочищенных белков и тщательных медико-биологических исследований. В связи с этим белок дрожжей, выращиваемых на отходах сельского хозяйства и углеводородах нефти, используется в основном в виде дрожжей кормовых, для подкормки с.-х. животных.
Идеи о получении СПП из отдельных химических элементов и ИПП из низших организмов высказывались ещё в конце 19 в. Д. И. Менделеевым и одним из основателей синтетической химии П. Э. М. Бертло. Однако практическая их реализация стала возможной лишь в начале 2-й половины 20 в. в результате достижений молекулярной биологии, биохимии, физической и коллоидной химии, физики, а также технологии переработки волокнообразующих и плёнкообразующих полимеров и развития высокоточных физико-химических методов анализа многокомпонентных смесей органических соединений (газо-жидкостная и другие виды хроматографии, спектроскопия и т. п.).
В СССР широкие исследования по проблеме белковых ИПП начались в 60—70-х гг. по инициативе академика А. Н. Несмеянова в институте элементоорганических соединений (ИНЭОС) АН СССР и развивались в трёх основных направлениях: разработка экономически целесообразных методов получения изолированных белков, а также отдельных аминокислот и их смесей из растительного, животного и микробного сырья; создание методов структурирования из белков и их комплексов с полисахаридами ИПП, имитирующих структуру и вид традиционных пищевых продуктов; исследование натуральных пищевых запахов и искусственное воссоздание их композиций.
Разработанные методы получения очищенных белков и смесей аминокислот оказались универсальными для всех видов сырья: механическое или химическое разрушение оболочки клетки и извлечение фракционным растворением и осаждением соответствующими осадителями всего белка и других клеточных компонентов (полисахаридов, нуклеиновых кислот, липидов вместе с витаминами); расщепление белков ферментативным или кислотным гидролизом и получение в гидролизате смеси аминокислот, очищаемой с помощью ионообменной хроматографии, и др. Исследования по структурированию позволили получить искусственно на основе белков и их комплексов с полисахаридами все основные структурные элементы естественных пищевых продуктов (волокна, мембраны и пространственные набухающие сетки из макромолекул) и разработать способы получения многих ИПП (зернистой икры, мясоподобных продуктов, искусственных картофелепродуктов, макаронных и крупяных изделий). Так, белковая зернистая икра готовится на основе высокоценного молочного белка казеина, водный раствор которого вводят вместе со структурообразователем (например, желатиной) в охлажденное растительное масло, в результате чего образуются «икринки». Отделив от масла, икринки промывают, дубят экстрактом чая для получения эластичной оболочки, окрашивают, затем обрабатывают в растворах кислых полисахаридов для образования второй оболочки, добавляют соль, композицию веществ, обеспечивающих вкус и запах, и получают деликатесный белковый продукт, практически неотличимый от натуральной зернистой икры. Искусственное мясо, пригодное для любых видов кулинарной обработки, получают методом экструзии (продавливания через формующие устройства) и мокрого прядения белка для превращения его в волокна, которые затем собирают в жгуты, промывают, пропитывают склеивающей массой (студнеобразователем), прессуют и режут на куски. Жареный картофель, вермишель, рис, ядрицу и другие немясные продукты получают из смесей белков с натуральными пищевыми веществами и студнеобразователями (альгинатами, пектинами, крахмалом). Не уступая по органолептическим свойствам соответствующим натуральным продуктам, эти ИПП в 5—10 раз превосходят их по содержанию белка и обладают улучшенными технологическими качествами. Запахи при современной технике исследуются методами газожидкостной хроматографии и воссоздаются искусственно из тех же компонентов, что и в натуральных пищевых продуктах.
Исследования в области проблем, связанных с созданием СПП и ИПП, в СССР ведутся в ИНЭОС АН СССР совместно с институтом питания АМН СССР, Московским институтом народный хозяйства им. Г. В. Плеханова, Научно-исследовательским институтом общественного питания министерства торговли СССР, Всесоюзным научно-исследовательским и экспериментально-конструкторским институтом продовольственного машиностроения, Всесоюзным научно-исследовательским институтом морского рыбного хозяйства и океанографии и др. Разрабатываются методы заводской технологии ИПП для внедрения лабораторных образцов в промышленное производство.
За рубежом первые патенты на производство искусственного мяса и мясоподобных продуктов из изолированных белков сои, арахиса и казеина были получены в США Ансоном, Педером и Боэром в 1956—63. В последующие годы в США, Японии, Великобритании возникла новая промышленность, производящая самые разнообразные ИПП (жареное, заливное, молотое и другое мясо разных видов, мясные бульоны, котлеты, колбасы, сосиски и другие мясопродукты, хлеб, макаронные и крупяные изделия, молоко, сливки, сыры, конфеты, ягоды, напитки, мороженое и др.). В США, на долю которых приходится почти 75% мирового производства сои, выпуск ИПП на основе соевых белков достигает сотен тыс. т. В Японии и Великобритании для производства ИПП используются в основном растительные белки (в Великобритании в экспериментах начато изготовление искусственного молока и сыров из зелёных листьев растений). Осваивается промышленное производство ИПП другими странами. По зарубежным статистическим данным, к 1980—90 производство ИПП в экономически развитых странах составит 10—25% производства традиционных пищевых продуктов.
Лит.: Менделеев Д. И., Работы по сельскому хозяйству и лесоводству, М., 1954; Несмеянов А. Н. [и др.], Искусственная и синтетическая пища, «Вестник АН СССР», 1969, № 1; Питание увеличивающегося населения земного шара: рекомендации, касающиеся международных мероприятий, имеющих целью предупредить угрозу недостатка белка, Нью-Йорк, 1968 (ООН. Экономический и социальный Совет. Е 4343); Food: readings from scientific American, S. F., 1973; World protein resources. Wash., 1966.
С. В. Рогожин.
«Химическая еда» — страшилка нашего времени. Люди не хотят питаться вредной химией, а хотят есть полезные натуральные продукты. Но то, что они под этим понимают, по большей части мифы, рассказывает химик-флейворист Сергей Белков.
Применительно к еде химия сегодня употребляется как ругательство. Но ведь химия — это фундаментальное свойство нашего мира, из химических веществ состоит все на свете, включая самого человека. И еда не исключение.
Мифы о химии в продуктах
Первый миф состоит в том, что может быть еда без химии. Не может. Химии в еде — 100%. Другой вопрос в том, взяты ли эти химические вещества в продуктах питания из природы или синтезированы человеком.
Второй миф — все натуральное полезно, а искусственное вредно. На самом деле натуральное отличается только тем, что оно встречается в природе, и только этим. Натуральное – не есть полезное. Вот пример: лесные пожары — это натуральное явление, такое же как и смерть от оспы, а паровое отопление — искусственное явление. И что из этого полезно, а что вредно?
Еще один миф состоит в том, что всякого рода искусственные добавки к пище — это изобретение недавнего времени. Первый в мире искусственный ароматизатор придумал человек, который стал жарить мясо, потому что запаха жареного мяса не существует в природе.
Запах и вкус жареного мяса — это результат взаимодействия веществ, которые существуют в сыром мясе, при его нагревании. Причем химического взаимодействия. Запах и вкус сыра тоже искусственный, так как в природе не существует сыра. Но человек научился изготавливать этот продукт довольно давно, причем целью создания было вовсе не улучшение вкуса, а желание законсервировать химические вещества молока.
Многие растительные вещества, которые мы склонны считать полезными потому лишь, что они натуральные, на самом деле являются химическим оружием растений.
Они отобраны эволюцией с целью нанесения максимального вреда любому, кто захочет съесть растение. Многие являются ядами. Например, кофеин в растении выполняет роль инсектицида: защищает его от насекомых. Вообще кофе можно смело считать смесью инсектицидов и ароматизаторов, ведь и аромат кофе, по сути, искусственный. Зеленый кофе не пахнет, а «натуральный» запах кофе есть результат искусственных химических реакций, происходящих в зернах при нагревании.
А что такое, например, ванилин, который мы добавляем во всевозможные кондитерские продукты как натуральный ароматизатор? С химической точки зрения ванилин является ароматическим фенолом и ароматическим альдегидом одновременно. Я бы не хотел есть такое.
В знаменитых ванильных стручках ванилина от природы нет, он появляется в них только после созревания и опадения. Ванилин не нужен растению, его цель — защита семян от вредных плесеней и бактерий. Это вещество, защищающее растения от поедания, и лишь волей случая его вкус понравился человеку, что не говорит о его полезности.
То же и с горчицей. Основная функция аллилизотиоцианата, которому обязана своей жгучестью горчица, — отпугивать насекомых и травоядных покрупнее. Как такового его нет в растении: он начинает образовываться только лишь при повреждении тканей растения. Его синтез запускается в момент повреждения листьев или семян, чтобы нанести максимальный ущерб вредителю. И лишь человек научился есть то, что придумано в качестве токсина, и называть это полезным. При этом называть вредным то же самое вещество, полученное методами химического синтеза.
Токсичные вещества для защиты от насекомых содержатся и в пупырышках огурца. А человек, ничего, ест. В миндале и абрикосе содержится очень сильный яд цианид, синильная кислота. И это не мешает человеку с удовольствием употреблять их.
Молекулы, создающие запах апельсина, расположенные в цедре и по своей формуле больше похожие на бензин, чем на еду, служат для защиты сочной мякоти и так привлекают нас своим запахом.
О пищевых добавках
Говоря о пищевых добавках, наиболее часто упоминают глутамат натрия: он и в бульонных кубиках, и в колбасе, и в сосисках. Но именно это вещество определяет вкус мяса — так называемый вкус умами, по сути, вкус белка. Это открыл японский профессор Икеда и еще в 1909 году запатентовал способ его получения. Но задолго до этого глутамат был самой распространенной химической молекулой в нашей еде. Именно это вещество придает вкус колбасе, ветчине и любым другим мясным продуктам. Глутамат дает вкус помидорам, и его концентрация увеличивается при созревании плодов. Красный помидор вкуснее зеленого отчасти потому, что в нем больше глутамата. Человек лишь научился получать глутамат натрия методом бактериологического синтеза. И этот искусственный глутамат, если верить атомно-молекулярной теории, ничем не отличается от натурального.
Пищевые добавки на упаковке продукта обозначены буквой Е с различными цифровыми индексами. И эта буква часто пугает потребителя. Хотя это всего лишь обозначает, что продукт содержит строго определенные и проверенные вещества.
Часто те же вещества в большом количестве присутствуют и в натуральных продуктах. Например, в яблоке имеется гораздо больший набор различных Е, чем в каком-либо готовом продукте. Хотя, по сути, это не важно: происхождение вещества не определяет его свойства.
Клюква содержит бензоата натрия больше, чем разрешено применять при консервировании продуктов.
Если клюкву прогнать по допускам на содержание консервантов, ее надо запретить, в ней передоз консервантов. Для чего они ей нужны? Чтобы защититься, не дать плесени и бактериям съесть ягоду и семена. Но никто на этой планете не догадается заподозрить клюкву в том, в чем подозревают пресервы или напитки. Наоборот, многие употребляют клюкву из-за ее полезных антимикробных свойств, которые, впрочем, преувеличены.
Что есть яд
Парабены (сложные эфиры парагидроксибензойной кислоты) — тоже природные вещества, растения их используют, чтобы защитить себя от вредителей. Их используют в основном в косметике. И их тоже боятся. Часто можно встретить рекламу так называемого крема без парабенов. Но возможно это только в трех случаях: 1) если вместо безопасных и проверенных парабенов в крем добавлен какой-то менее известный и изученный консервант; 2) крем стухнет сразу после открытия; 3) производитель не дурак и все же добавил парабены, но, следуя моде, соврал.
Нитрит натрия — еще один предмет страшилок. Найти его в колбасе очень легко: модная колбаса серого цвета не содержит нитрита натрия. Но не покупайте такую колбасу.
До того как нитрит натрия стали добавлять в колбасу, так называемая колбасная болезнь — ботулизм — была достаточно рядовым явлением. Само слово «ботулизм» ведет свое начало от древнеримского «колбаса». Нитрит натрия надежно убивает бактерию, производящую смертельный токсин. А если говорить о количествах, то 1 кг шпината или брокколи вам даст столько же нитрита, сколько 50 кг докторской колбасы.
А вот история про икру, деликатесный продукт, который в силу ряда причин очень подвержен порче. Для консервации икры еще недавно использовали вещество уротропин (Е 239), который с 2010 года в нашей стране запретили. Но это единственный консервант, который работал в икре. И теперь икра либо тухнет, либо в ней много других консервантов, больше, чем разрешено.
Либо она все же хорошая и безопасная, но с запрещенным уротропином. Запрещен уротропин был, потому что он при хранении разлагается с образованием формальдегида, а это яд. Но никто не задумался о количествах. Образуется его мизер. Да и икру мы ложками не едим. К тому же такое же количество формальдегида, которое можно получить с баночкой икры с уротропином, можно получить, съев один банан.
Сладкие мифы
Очередной миф связан с вредностью подсластителей, которые люди, желающие снизить вес, используют вместо сахара.Например, аспартам — это абсолютно понятная молекула, с понятным эффектом, и есть сотни исследований, подтверждающих его безопасность.
Очень распространенный миф состоит в том, что «натуральный продукт известно какой, а что вы там насинтезировали, сплошные примеси!». Это полная ерунда. Например, если сравнивать траву тархун и газировку на ароматизаторах, то в натуральном тархуне примесей больше. При этом в газировке они все известны, а в траве мы не знаем, какие могли образоваться. В натуральном кофе химических веществ гораздо больше (без малого тысяча), и свойства их изучены гораздо меньше, чем в искусственном ароматизаторе кофе. Всего на сегодняшний день в продуктах питания обнаружено более 8 тыс. душистых веществ. Из них около 4 тыс. разрешено к использованию в качестве ароматизаторов, их свойства изучены, они признаны безопасными. Около сотни таких веществ запрещено: они оказались вредными. И еще около 4 тыс. никакой проверки никогда не проходили. Таким образом, потребляя ароматизатор, вы гарантированно потребляете только вещества из проверенных 4 тыс.
Потребляя натуральное, вы едите все: и проверенные безопасные, и непроверенные, и обязательно проверенные вредные.
Наконец, любители всего натурального в магазине выберут колбасу или окорок натурального копчения, а не копченую с помощью жидкого дыма. И с точки зрения безопасности выберут гораздо более опасный продукт. Ни то ни другое не есть лучший выбор с точки зрения здоровья. Но натуральный дым содержит множество смол, канцерогенов, которые при производстве жидкого дыма отделяются. Фактически искусственное копчение намного безопаснее естественного. Пусть и не так вкусно.
«Мы хотим знать правду о еде!» — под такими лозунгами выступают защитники натуральной еды и противники химической. Это очень здорово, когда человек хочет знать правду. Только вот лучше искать эту правду не в телевизоре и не на женских форумах. А начать хотя бы с учебника по пищевой химии.
Правда о еде состоит в том, что любая еда состоит из химии. Правда в том, что если человек сам делает еду, то он знает, из чего он ее делает, и проверяет это на безопасность.
Правда в том, что пищевая химия — это тоже наука, которая делает наш мир лучше. И еще одна правда в том, что, потребляя только натуральную еду, полагаясь на природу, вы совершаете ошибку. Природа совершенно не обязана заботиться о нашей безопасности.
Источник: Gazeta.ru
????Подписывайтесь на Инстаграм Зожника: лучшие статьи в удобном формате @zozhnik_ru
Читайте на Зожнике:
Что такое глутамат
Можно ли отравиться глутаматом?
Как делают глутамат. Искусственный VS натуральный
Почему люди худеют не от бега, а от штанги. Арифметика ЗОЖ.
Почему нельзя голодать для похудения