Какие газы используют для снижения вероятности окисления продукта
Вы здесь
Антиокислители (антиоксиданты) защищают жиры и жиросодержащие продукты от прогоркания, предохраняют фрукты, овощи и продукты их переработки от потемнения, замедляют ферментативное окисление вина, пива и безалкогольных напитков. Хранение продуктов питания в атмосфере защитных газов (вместо воздуха) предохраняет их не только от окисления и ферментативного побурения, но и от микробиологической порчи. В результате сроки хранения этих продуктов увеличиваются в несколько раз. Антиоксиданты и защитная атмосфера не могут компенсировать низкое качество сырья, грубое нарушение правил промышленной санитарии и технологических режимов. Если концентрация пероксидов или свободных кислот в продукте выше нормы, а тем более если изменились запах, вкус или цвет продукта, то антиоксиданты и упаковка в инертной атмосфере уже бесполезны.
Общие сведения Пищевые продукты в процессе получения, переработки и хранения подвергаются окислению кислородом воздуха. При этом в них накапливаются токсичные вещества, снижается их биологическая ценность и ухудшаются органолептические свойства. Склонность пищевых продуктов к окислению приводит к уменьшению сроков их хранения. В качестве критериев степени окисленности пищевых продуктов используют два показателя — перекисное и кислотное числа. Первичными продуктами окисления являются перекиси, которые затем превращаются во вторичные продукты — альдегиды, кетоны, кислоты. Содержание первичных продуктов окисления выражают перекисным числом (ПЧ), которое определяют йодометрически и измеряют в миллимолях кислорода на 1 кг продукта. Показателем содержания вторичных продуктов окисления служит кислотное число (КЧ). Его значение определяют алкалиметрически и измеряют в миллиграммах КОН на 1 г продукта. В процессе окисления первым из этих двух показателей меняется ПЧ. Например, при хранении растительного масла КЧ может долго оставаться постоянным или меняться незначительно, а ПЧ за это время возрастает в десятки раз: Масло ПЧ, ммоль О2/кг КЧ, мг КОН/г Свежеприготовленное……………………… 1,63 0,21 После 5 месяцев хранения………………. 22,30 0,40 Поэтому выбраковку продукта надежнее проводить по перекисному числу. Окислению способствуют повышенная температура, свободный доступ кислорода и присутствие ионов металлов переменной валентности. Следовательно, для предотвращения окислительной порчи необходимо исключить воздействие на продукт перечисленных факторов. Эффективным способом защиты продуктов от кислорода является использование технологии их хранения в газонепроницаемой упаковке в атмосфере инертных газов вместо воздуха. Эта технология называется «упаковкой с регулируемой атмосферой». В качестве защитных газов чаще всего используют диоксид углерода (Е 290), азот (Е 941) и их смеси с кислородом. Для связывания ионов металлов переменной валентности используют комплексообразователи: лимонную, винную кислоты, этилендиаминтетрауксусную кислоту, цитраты и т.п. Но для многих пищевых продуктов, особенно содержащих высокоактивные полиненасыщенные соединения, существенно замедлить окисление можно только с помощью антиокислителей. Известными природными антиокислителями являются следующие витамины: аскорбиновая кислота (Е 300, витамин С), встречающаяся во многих растениях, и смеси токоферолов (Е 306, витамин Е), которыми богаты рыбий жир и некоторые растительные масла. Несмотря на высокую антиокислительную активность, природные экстракты этих веществ гораздо чаще используются в качестве витаминов. Антиокислителями служат те же вещества и их производные, полученные синтетически: аскорбиновую кислоту получают из глюкозы; аскорбат натрия (Е 301), аскорбат калия (Е 302), аскорбилпальмитат (Е 304i) и аскорбилстеарат (Е 304ii) — из аскорбиновой кислоты. Причем производные аскорбиновой кислоты частично сохраняют С-витаминную активность. Токоферолы (Е 307…Е 309) также получают синтетически, но они полностью идентичны соответствующим природным соединениям и тоже обладают Е-витаминной активностью. Из природных источников (древесины сибирской лиственницы) получают антиоксидант дигидрокверцетин, обладающий Р-витаминной активностью. В последнее время в качестве антиокислителей стали успешно применяться розмариновое и шалфейное эфирные масла. Наибольшее распространение среди пищевых искусственных антиокислителей получили производные фенолов: бутил(гидр)оксианизол (БОА, Е 320), бутил(гидр)окситолуол (БОТ, «ионол», Е 321), а также изоаскорбиновая (эриторбовая) кислота (Е 315) и изоаскорбат натрия (Е 316), третбутилгидрохинон (Е 319) и эфиры галловой кислоты галлаты (Е 310…Е 313), хорошим синергистом антиоксидантов является ЭДТА (Е 385, Е 386). Этих соединений в природе не обнаружено. Побочного витаминизирующего действия они не оказывают, но их существенным достоинством является высокая стабильность и, как следствие, значительное увеличение срока хранения пищевых продуктов. Антиокислители замедляют процесс окисления путем взаимодействия с кислородом воздуха (не допуская его реакции с продуктом), прерывая реакцию окисления (дезактивируя активные радикалы) или разрушая уже образовавшиеся перекиси. При этом расходуются сами антиоксиданты. Можно было бы ожидать, что любое повышение содержания антиокислителя приводит к увеличению времени защиты продукта, но это не так. На практике для большинства антиоксидантов существует предельная концентрация, выше которой срок хранения продукта уже не увеличивается. Как правило, она составляет 0,02 %, что соответствует гигиеническим требованиям к допустимому содержанию антиокислителей в продуктах питания.
Применение антиокислителей и защитных газов Универсального антиокислителя не существует. Эффективность применения антиоксиданта зависит от свойств конкретного продукта и самого антиоксиданта (табл. 8).
Таблица 8. Относительные сроки сохранности жиров в зависимости от вида антиокислителя
| Антиокислитель | Жировая фаза сливочного масла | Растительное масло | Орехи |
Без добавления антиокислителя | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
Пропилгаллат | 9,73 | — | — |
трет-Бутилгидрохинон | 6,75 | 4,11 | 1,96 |
Бутилгидроксианизол | 4,66 | 1,02 | 3,75 |
Бутилгидрокситолуол | — | 1,34 | — |
Токоферолы | 3,23 | — | — |
Применение индивидуальных антиокислителей не позволяет полностью предохранить пищевые продукты от окислительной порчи. Поэтому целесообразнее использовать несколько антиокислителей одновременно. При этом возникает явление синергизма. Синергизм заключается во взаимном усилении антиокислительной способности при смешении нескольких (обычно двух) антиоксидантов. Например, введение 0,02 % БОА или 0,02 % БОТ в свиной жир увеличивает срок его хранения в 2 раза. Введение того же количества их смеси в соотношении 1:1 (0,01 % БОА + 0,01 % БОТ) увеличивает срок хранения этого жира в 4 раза. Дозировки антиоксидантов, рекомендуемые для замедления окисления пищевых продуктов, приведены в табл. 9. Таблица 9.
Рекомендуемые дозировки антиоксидантов (кг/т жира готового продукта)
| Вид продукта | БОА | БОТ | Галла-ты | δ-Токо-ферол | ЭДТА | Трет-бутил-гидро-хинон | Аскор-биновая кислота1) | Изоас-корби-новая кислота2) |
Жиры животные топленые (лярд, жир говяжий, бараний, птичий, рыбий) | 0,1-0,2 | 0,05-0,2 | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | — | — | — | — |
Жиры и масла для жаренья и выпечки (фритюрные, кулинарные, кондитерские) | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | — | 0,1-0,2 | — | — |
Растительные масла | — | — | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | — | 0,1-0,2 | — | — |
Маргарины бутербродные с содержанием жира менее 41 % | — | — | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | 0,05-0,1 | — | — | — |
Фаршевые мясные продукты, ветчинные изделия, мясные пресервы и консервы | — | — | — | 0,1 | — | — | 0,2-0,5 | 0,2-0,5 |
Мясо сушеное | 0,1-0,2 | — | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | — | — | — | — |
Рыбные пресервы, консервы, рыба мороженая | — | — | — | — | — | — | 0,5-1,5 | 0,5-1,5 |
Рыба, ракообразные и моллюски консервированные и мороженые | — | — | — | — | 0,05-0,075 | — | 0,2-1,0 | — |
Мучные кондитерские изделия | 0,1-0,2 | 0,05-0,1 | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | — | — | — | — |
Жевательная резинка | 0,2-0,4 | 0,2-0,4 | 0,2-0,4 | 9,2-0,4 | — | — | — | — |
Смеси (концентраты) сухие для кексов и тортов, завтраки сухие на зерновой основе | 0,1-0,2 | — | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | — | — | — | — |
Концентраты супов и бульонов | 0,1-0,2 | — | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | — | — | — | — |
Соусы | 0,1-0,2 | — | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | 0,05-0,075 | — | — | — |
Орехи, технологически обработанные | 0,1-0,2 | — | 0,1-0,2 | 0,1-0,2 | — | — | — | — |
Картофель сухой | 0,025 | — | 0,025 | 0,025 | — | — | — | — |
Бобовые, овощи, грибы, артишоки консервированные | — | — | — | — | — | — | 0,5-2,03) | — |
Овощи, фрукты консервированные, замороженные | — | — | — | — | — | — | 0,5-2,0 | 0,15-0,253) |
Безалкогольные напитки и соки | — | — | — | — | — | — | 0,1-0,154) | — |
Вина | — | — | — | — | — | — | 0,1-0,15 | — |
Биологически активные добавки к пище | 0,2-0,4 | 0,2-0,4 | 0,2-0,4 | 0,2-0,4 | — | До 2 | — | — |
Усиления антиокислительного действия можно также добиться, используя антиокислители или их смеси в комбинации с веществами, которые сами или не обладают антиокислительным действием, или являются слабыми антиоксидантами. К таким веществам (их называют синергистами) относятся некоторые многоосновные органические оксикислоты (лимонная, виннокаменная), их соли (цитраты, лактаты), амины, полифосфаты, ЭДТА и другие соединения. Кислоты являются донорами водорода, необходимого для регенерации антиокислителей, а действие комплексообразователей основано на связывании (переводе в неактивную форму) ионов металлов, катализирующих окисление. В последнем случае трудно провести четкую границу между антиокислителями и синергистами. Синергические смеси можно готовить непосредственно на пищевом предприятии. При этом, однако, сложно добиться оптимального с технологической и экономической точки зрения состава смеси. Поэтому в настоящее время во всем мире производители пищевых продуктов предпочитают пользоваться готовыми смесями, полученными в промышленных условиях. Для удобства пользования и с целью продления собственного срока хранения они часто выпускаются в форме растворов в растительных маслах или пищевом пропиленгликоле. Процесс окисления является самоускоряющимся. Поэтому, чем раньше к продукту добавлен антиокислитель, тем большего эффекта можно от него ожидать. Наоборот, если скорость окисления уже достигла своего порогового значения, добавлять антиоксидант бесполезно. Необходимым условием эффективного применения антиоксидантов является обеспечение их полного растворения или диспергирования в продукте. Так как количество добавляемых антиоксидантов очень мало, эффективность их применения зависит от методов внесения в продукт. Антиоксиданты вводят в жир в виде концентрированного раствора в небольшой части продукта. Пищевые продукты типа орехов или шоколадных изделий обрабатывают напылением разбавленного раствора антиокислителя в воде или масле, либо погружением их в концентрированный раствор антиокислителя. Иногда антиокислители вносят непосредственно в продукт, но в этом случае велика вероятность его неравномерного распределения. Защитную атмосферу используют при бункерном хранении муки, чая, пряностей, круп, при хранении в потребительской упаковке сыров, охлажденного свежего мяса и мясопродуктов, птицы, рыбы, овощей, фруктов, грибов, орехов, соков, безалкогольных напитков, хлебобулочных изделий (особенно нарезанного хлеба), полуфабрикатов из теста, жировых продуктов, сухих завтраков, макаронных изделий, яиц и др. При бункерном хранении муки, чая, пряностей создают давление углекислого газа 10…30 атм в течение 30…240 мин. В этих условиях наблюдается быстрая гибель микроорганизмов. Очень высокое давление (несколько тысяч атмосфер) пригодно также для дезинсекции (уничтожения насекомых) в рисе или другом сырье. Также очень высокое давление применяется для инактивации пектинэстераз во фруктовом соке. Инертный газ в сочетании с нагреванием замедляет действие полифенолоксидаз (ответственных за ферментативные реакции, вызывающие появление бурой окраски) в омарах. Использование инертной атмосферы является щадящим способом замедления как микробиологических, так и ферментативных изменений при хранении фруктов, овощей и грибов (картофеля, инжира, груш, шампиньонов и вешенки). Упаковка и хранение полуфабрикатов из теста, выпечки или нарезанного хлеба в атмосфере инертного газа сегодня — общепринятый технологический прием. Его применение затрудняется высоким содержанием в выпечных изделиях воздуха или кислорода. На практике упаковку и хлеб перед вакуумированием следует «промыть» газом. Состав газовых смесей колеблется в зависимости от условий (активность воды, температура хранения, вид и количество микроорганизмов) от 100 % диоксида углерода до 100 % азота.
Токсикологическая безопасность и хранение Окисление, которому подвергаются пищевые продукты в процессе получения, переработки и хранения, приводит к накоплению в них перекисных соединений. Перекиси, попадая вместе с пищей в организм человека, ускоряют протекание в нем процессов окисления, то есть развитие болезней «оксидативного стресса» (сердечно-сосудистых, бронхо-легочных, онкологических). Кроме того, перекиси постепенно превращаются во вторичные продукты окисления: альдегиды, кетоны, кислоты, являющиеся высокотоксичными веществами, способными вызывать тяжелые интоксикации. Таким образом, предотвращение и замедление процессов окисления в продуктах питания исключительно важно с медицинской точки зрения. Разумное применение разрешенных органами здравоохранения пищевых антиокислителей, а тем более хранение продуктов в атмосфере инертного газа, служит сохранению здоровья человека. Срок годности антиокислителей (порошков и масляных растворов) от шести месяцев до одного года. Антиокислители хранят в сухих, прохладных, защищенных от света помещениях в герметично закрытых емкостях.
Л. А. Сарафанова Применение пищевых добавок Технические рекомендации 6-е издание, исправленное и дополненное Санкт-Петербург ГИОРД 2005
Глава одного из лидеров польского молочного рынка кооператива Spomlek Эдвард БАЙКО — о пятилетних итогах российского…
Рынок потребителя заставляет бизнес всегда держать руку на пульсе, быть исключительно внимательным к малейшим движениям…
В Кёльне прошла крупнейшая мировая выставка в сфере питанияВ начале октября в Кёльне прошла крупнейшая мировая выставка…
Газы в пищевой промышленности.
Вопрос сохранности продуктов питания всегда актуален, причем на всех уровнях «пищевой цепи»: производитель, оптовик, продуктовый ритейлер, потребитель.
Современными производителями этот вопрос решается разными путями: заморозка продукции, рафинирование, добавление консервантов. Однако, наилучшего соотношения сроков хранения и сохранения полезных свойств продуктов добиваются производители, использующие в производственной цепочке пищевые газовые смеси.
С помощью пищевых газов легко можно увеличить сроки хранения в три, четыре, а иногда и большее число раз. Как правило, пищевые газы поставляются на перерабатывающие предприятия в специальных баллонах с давлением 150 бар (примерно 150 атмосфер). Реже производители сами производят требуемые смеси.
Пищевые газы, используемые при упаковке продуктов, часто называют защитными газами, а сам метод такой упаковки «упаковкой с регулируемой атмосферой» (modified-atmosphere packing – MAP).
Главное преимущество использования при упаковке газовых смесей – безопасность для потребителей.
Внешний вид продукта, упакованного в модифицированной газовой среде, остается привлекательным для покупателя, у него не возникает визуальных искажений, как при использовании вакуума. Вкус, запах продукта остается прежним.
Таким образом, хранение продуктов с помощью защитных газовых смесей становится более длительным, не портит внешнюю привлекательность и остается безопасным.
Для различных типов продуктов при MAP используются определенные соотношения объема газов — азота, углекислого газа и кислорода.
При подборе пищевой смеси учитываются такие факторы, как: кислотность, количество влаги, жира, состав продукта, тип и количество микроорганизмов, температура и особенности процесса изготовления.
Чаще всего употребляется смесь азота (N2) и углекислого газа (CO2). Оба газа не токсичны, химически не активны, не горючи. Реже используется кислород (O2).
Азот (N2) используется как инертный газ для замещения атмосферного воздуха. Он вытесняет кислород (O2), замедляя процессы окисления, а еще он практически не растворим в воде. Благодаря этим свойствам, он сохраняет вкус и аромат продукта и увеличивает срок его годности. Как раз азот не дает жирам окисляться и тормозит процесс развития анаэробного гниения. Используется в составе защитного газа в упаковке мяса, рыбы, жиров, хлебобулочных изделий и др. Обычно в смеси пищевых газов преобладает содержание азота, а при упаковке сухих продуктов, таких как орехи, чипсы, кофе, пряности, сухое молоко часто используется чистый азот.
Углекислый газ (CO2) является «бактериостатическим компонентом» и подавляет микробиологическую активность (рост) аэробных бактерий и плесени, тем самым сохраняя вкус, запах рыбы, птицы, мяса и других продуктов. Но его концентрация в смеси газов должна быть значительно меньше, чем азота, иначе это может привести к изменению кислотности и порче продукта. Часто двуокись углерода применяется при бункерном хранении чая, муки, круп, пряностей. В потребительской упаковке часто диоксид углерода используется в составе газовой смеси для хранения сыров, охлажденных мясных продуктов, рыбы, фруктов, грибов, орехов, соков, овощей, макаронных изделий, хлебобулочных изделий, сухих завтраков и т.д.
Кислород (O2) подавляет рост патогенных микроорганизмов. При хранении свежего мяса кислород помогает сохранить первоначальный красный цвет. При упаковке рыбы – предотвращает развитие ботулизма. Фруктам и зелени кислород дает возможность «дышать». Для пищевого производства нужен кислород высокой степени очистки. Кстати, кислород используется на производстве ещё и как обеззараживающий элемент. Озонирование — это хороший способ борьбы с плесенью, вредителями, грибками, бактериями и микроорганизмами. Этот метод является экологически чистым.
Теперь чуть более подробно примеры того, как действуют пищевые газы при методе MAP:
— Сухое молоко. Азот (N2) или смесь азота (N2) и углекислого газа (CO2) замещает воздух при упаковке цельного сухого молока, а содержание кислорода уменьшается до 1%, это предотвращает появление горечи, которая может возникнуть из-за окисления жиров.
— Творог. Двуокись углерода (CO2) в смеси с азотом (N2) нейтрализует действие псевдомонад и других бактерий, которые вызывают прогорклость. Так как в твороге много влаги и низкий уровень жирности, применение смеси защитных газов особенно актуально.
— Сыр. При большой концентрации углекислого газа (CO2) в смеси газов содержание кислорода (O2) значительно снижается. Двуокись углерода хорошо растворима во влаге, содержащейся в сыре, так она вытесняет кислород (O2), а азот (N2) помогает сбалансировать давление в упаковке.
— Мясные продукты. Углекислый газ (CO2) подавляет действие аэробных бактерий, которые развиваются в мясе благодаря наличию кислорода (O2). Таким образом, регулировка содержания кислорода помогает увеличить срок годности мяса.
— Сырое мясо. Благодаря действию углекислого газа (CO2), подавляется рост аэробных бактерий (в том числе псевдомонад и их разновидностей), а небольшое количество кислорода (O2) позволяет сохранить естественный красный цвет мяса. Важно, чтобы кислорода (O2) не было много, т.к. окисление пигмента оксимиоглобина говорит о начале процесса порчи продукта. Так срок годности сырого мяса может быть увеличен с 2-4 до 5-8 дней благодаря действию защитных газов.
— Рыба. Применяя углекислый газ (CO2), можно подавить рост большинства микроорганизмов. Порчу рыбы вызывают аэробы, псевдомонады, ацинетобактеры, мораскелла, флавобактерии, цитофаги. Разложение белков под действием микроорганизмов как раз и влияет на появление неприятного запаха. Азот (N2) используется для регулировки давления в упаковке.
— Хлебобулочные изделия. Основные проблемы при хранении хлебобулочных изделий появляются в виде развития плесени и вызываются аэробными бактериями, которые легко подавляются двуокисью углерода (CO2). Азот (N2) регулирует атмосферу. Тем самым срок хранения в модифицированной газовой среде увеличивается во много раз.
— Масло. Азот (N2) не дает окисляться кислородом (O2) цепочкам жирных кислот молекул триглицеридов. Фактически, с момента получения масла исключается его взаимодействие с кислородом, что дает возможность маслу храниться дольше и не прогоркать.
— Фрукты, овощи и зелень. Их особенность в том, что они «дышат», а потому необходимо оставить в среде минимальное количество кислорода (O2), примерно 2-3%. Благодаря большому количеству углекислого газа (CO2) «дыхание» замедляется, и не образуется в результате «дыхания» большого количества этилена, способствующего созреванию и размягчению плода. Но важно не переборщить, т.к. если кислорода слишком мало, возникает анаэробное дыхание, которое характеризуется появлением неприятного вкуса и запаха. Азот (N2) же помогает поддерживать в упаковке нормальное давление, чтобы продукты не сминались.
— Кофе. Так как в кофе, а также и во многих других сухих продуктах, много ненасыщенных жиров, самое важное – не дать возможности кислороду (O2) проникнуть в упаковку. Заменяем атмосферный воздух азотом (N2).
— Сок. Азот (N2), благодаря своей инертности и малой растворимости, помогает обеспечить нейтральную атмосферу при бутилировании соков, пива, вина и других жидкостей.
— Пиво. В современном производстве пива и виноделии часто добавляется кислород (O2). В данном случае он усиливает процесс брожения, тем самым сокращая сроки изготовления продукции.
Итак, какие пищевые продукты упаковывают с помощью газовых смесей:
— колбасы, ветчина, свежее красное мясо, фарш, мясо птицы
— рыба, креветки
— сыр, масло
— пельмени, пицца, пирожки, вареники
— хлеб, бисквиты, печенье
— полуфабрикаты из свежего теста
— фрукты, овощи, зелень, грибы
— орехи, семечки, фисташки, чипсы
— кофе, чай
— мука, сухое молоко, пряности, крупы, макаронные изделия
— соки, безалкогольные напитки и др.
Хранение с помощью защитных газов может быть как бункерным, так и в потребительской упаковке, таким образом, область применения пищевых газов становится огромной.
Помимо использования защитных газов в упаковке, газы также могут быть использованы в следующих направлениях на производстве:
— криогенная технология заморозки и охлаждения продуктов (Используются жидкие газы – азот и углекислота);
— технология использования сухого льда;
— технология криогенного измельчения продуктов.
На территории Российской Федерации разрешены к применению при производстве пищевых продуктов следующие защитные газы, их обозначают как пищевые добавки:
— диоксид углерода Е290
— азот Е941
— аргон Е938
— гелий Е939
— оксид азота Е942
— кислород Е948.
За более подробной консультацией, помощью в подборе газовой смеси, газоаналичического оборудования и прочим вопросам, обращайтесь к специалистам Messung.