Катализаторы в пищевых добавках

Пищевые добавки этой группы подразделяются в свою очередь на следующие подгруппы:

• регуляторы кислотности (acidity regulators, pH-control agents);

• пеногасители и антивспенивающие агенты (antifoaming agents, foam inhibitors, defoamers);

• эмульгирующие соли (emulsyfing salts);

• разрыхлители (leavening agents);

• катализаторы гидролиза и инверсии (catalysts for hydrolysis and inversion);

• вещества, облегчающие фильтрование (filter aids, clarifyng agents);

• экстрагенты (exraction solvents);

• носители, растворители, разбавители (solvents, carrier sol­vents);

• средства для капсулирования (encapsulating agents);

• средства для таблетирования (tableting aids);

• разделители (mold releasing agents);

• осушители (drying agents);

• средства для снятия кожицы с плодов (peeling agents);

• охлаждающие и замораживающие агенты (cooling agents, co­olants, freezing agents, cryogens);

• вещества, способствующие жизнедеятельности полезных микро-организмов (agents promoting vital activity of helpful mic­roorganisms);

• катализаторы (catalysts);

• улучшители хлебопекарные (flour improvers, bread improvers);

• пропелленты (propellants);

• ферменты и ферментные препараты (enzymes);

• диспергирующие агенты (dispergators, solubilizators).

Каждое из перечисленных веществ добавляется в пищевые про­дукты для достижения определенных технологических целей. При этом часть добавок остается в пищевом продукте и употребляется в пищу, что свидетельствует о необходимости их санитарно-гигие­нического контроля. Другие, так называемые вспомогательные ма­териалы, после выполнения своих технологических функций, пол­ностью удаляются из пищевого продукта. Некоторые добавки разрушаются в процессе его изготовления.

Регуляторы кислотности (регуляторы рН пищевых систем) че­рез изменения значений рН решают следующие технологические задачи:

• формируют заданные реологические свойства продукта;

• действуют на эффективность эмульгаторов, стабилизаторов, загус-тителей, других пищевых добавок;

• влияют на основные коллоидные свойства, обусловливаю­щие формирование консистенции.

Изменение величины рН достигается введением кислот, осно­ваний и солей. При помощи буферных веществ рН пищевой систе­мы поддерживается на определенном уровне.

Для регуляции рН также допускаются гидроксиды натрия, ка­лия, кальция, магния, аммония, оксиды кальция и магния.

Пеногасители и антивспенивающие агенты предназначены для разрушения пены, образование которой на определенных эта­пах технологического процесса может вызвать серьезные пробле­мы и ухудшить качество конечного продукта. В частности, активное пенообразование мешает фильтрованию, центрифугированию, вы­париванию, дозированию, перекачке и розливу.

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.

Эмульгирующие соли не являются эмульгаторами, однако уча­ствуют в образовании эмульсии путем взаимодействия с белковы­ми молекулами субстрата.

Эффективность использования эмульгирующих солей виднана примере производства плавленых сыров. При отсутствии этих до­бавок, в частности фосфатов, нагревание сыра не приводит к его плавлению, появляются дефекты и недостатки: сыр сморщивает­ся, превращаясь в резиноподобную массу, наблюдается отделе­ние масла и воды.

Разрыхлители добавляют в муку или тесто для увеличения объ­ема хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. Эффект раз­рыхления достигается за счет выделения разрыхлителями газа, главным образом углекислого.

К разрыхлителям относят хлебопекарные дрожжи и различные химические соедине­ния: карбонаты, дигидрофосфаты, алюмофосфаты натрия, калия, кальция, аммония. Химические разрыхлители находят более широ­кое применение. В отличие от дрожжей, жизнедеятельность кото­рых связана с определенной температурой и продолжительностью брожения, они не требуют каких-либо специальных условий и па­раметров.

Катализаторы гидролиза — вещества, катализирующие рас­пад белков и углеводов до составляющих их монокомпонентов. Продукты гидролиза применяют для различных целей в технологии производства пищевых продуктов.

Катализатором гидролиза белков чаще всего выступает соляная кислота. Исходным сырьем могут служить бобовые и зерновые ку­льтуры, семена масличных культур, дрожжи, молочный белок, клей­ковина кукурузы, белоксодержащие отходы мясной промышленно­сти. Белки расщепляются до пептидов или аминокислот, которые находят применение в производстве бульонных кубиков, смесей пряностей, приправ, супов и соусов быстрого приготовления, других пищеконцентратов (для усиления собственного или придания специфического вкуса другим продуктам).

Катализаторы расщепления углеводов — как правило, соляная и серная кислоты, реже — азотная и уксусная; сырье — кукуруз­ный, рисовый, пшеничный, картофельный крахмалы. Продуктами частичного гидролиза углеводов могут также быть мальтоолигосахариды, мальтотриоза, глюкозные и мальтозные си­ропы. Все они находят применение в различных отраслях пищевой промышленности, в частности, используются для получения инвер­тного сиропа в кондитерском производстве.

Вещества, облегчающие фильтрование (осветлители, ад­сорбенты, флокулянты) — инертные нерастворимые вещества, способные:

• облегчать или улучшать отделение твердых частиц от жидко­стей или газов;

• ускорять удаление нежелательных замутняющих компонентов из жидкостей, в частности, напитков, которые длительное время должны оставаться прозрачными;

• придавать фильтрующему слою необходимую прочность и ре­гулировать размер пор;

• разрыхлять осадок, образующийся на фильтре, и уменьшать забивание пор фильтра.

Осветлители. В зависимости от вида осветлителя принцип дей­ствия связан либо с адсорбцией, либо с коагуляцией, либо с обра­зованием труднорастворимых соединений с ионами металлов, ко­торые выпадают в осадок и могут быть отфильтрованы от жидкой части продукта.

С помошью осветлителей удаляют также мелкодисперсные и коллоидные компоненты, которые невозможно отфильтровать. Эти вещества способны связывать мельчайшие частички мути и осаждаться вместе с ними.

После выполнения своих функций осветлители удаляют из го­тового продукта фильтрацией или седиментацией.

Адсорбенты. Принцип действия связан с большой удельной по­верхностью, благодаря которой они могут селективно адсорбиро­вать различные вещества из напитков и вместе с ними выпадать в осадок.

Флокупянты вызывают превращение золя — коллоидного рас­твора твердого вещества — в гель (процесс флокуляции).

Наиболее часто осветлители, адсорбенты и флокулянты приме­няются в пивоварении, виноделии и производстве соков.

Разделители (антиадгезивы) — вещества, уменьшающие си­лу адгезии между двумя граничащими поверхностями. Разделите­ли применяются в различных отраслях пищевой промышленности: в хлебопекарном и кондитерском производстве для облегчения выемки таблетированных продуктов из форм, хлебобулочных и мучных кондитерских изделий из противней, скольжения кондитер­ских масс по поверхности оборудования, изготовления пекарских порошков; при производстве БАД — различных таблетированных форм.

Осушители — вещества химической и физической природы, способные связывать и удалять воду из газов, жидкостей и твер­дых продуктов.

Механизм химического связывания воды заключается в ее взаимодействии с осушителями и образовании новых соединений, физического связывания (за счет процессов растворения или ад­сорбции).

Распространенный способ сушки осушителями — помещение обезвоживаемого продукта в емкости, заполненные осушителем. Газ сушат, пропуская через такие емкости, жидкости — засыпая в них нерастворимые осушители с последующим их удалением.

Средства для снятия кожицы с плодов. В практике перера­батывающей промышленности и общественного питания для снятия кожицы с плодов применяют различные методы: механический, вакуумирование, обработку паром, химическую очистку. Использу­ется также комбинация названных методов между собой.

Для химической, в частности щелочной, очистки разрешены: карбонаты натрия, сульфат алюминия, алюмонатриевые, алюмокалиевые и алюмоаммиачные квасцы, гидроксиды натрия и калия.

Снимают кожицу с плодов в специальном очистном оборудова­нии различной конструкции, например барабанного типа, куда засы­пается порошок щелочи. Другой способ — опрыскивание продукта раствором щелочи.

Охлаждающие и замораживающие агенты — газообразные вещества, жидкости и твердые тела, способные при условии пря­мого контакта понижать температуру пищевого продукта. Этим они отличаются от хладагентов, применяемых в холодильной технике.

Исходя из технологических целей и задач, наряду с общеизве­стным льдом используют другие охлаждающие и замораживающие агенты.

Наиболее эффективно, с точки зрения органолептических по­казателей качества и пищевой ценности, 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.

Вещества, способствующие жизнедеятельности полезных микроорганизмов. Микроорганизмы применяются в пищевой про­мышленности по двум основным направлениям:

• в биотехнологии получения продуктов питания (кисломолоч­ная продукция, пиво и другие напитки брожения, хлеб, хлебо­булочные изделия и др.);

• в качестве продуцентов основных пищевых веществ, макро-и микронутриентов.

Будучи живыми, микроорганизмы нуждаются в определенных веществах, способствующих их жизнедеятельности. Подбор и использование пищевых добавок рассматриваемой группы осущест­вляют с учетом индивидуальных особенностей полезных микроор­ганизмов.

В пищевой биотехнологии применяются гетерогенные микроор­ганизмы, требующие органических источников углерода, которыми могут быть моно- и полисахариды, аминокислоты, олиго- и поли­пептиды, природное углеродсодержащее сырье. При этом плесне­вые грибы предпочитают сахаросодержащие среды, а бактерии — белоксодержащие.

Катализаторы — вещества, ускоряющие течение химических или биохимических реакций.

В список катализаторов разрешенных к применению в произ­водстве пищевых продуктов, включены: металлы Na, Ni, Pt, Pd, ок­сиды азота, кальция и магния, этилат и метилат натрия, смесь едко­го натра с глицерином.

В пищевом производстве катализаторы используют в очень низких концентрациях, при этом они не расходуются и не остаются в конечном продукте. Типичный пример — ускорение процесса агидрогенизации жидких масел при помощи никеля, в результате чего двойные связи превращаются в простые и растительное мас­ло отверждается. Улучшители хлебопекарные. В настоящее время используется очень много улучшающих качество хлеба веществ, различных по принципам действия.

Основную группу хлебопекарных улучшителей и добавок состав­ляют: улучшители окислительного действия, восстановительного дей­ствия, сухая клейковина и улучшители на ее основе, модифицирующие крахмалы, ферментные препараты, поверхностно-активные вещества (эмульгаторы), органические кислоты, минеральные соли, консерванты, ароматические и вкусовые добавки, сухие закваски (подкислители), гидроколлоиды, комплексные хлебопекарные улучшители.

Применение рассматриваемых добавок в мукомольной и хлебо­пекарной промышленности позволяет:

• использовать муку с нестабильными хлебопекарными свойст­вами;

• интенсифицировать и оптимизировать технологические про­цессы в хлебопечении;

• формировать заданные реологические свойства теста для обеспечения стабильных показателей качества хлеба, в том числе при непрерывно-поточных способах его приготовле­ния;

• улучшать потребительские свойства хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, приготовленных на основе замороженых полуфабрикатов;

• предотвратить микробиальную порчу и образование токси­кантов, а также пороков и недостатков, возникающих при из­готовлении и хранении продукта;

• обеспечить продление срока свежести, других регламентиру­емых критериев качества при хранении.

Таким образом, благодаря использованию хлебопекарных улучшителей решается ряд приоритетных задач в области совершенст­вования технологий, повышения качества хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.

Пропелленты — газы, предназначенные для выдавливания (перемещения) пищевых продуктов из различных емкостей (танков, хранилищ, контейнеров, баллончиков). К пропеллентам предъявля­ются высокие санитарно-гигиенические требования во избежание возможного загрязнения продуктов ксенобиотиками.

Ферменты и ферментные препараты — очищенные и концен­трированные продукты, содержащие определенные ферменты или комплекс ферментов, характерных для биологических сред и орга­низмов-продуцентов.

Применение ферментов в пищевой промышленности определя­ется уровнем развития современной биотехнологии. Ферментатив­ные процессы — основа большинства пищевых производств: пиво­варения, виноделия, сыроделия, хлебопечения, получения спирта, пищевых органических кислот, витаминов и т. д. В последние деся­тилетия развиваются принципиально новые направления приклад­ной биотехнологии: производство глюкозофруктозных сиропов из крахмала, глюкозогалактозных сиропов из молочной сыворотки, этанола из целлюлозосодержащего сырья и т. д. 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;

• трансэтерификация жиров (ацедолиз, алкоголиз, интерэтерефикация);

• извлечение масел из растительного сырья с применением гидролитических ферментов.

Для получения ферментных препаратов допускается использо­вать ткани и органы 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 хлорид и фосфат калия, глицерин, другие пищевые добавки.

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 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 препаратов штаммов генетически модифицированных микро­организмов.

При проведении товарной экспертизы учитываются также по­казатели безопасности ферментных препаратов, которые должны удовлетворять определенным требованиям. Так, содержание ток­сичных элементов в ферментных препаратах не должно превы­шать: для свинца — 10,0 мг/кг, для мышьяка — 3,0 мг/кг. Требова­ния к микробиологическим показателям:

• количество мезофильных аэробных и факультативно-ана­эробных микроорганизмов (КМАФАнМ), КОЕ/г, не более: для ферментных препаратов растительного, бактериального и грибного происхождения — 5 • 104; для ферментных препа­ратов животного происхождения (в том числе молокосверты-вающих) — 1 • 104;

• бактерии группы кишечных палочек (БГКП), колиформы, в 0,1 г продукта — 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.

В препаратах грибного происхождения не должны содержать­ся микотоксины (афлатоксин В,, Т-2 токсин, зеараленон, охратоксин А, стеригматоцистин).

Активность ферментов в готовых пищевых продуктах (после ис­пользования ферментных препаратов) не определяется.

Диспергирующие агенты — вещества, способствующие обра­зованию устойчивых многокомпонентных коллоидных систем — микродисперсий. По своей природе относятся к мицеллообразующим поверхностно-активным веществам.

Диспергаторы подразделяют на солюбилизаторы и инстантизаторы, отличающиеся характером своего технологического дей­ствия.

Солюбилизаторы благодаря способности образовывать микро­эмульсии дают возможность получать прозрачные напитки с испо­льзованием нерастворимых в воде веществ, а также вносить в жи-роемкие продукты водорастворимые пищевые добавки и биологи­чески активные вещества.

Инстантизаторы (смачивающие агенты) ускоряют и облегчают растворение сухих напитков, применяются в технологии произ­водства порошкообразных и гранулированных продуктов питания: молока, сливок, безалкогольных напитков, нектаров, соков, кисе­лей, растворимого кофе, чая и др.