Лекции пищевые биологически активным добавкам

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Ярослава Мудрого

Институт сельского хозяйства и природных ресурсов

Кафедра «Технология переработки сельскохозяйственной продукции»

ПИЩЕВЫЕ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Безопасность сельскохозяйственного сырья и продуктов его переработки»

для направления подготовки – Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции

РАЗРАБОТАЛ

Доцент кафедры ТПСП

__________ Н. Г.ЛАПТЕВА

«__» _______________ 2014 г.

Принято на заседании кафедры

ТПСП «__» _________ 2014 г.

(Протокол № ___ )

Заведующий кафедрой ТПСП

_________ Л. Ф. ГЛУЩЕНКО

Великий Новгород

2014

1 ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ

1.1 Токсиколого-гигиеническая оценка пищевых добавок

Широкое использование пищевых, в современном понимании, добавок началось лишь в конце XIX в., и быстро достигло максимального распространения в наши дни во всех странах мира.

Несмотря на существующие у многих предубеждения, пищевые добавки по остроте, частоте и тяжести возможных заболеваний следует все же отнести к разряду веществ минимального риска.

Термин «пищевые добавки» в настоящее время не имеет единого толкования. В большинстве случаев под пищевыми добавками понимают группу веществ природного или искусственного происхождения, используемых для усовершенствования технологии, получения продуктов специализированного назначения. К пищевым добавкам, как правило, не относят соединения, повышающие пищевую ценность продуктов (витамины, микроэлементы и т. д.). Не являются пищевыми добавками и загрязняющие вещества, попадающие в продукты из окружающей среды.

В соответствии с действующим в нашей стране законодательством под термином «пищевые добавки» понимают природные или синтезированные вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты с целью придания им заданных свойств и неупотребляемые сами по себе в качестве пищевых продуктов или обычных компонентов пищи.

Пищевые добавки могут вноситься в продукт на различных этапах его производства, хранения и транспортирования с целью улучшения или облегчения технологического процесса, увеличения стойкости продукта к различным видам порчи, сохранения структуры и внешнего вида продукта. Пищевые добавки могут оставаться в продуктах полностью или частично в неизмененном виде или в виде веществ, образовавшихся в результате химического взаимодействия добавок с компонентами пищевых продуктов.

Большинство пищевых добавок не имеют, как правило, пищевого назначения и являются биологически инертными для организма. Однако известно, что любое химическое соединение или вещество в определенных условиях может быть токсичным. Следовательно, пищевая добавка только тогда считается безопасной, если у нее отсутствуют острая и хроническая токсичность, канцерогенные, ко-канцерогенные, мутагенные, тератогенные и гонадотоксические свойства. Поэтому к пищевым добавкам предъявляют строгие требования.

Понятие безвредности вещества, применяемого в качестве пищевой добавки, обусловливает способ его применения. Решающее значение имеют суточное количество вещества, поступающего в организм, длительность его потребления, режим питания, пути поступления вещества в организм и многие другие факторы.

В настоящее время вопросами применения пищевых добавок занимается специализированная международная организация — Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам и контаминантам (загрязнителям) — JECFA. (ФАО — от англ. РАО — Food and Agricultural Organization — Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН; ВОЗ

В России вопросы о применении пищевых добавок находятся в недении Департамента Госсанэпиднадзора Минздрава РФ. Основными документами, регламентирующими применение пищевых добавок, являются «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов» — СанПиН 2.3.2.-560—96; Приложение 9 (обязательное) — «Список пищевых добавок, разрешенных к применению при производстве пищевых продуктов»; Приложение 10 (обязательное) — «Список пищевых добавок, запрещенных к применению при производстве пищевых продуктов» и «Санитарные правила по применению пищевых добавок» № 000-78.

Пищевые добавки согласно российскому санитарному законодательству не допускается использовать в тех случаях, когда необходимый эффект может быть достигнут технологическими методами — технически и экономически целесообразными. Не разрешается также введение пищевых добавок, способных маскировать юхнологические дефекты, порчу исходного сырья и готового продукта или снижать его пищевую ценность.

Пищевые продукты для детского питания, особенно для питания (рудных детей, должны быть изготовлены без применения каких-либо пищевых добавок.

Исходным для определения допустимой концентрации пище-ной добавки является так называемое допустимое суточное поступ-.чение (ДСП) пищевых добавок в организм человека — ADI (Acceptable daily intake). ДСП представддел собой количество вещества (в мг на 1 кг массы тела), которое человек может потреблять ежедневно в течение всей жизни без вреда для здоровья

Гигиеническое регламентирование пищевых добавок в продуктах и рационе питания осуществляется в четыре этапа.

Первый этап — проведение предварительной токсиколого-гигиенической оценки регламентируемого химического вещества — пищевой добавки.

Особое внимание уделяют на этом этапе исследования изучению механизма кумуляции, так как в одних случаях в организме происходит накопление самого вещества (материальная кумуляция); в других — эффект действия вещества суммируется (функциональная кумуляция).

Сверхкумулятивными свойствами обладают вещества, имеющие коэффициент кумуляции менее 1; при К = 1…3 вещества обладают выраженной кумуляцией; при К= 3…5 — умеренной и при К > 5 вещества относят к группе веществ со слабой кумуляцией. Наиболее опасными считаются вещества, у которых коэффициент кумуляции меньше в группе животных, получавших меньшие до-лиЛД50.

Второй этап исследования пищевой добавки является основным. В результате проведения хронического эксперимента определяют пороговую и максимально недействующую дозы пищевой добавки по общетоксическому действию. Для этого используют два вида модельных лабораторных животных, в организме которых метаболизм изучаемого химического соединения идентичен метаболизму человека. Длительность эксперимента составляет обычно 9…18 мес. Изучают влияние дозы, полученной в остром эксперименте и рассчитанной по формуле (7), в расчете на 1 кг массы тела животного, а также дозы в 5… 10 раз меньшей и в 10 и 100 раз большей.

По окончании хронического эксперимента на животных подопытных групп (во всех 3…4 поколениях) и контроля делают вывод о наличии или отсутствии у пищевой добавки генотоксичной, репродуктивной, субхронической и хронической токсичности.

Под генетической токсичностью вещества понимают его способность оказывать вредное воздействие на наследственность, то есть вызывать нежелательные мутации. Различают генные, хромосомные и геномные мутации.

Генные мутации вызываются в результате изменения исследуемым веществом химической структуры отдельных генов.

Хромосомные мутации обусловлены изменением структуры хромосом. Вещества, вызывающие хромосомные мутации, называются мутагенами.

Геномные мутации подразделяют на анеуплоидии и полиплоидии. Анеуплоидией называют изменение количества отдельных хромосом — уменьшение (нулли — и моносомия) или увеличение (три-, тетра — и полисемия) их числа. Полиплоидия — это увеличение числа

Очевидно, что пищевые добавки с мутагенными и комутагенными свойствами представляют опасность для жизни и здоровья человека, тогда как на основе пищевых добавок с антимутагенными свойствами возможна разработка продуктов, способных снижать «генетический риск» воздействия мутагенов на генетические структуры человека.

Исследования на репродуктивную токсичность включают проверку влияния исследуемого вещества на мужскую и женскую плодовитость и общую способность к продолжению рода, на внутри — и послеутробное развитие, а также выяснение наличия у него тератогенных свойств.

Под тератогенностью вещества понимают его способность вызвать появление уродств у эмбрионов. Тератогены принципиально недопустимы в качестве добавок в продуктах питания.

Для исследования субхронической токсичности доза исследуемого вещества должна быть выбрана так, чтобы, с одной стороны, токсическое действие было заметно, с другой — подопытные животные остались живы. Исследуемое вещество вводят в рацион животных в течение 3…6 мес в нескольких дозах. Опыты по субхронической токсичности включают исследования живых животных и их трупов (по окончании исследования). Результаты оценки субхронической токсичности служат для оценки диапазона доз и способа введения вещества в организм при изучении хронической токсичности.

Под хронической токсичностью понимают отрицательное действие, которое может быть выявлено после потребления исследуемого вещества в течение двух лет и более. Отрицательное действие может быть выражено в канцерогенезе или возрастной восприимчивости определенной ткани. Поэтому исследования по определению хронической токсичности рассматриваются как важный элемент оценки потенциального риска пищевой добавки

Отношение дозы, безопасной в долгосрочных токсикологических опытах, к концентрации в продукте питания называется степенью реальной безопасности.

На третьем этапе исследований обобщают результаты проведенных исследований и обосновывают допустимую суточную дозу (ДСД) и допустимое суточное потребление (ДСП) пищевой добавки, ее предельно допустимую концентрацию (ПДК) в пищевых продуктах.

Источник

Для определения ДСД максимально не действующую дозу (МИД), или дозу NOEL, делят на коэффициент запаса. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым* добавкам во избежание неучтенных факторов рекомендовал использовать интегральный коэффициент запаса, равный 100. Определив ДСД, рассчитывают ДСП для взрослого человека (масса кг): ДСП = 60 ДСД мг/сут. и для ребенка (масса кг): ДСП = 30 ДСД мг/сут. Обоснование ДСД чрезвычайно трудоемко и составляет 3…5 лет.

В тех случаях, когда J ECFA считает, что токсикологическая безопасность вещества выяснена еще недостаточно, устанавливается временное ДСП. Существенные составляющие продуктов питания и малотоксичные пищевые добавки имеют неограниченное ДСП. Если в токсикологической безопасности уже разрешенного вещества появляются сомнения, то статус его ДСП «понижается» с постоянного до временного и проводятся дополнительные исследования.

После того как ПДК утверждена органами здравоохранения и пищевая добавка широко используется в пищевой промышленности и, наступает четвертый этап — наблюдение за ней, чтобы подтвердить безопасность использования и, если требуется, внести поправку в гигиенические нормативы. Пищевые добавки, являющиеся и считающиеся традиционно безопасными, называют GRAS-веществами.

Наличие пищевых добавок в продуктах, как правило, должно указываться на потребительской упаковке, этикетке, банке, пакете и в рецептуре. Пищевая добавка может обозначаться как индивидуальное вещество, например нитрит натрия, сорбиновая кислота, лецитин и т. д., либо групповым названием, например консервант, эмульгaтop, синтетический краситель и т. д. В последнее время за рубежом, особенно в странах Европейского Союза, все более широкое распространение получило обозначение пищевой добавки в виде индексов Е с трех — или четырехзначным номером, условно обозначающих те или иные добавки. Индексы Е заменяют собой длинные названия пищевых добавок. Эти коды или идентификационные номера используются только в сочетании с названиями функциональных классов добавок.

Согласно европейской цифровой кодификации пищевые добавки классифицируют следующим образом:

Е 100…Е 182 — красители;

Е 200…и далее — консерванты;

Е 300…и далее — антиокислители (антиоксиданты);

Е 400…и далее — стабилизаторы консистенции;

Е 450…и далее — эмульгаторы;

Е 500…и далее — регуляторы кислотности, разрыхлители;

Е 600…и далее — усилители вкуса и аромата;

Е 700…Е 800 — запасные индексы для другой возможной информации;

Е 900…и далее — антифламинги, улучшители качества хлеба и т. д.

Все компоненты, применяемые по разрешению Codex Alimentarius, имеют в списке INS (International Numbering System — Международная цифровая система) свой номер. Это делает идентификацию вещества легкой и точной, защищая от ошибок при переводе; позволяет выделять их в продуктах питания. Система INS-номеров разработана на основе цифровой системы классификации пищевых добавок, принятой в странах Европы, для краткости называемой системой Е-нумерации.

Список разрешенных пищевых добавок для производства пищевых продуктов или продажи населению постоянно пересматривается и обновляется в связи с получением новых научных данных об их свойствах и внедрении новых препаратов. Следует отметить, что в нашей стране список разрешенных пищевых добавок значительно меньший, чем за рубежом, например в США или странах Западной Европы. В России разрешено применение около 250 видов пищевых добавок; в мировой практике — около 500. В настоящее время в РФ запрещено к использованию 5 пищевых добавок (табл. 1).

Таблица 1.1 – Пищевые добавки, запрещенные к применению в России

Код	Пищевая добавка	Технологические функции
Е 121	Цитрусовый красный	Краситель
Е 123	Амарант	Краситель
Е 240	Формальдегид	Консервант
Е 924а	Бромат калия	Улучшитель муки и хлеба
Е 9246	Бромат кальция	Улучшитель муки и хлеба

2 Классификация пищевых добавок

В соответствии с технологическим предназначением пищевые добавки классифицируют следующим образом: —

A. Пищевые добавки, обеспечивающие необходимый внешний вид и органолептические свойства продукта, включающие, в свою очередь:

улучшители консистенции; пищевые красители; ароматизаторы; вкусовые вещества

Б. Пищевые добавки, предотвращающие микробную или окислительную порчу продуктов (консерванты);

антимикробные средства: химические и биологические; антиокислители.

B. Пищевые добавки, необходимые в технологическом процессе производства пищевых продуктов:

ускорители технологического процесса; фиксаторы миоглобина; технологические пищевые добавки: разрыхлители теста, гелеобразователи, пенообразователи, отбеливатели и др.

Г. Улучшители качества пищевых продуктов. ,

Комиссия Codex Alimentarius выделяет ряд функциональных классов пищевых добавок, их определений и подклассов:

Класс 1 — Кислоты (Acid) — повышают кислотность и придают
кислый вкус пище;

Класс 2 — Регуляторы кислотности (Acidity regulator) — изменяют или регулируют кислотность или щелочность пищевого продукта;

Класс 3 — Вещества, препятствующие слеживанию и комкованию (Anticaking agent) — снижают тенденцию частиц пищевого продукта прилипать друг к другу;

Класс 4 — Пеногасители (Antifoaming agent) — предупреждают или снижают образование пены;

Класс 5 — Антиокислители (Antioxidant) — повышают срок хранения пищевых продуктов, защищая от порчи, вызванной окислением;

Класс 6 — Наполнители (Bulking agent) — вещества, которые увеличивают объем продукта, не влияя на его энергетическую ценность;

Класс 7 — Красители (Colour) — усиливают или восстанавливают цвет;

Класс 8 — Вещества, способствующие сохранению окраски (Colour retention agent) — стабилизируют, сохраняют или усиливают окраску продукта;

Класс 9 — Эмульгаторы (Emulsifier) — образуют или поддерживают однородную смесь двух или более несмешиваемых фаз, таких, как масло и вода, в пищевых продуктах;

Класс 10 — Эмульгирующие соли (Emulsifying salt) — взаимодействуют с белками сыров с целью предупреждения отделения жира при изготовлении плавленых сыров;

Класс 11 — Уплотнители растительных тканей (Firming agent) — придают или сохраняют ткани фруктов и овощей плотными и свежими, взаимодействуют со студнеобразуюшими веществами;

Класс 12 — Усилители вкуса и запаха (Flavour enhancer) — усиливают природный вкус и запах пищевых продуктов;

Класс 13 — Вещества для обработки муки (Flour treatment agent) — вещества, добавляемые к муке для улучшения ее хлебопекарских качеств или цвета;

Класс 14 — Пенообразователи (Foarming agent) — создают условия для равномерной диффузии газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты;

Класс 16 — Глазирователи (Glazing agent) — вещества, придающие блестящую наружную поверхность или защитный слой;

Класс 17 — Влагоудерживающие агенты (Humectant) — предохраняют пищу от высыхания;

Класс 18 — Консерванты (Preservative) — повышают срок хранения продуктов, защищая от порчи, вызванной микроорганизмами;

Класс 19 — Пропелленты (Propellant) — газообразные вещества, выталкивающие продукт из контейнера;

Класс 20 — Разрыхлители (Raising agent) — вещества или сочетание веществ, которые увеличивают объем теста;

Класс 21 — Стабилизаторы (Stabilizier) — позволяют сохранять однородную смесь двух или более несмешиваемых веществ в пище-ном продукте или готовой пище

Класс 22 — Подсластители (Sweetener) — вещества несахарной природы, которые придают пищевым продуктам и готовой пище сладкий вкус;

Класс 23 — Загустители (Thickener) — повышают вязкость пищевых продуктов.

Чтобы придать пищевым продуктам требуемую консистенцию или улучшить ее, применяют пищевые добавки, изменяющие их реологические свойства. Ассортимент веществ, улучшающих консистенцию, достаточно широк — это загустители, гелеобразователи, пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ), а также стабилизаторы физического состояния и разрыхлители. Химическая природа этих веществ разнообразна.

Улучшители консистенции применяют преимущественно в производстве пищевых продуктов, имеющих неустойчивую консистенцию и гомогенную структуру. Такие продукты, как, например, мороженое или мармелад, сыры или колбасы, при использовании в технологии их производства указанных пищевых добавок приобретают качественно более высокие показатели

Пектиновые вещества (Е 440) – улучшители консистенции, загустители, уплотнители, гелеобразователи, стабилизаторы и эмульгаторы.

Пектиновые вещества представляют собой высокомолекулярные — полисахариды, входящие в состав клеточных стенок и межклеточных образований совместно с целлюлозой, теми целлюлозой и лигнином. В понятие «пектиновые вещества» входят гидратопектин (растворимый пектин), протопектин (нерастворимый в воде пектин), пектиновые кислоты и пектина, пектовые кислоты и пектаты.

Крахмал и модифицированные крахмалы (Е 1402).

Среди природных полимеров в пищевой технологии самыми дешевыми и доступными являются крахмалы. Крахмал — полимер глюкозы с большинством связей по 1-му и 4-му углеродным атомам. При этом образуется линейный полимер амилоза, который не имеет боковых цепей, и разветвленный полимер амилопектин с боковыми цепями.

В последние годы в пищевой промышленности все больше применяют модифицированные крахмалы, свойства которых в результате разнообразных способов обработки (физического, химического, биологического) заметно отличаются от свойств обычного крахмала. Так, модифицированные крахмалы существенно отличаются от обычного крахмала по степени гидрофильности, способности к клейстеризации и гелеобразованию. Модифицированные крахмалы используют в хлебопекарной и кондитерской промышленности, в том числе и для получения безбелковых диетических продуктов питания.

Источник