Массовое производство пищевых добавок
Что такое пищевые добавки?
Вещества, которые добавляют в продукты питания для повышения их безопасности, повышения длительности их хранения, сохранения или улучшения их вкуса, консистенции или внешнего вида, называют пищевыми добавками. Некоторые пищевые добавки используются с незапамятных времен для увеличения срока хранения, например соль (мясопродукты, например, бекон или вяленая рыба), или сахар (джем, варенье) или двуокись серы (вино).
Многие различные пищевые добавки появились в ответ на потребности продовольственной промышленности, поскольку массовое производство продовольствия в силу своих особенностей очень сильно отличается от домашнего приготовления пищи. Добавки необходимы для обеспечения безопасности и сохранения товарного вида промышленной пищевой продукции на всех этапах: от производственного цеха или фабрики-кухни до попадания на стол потребителю, включая транспортировку на склады и в магазины.
Использование пищевых добавок оправдано только в тех случаях, когда это обусловлено спецификой технологического процесса, не вводит в заблуждение потребителей и отвечает четко определенной технологической потребности, например необходимости сохранить пищевую ценность продукта питания или повысить его стабильность.
Пищевые добавки могут быть растительного, животного или минерального происхождения. Также существуют синтетические добавки. Их сознательно вводят в состав продуктов питания, что служит достижению специальных технологических целей, о чем потребитель, как правило, даже не подозревает. Сегодня применяется несколько тысяч пищевых добавок, каждая из которых выполняет определенную функцию и служит обеспечению безопасности или улучшению внешнего вида продуктов питания. ВОЗ совместно с ФАО разделяет пищевые добавки на 3 широкие категории в зависимости от их функции.
Вкусоароматические добавки
Вкусоароматические добавки – вводимые в продукты питания для улучшения их аромата или вкуса – являются наиболее многочисленной группой добавок, применяемых в пищевой промышленности. При производстве широкого спектра продуктов питания, от кондитерских изделий и безалкогольных напитков до злаковых хлопьев, пирожных и йогурта. К натуральным вкусоароматическим добавкам относятся, например, смеси из орехов, фруктов или специй, а также добавки, изготовленные из овощей или вина. Кроме того, существуют вкусоароматические добавки, имитирующие натуральные вкус и аромат.
Ферментные препараты
Ферментные препараты – добавки, которые могут присутствовать или не присутствовать в конечном продукте. Ферменты – это природные белки, которые ускоряют биохимические реакции путем дробления более крупных молекул на составные части меньшего размера. Их выделяют из растительного или животного сырья или из микроорганизмов, например бактерий, и используют в качестве альтернативы химическим катализаторам. Главным образом, они используются в хлебопечении (для улучшения свойств теста), в производстве фруктовых соков (для повышения выхода продукта), в виноделии и пивоварении (для улучшения процесса ферментации), а также в сыроделии (для улучшения свертываемости молока).
Прочие добавки
Существуют и другие типы пищевых добавок, используемых в разных целях, например для увеличения срока хранения, придания цвета или сладкого вкуса. Они добавляются на разных этапах в процессе приготовления, упаковки, перевозки или хранения продуктов питания и, в конечном итоге, они становятся частью состава пищевого продукта.
Консерванты замедляют разложение продуктов питания под действием плесени, воздуха, бактерий или дрожжей. Кроме сохранения качества пищевых продуктов консерванты помогают бороться с их заражением болезнетворными микроорганизмами, способными вызывать различные болезни пищевого происхождения, включая опасное для жизни заболевание – ботулизм.
Красители вводят в состав продуктов питания для возвращения им цвета, утраченного в процессе приготовления, или для придания более привлекательного внешнего вида.
Подсластители, не являющиеся сахарами, часто применяются в качестве альтернативы сахару, поскольку они обладают низкой или нулевой энергетической ценностью.
Ответные действия ВОЗ
Оценка риска применения пищевых добавок для здоровья человека
ВОЗ в сотрудничестве с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) отвечает за выполнение оценки риска пищевых добавок для здоровья человека. Оценка риска пищевых добавок проводится независимой группой международных экспертов – Совместным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA).
Могут использоваться только те пищевые добавки, которые прошли оценку безопасности JECFA, по итогам которой они были признаны не представляющими существенного риска для здоровья потребителей. Это относится как к натуральным, так и к синтетическим пищевым добавкам. Национальные органы власти по итогам оценки риска, выполненной JECFA или национальным уполномоченным органом, могут выдать разрешение на использование той или иной пищевой добавки при производстве определенных продуктов питания и в определенной дозировке.
JECFA выполняет оценку на основе научного обзора всех имеющихся биохимических, токсикологических и других представляющих интерес данных о конкретной добавке: результаты обязательных испытаний на животных, научных исследований и наблюдения за влиянием добавки на человека. К токсикологическим исследованиям, являющимся обязательными для JECFA, относятся исследования на острую токсичность и краткосрочные и долгосрочные исследования токсичности, в процессе которых изучается всасывание, распределение и выведение пищевой добавки из организма, а также возможное вредное воздействие добавки или продуктов ее метаболизма в различных концентрациях.
Отправной точкой для определения того, может ли пищевая добавка использоваться без вредных последствий для здоровья, является определение допустимого суточного потребления (ДСП). ДСП – это расчет количества добавки в составе продукта питания или питьевой воды, которое может потребляться человеком ежедневно на протяжении всей жизни без вреда для здоровья.
Международные стандарты безопасного использования пищевых добавок
Выполненные JECFA оценки безопасности используются совместным межправительственным органом ФАО и ВОЗ по разработке пищевых стандартов – Комиссией Кодекс Алиментариус – для определения максимально допустимого содержания добавок в продуктах питания и напитках. Стандарты Кодекса являются авторитетным источником для разработки национальных стандартов в области охраны здоровья потребителей и используются в международной торговле продовольствием, что позволяет потребителям всего мира быть уверенными в том, что продукты питания, которые они едят, соответствуют общепринятым стандартам безопасности и качества независимо от того, где они были изготовлены.
После того, как по результатам анализа, выполненного JECFA, был сделан вывод о безопасности пищевой добавки, а в Общем стандарте Кодекса на пищевые добавки было указано ее допустимое суточное потребление, должны быть приняты национальные нормативные положения, разрешающие использование этой добавки.
Как узнать, какие пищевые добавки присутствуют в том или ином продукте питания?
Комиссия Кодекс Алиментариус также устанавливает стандарты и рекомендации в отношении маркировки продуктов питания. Эти стандарты применяются в большинстве стран, и производители продуктов питания обязаны указывать на упаковке, какие пищевые добавки входят в состав их продукции. Так в Европейском союзе есть законодательная база, в которой закреплена номенклатура пищевых добавок с использованием установленных буквенно-цифровых обозначений по типу «Е-ххх». Лицам с аллергией или с повышенной чувствительностью к определенным пищевым добавкам следует внимательно проверять состав продуктов питания.
ВОЗ настоятельно призывает национальные органы власти вести наблюдение за применением пищевых добавок и сделать так, чтобы использование пищевых добавок при производстве продуктов питания и напитках на территории их страны соответствовало разрешенным видам и условиям применения и законодательству. Национальные органы власти должны вести надзор за продовольственным сектором, который несет первостепенную ответственность за безопасность и законность использования пищевых добавок.
Завершая тему пищевых добавок, поговорим об их влиянии на здоровье и расскажем о том, какие пищевые добавки считаются опасными.
Влияние пищевых добавок на здоровье
Нравится нам это или нет, но современное промышленное 
пищевое производство немыслимо без использования консервантов, подсластителей, пеногасителей, ароматизаторов и т.д. Среди них есть совершенно безопасные и даже полезные, например, витамины С, В и Е; красители, добываемые из свеклы и кожуры винограда; фосфаты, полезные для костей; а есть те, использование которых предотвращает отравления, например нитрит натрия, сделавший мясные продукты безопаснее.
Надо понимать, что в списке пищевых добавок есть не только применяемые в продуктах питания, но и те, что используются в технологическом процессе производства. Скажем, серная кислота, о которой мы упоминали в прошлой статье, применяется для очистки картофеля от кожуры и разрешена даже для производства детского питания, а тонким слоем парафина покрывают некоторые фрукты, чтобы сделать их более стойкими к транспортировке.
Несмотря на все принимаемые предосторожности, в СМИ периодически вспыхивают жаркие дискуссии о вреде того или иного разрешенного вещества. Это нормально. Дело в том, что воздействие всех химических веществ на человека зависит от индивидуальных особенностей его организма. Один может съесть килограмм апельсинов за раз и будет отлично себя чувствовать, другой же покроется красной сыпью от одного съеденного плода. Но апельсины же не запрещают на том основании, что у кого-то они вызывают аллергию. С пищевыми добавками тоже самое. Безопасные для одного человека, они могут вызвать расстройство желудка, аллергию и даже серьезное заболевание у другого.
Самое лучшее средство защиты от «химии» в пище — знать меру. Вот скажем, желающим похудеть не стоит увлекаться продуктами, в состав которых входит микрокристаллическая целлюлоза (Е460). Сама она безопасна, но, впитывая и выводя из организма токсины и жиры, она выводит и полезные микроэлементы, антиоксиданты, витамины. Вне зависимости, что использовано в шоколадных конфетах и газировке — сахар или подсластители, натуральные экстракты или ароматизаторы, есть их в больших количествах вряд ли полезно.
Особенно осторожно следует употреблять продукты с пищевыми добавками людям пожилого возраста, с аллергическими или хроническими заболеваниями, детям. Имеет смысл выучить коды веществ, на которые имеется индивидуальная непереносимость или которые вам кажутся подозрительными, и тщательно изучать этикетки.
Опасные пищевые добавки
Список разрешенных пищевых добавок и разрешенных дозировок периодически пересматривается в связи с накопленными результатами исследований, а также — с совершенствованием методов анализа.
Кроме списка разрешенных добавок, есть списки запрещенных веществ и список не разрешенных веществ. Последние — те, с которыми проводятся исследования, и они еще не получили разрешение на использование в промышленном производстве.
Так в список запрещенных веществ в РФ попал консервант 
формальдегид (Е240), который раньше использовался, например, при изготовлении шоколадных батончиков. Кроме этого, в списке: красители Е121, Е123, Е128, Е152, порошковый алюминий Е173, который применяется для украшения импортных конфет; консерванты Е216, Е217; подсластитель Е952. В 2010 году был запрещен консервант для икры уротропин Е239.
С осторожностью следует относиться к продуктам с добавками Е230-232. Это фенолы, которые применяют для обработки кожуры фруктов, чтобы увеличить срок их хранения. Фенол не проникает внутрь плодов, но обработанные им плоды следует очень тщательно мыть (в том числе, бананы, мандарины, апельсины), чтобы ядовитый реагент не попал с кожуры на руки, а потом в рот.
Внедрение научных открытий в производство — это залог экономической эффективности любого бизнеса. Применение инноваций зачастую способствует интенсификации технологических процессов, повышению эффективности и улучшению качества готовой продукции, а также более рациональному использованию сырья. Приведем краткий обзор новейших технологий, применяющихся в настоящее время в пищевой индустрии.
Научные достижения физики и химии в пищевой технологии
Прогрессивные разработки в области электротехники, химии, физики и биологии находят широкое практическое применение в производстве и хранении мясопродуктов, молочных и кондитерских изделий, полуфабрикатов, фруктов, овощей и сыпучих продуктов. Примером может служить процесс искусственного копчения. Данная пищевая технология была разработана в качестве альтернативы классическому дымовому копчению и позволила существенно сократить временные и материальные затраты на подготовку продуктов по данному методу. Коптильные жидкости добавляются со специями непосредственно в мясное сырье. Ускорение процесса пропитывания последнего достигается путем воздействия на продукт электрического поля. Таким образом период «копчения» мясопродуктов сокращается от нескольких суток всего до 4–6 минут.
Еще один метод — обработка радиоактивным излучением, или радуризация, — используется в пищевом производстве для уничтожения патогенных бактерий, задержки созревания плодов и замедления прорастания некоторых овощей. Обработка продуктов методом радиации широко используется при вялении и сушке, например, специй. Облучение оказывает эффект, аналогичный любой другой термической обработке, не изменяя внешнего вида и вкусовых качеств продукта и увеличивая срок хранения. Что особенно важно, многочисленные международные исследования, проводимые ВОЗ и ООН, не выявили неблагоприятного воздействия данной технологии на организм человека.
УФ-обработка — пищевая технология, которая широко применяется для обеззараживания молочных изделий, воды и сыпучих продуктов. Ультрафиолет уничтожает все известные микроорганизмы, которые могут приводить к порче продуктов, включая бактерии, вирусы, дрожжи и плесень, и не вредит окружающей среде. В отличие от воздействия химических реагентов, УФ-излучение не вызывает образования токсинов и не изменяет химического состава продуктов.
Это интересно!
Наиболее ярко бактерицидный эффект ультрафиолета проявляется при длине волны 265 нм: УФ-лучи убивают микроорганизмы, проникая через их клеточные мембраны и повреждая ДНК. Последние испытания, проведенные на сыродельном заводе в Нидерландах, показали, что УФ-обработка уменьшает содержание термофильных бактерий на 99,3%, а бактериофагов — на 99,999%.
ИК-нагрев (нагрев продуктов с помощью инфракрасного излучения) используется в пищевом производстве для выпечки, сушки, обжарки, копчения и стимуляции биохимических процессов. В частности, инфракрасная сушка позволяет практически полностью сохранить витамины и биологически активные вещества (порядка 80–90%), а также естественный цвет и вкус продуктов. Данный метод предоставляет возможность выпускать продукты, не содержащие консервантов и других химических веществ. При последующем замачивании высушенные продукты восстанавливают все свои натуральные органолептические, физические и химические свойства.
Диэлектрический нагрев — метод нагрева переменным электрическим полем. В пищевом производстве используется сверхчастотный (СВЧ) нагрев, имеющий ряд преимуществ перед традиционными методами термической обработки:
- высокая скорость нагрева;
- сохранение витаминов и других полезных веществ продуктов;
- экономичность процесса;
- возможность создания температурной неравномерности.
Применение СВЧ-нагрева позволяет добиться почти полного извлечения масел из растительного сырья, а также сохранить их пищевую и биологическую ценность. В хлебопекарной и кондитерской промышленности СВЧ-обработка широко применяется для обеззараживания и улучшения пищевой ценности зерна. Кроме того, диэлектрический нагрев применяется для процессов размораживания, варки, выпечки, обеззараживания и экстрагирования.
Индукционный нагрев используется для продуктов с повышенной влажностью. Реализуется с помощью внешнего переменного магнитного поля. Электромагнитная энергия рассеивается в объеме продукта, вызывая нагрев. Индукционные установки пока еще не получили широкого распространения на российских предприятиях, однако данная пищевая технология обладает значительными экономическими возможностями для успешного применения в будущем.
Криозаморозка — один из современных способов сохранения продуктов питания. Данный метод заморозки осуществляется посредством использования криогенных газов в жидкой фазе — жидкий азот и углекислота. Преимущество технологии заключается в том, что во время процесса заморозки температура в камере мгновенно достигает -70 °С, благодаря чему не происходит разрушения межклеточной структуры продукта и, соответственно, ухудшения его вкусовых качеств. Второе преимущество — скорость процесса, которая дает минимальные изменения веса и внешнего вида продукта. Наконец, благодаря «шоковой» заморозке срок хранения продуктов значительно возрастает.
Производство пищевых продуктов с использованием крови, костей и субпродуктов
В пищевой индустрии любые отходы находят дальнейшее применение. Например, жидкое, мягкое и твердое сырье, полученное после убоя скота, широко используется в пищевом производстве. Кровь после специальной обработки применяется для производства колбасных изделий, гематогена. Жидкую пищевую сыворотку и плазму добавляют в вареные колбасы, рубленые полуфабрикаты и диетические продукты вместо мясного сырья. Высушенные белки сыворотки используются в качестве заменителя яичного белка в кондитерской и хлебобулочной промышленности. Костное сырье превращается в костную муку, которая также используется при производстве колбас и фарша. Аналогичным образом поступают с мягкими отходами — обрезки кожи, шкуры, сухожилия, уши, половые органы, кишки и другие субпродукты составляют основу фарша наравне с соевой мукой.
Применение данных технологий в пищевом производстве экономически обосновано. Использование пищевой цельной крови позволяет получить колоссальную экономию: например, замена 1 т говяжьего мяса цельной кровью экономит 150–180 тысяч рублей. Кроме того, повсеместное использование субпродуктов позволяет производить дополнительно тысячи тонн мясных продуктов и фарша, что значительно увеличивает потребление населением животных белков, так как кровь по количеству протеинов, соотношению аминокислот и степени усвояемости (95–98%) является высокоценным сырьем.
Ферменты и микробы в пищевой индустрии
Распространенной технологией в пищевом производстве является использование определенных видов микрофлоры при изготовлении ветчинных изделий и окороков. Специальные бактерии, выращенные в лабораторных условиях, участвуют в формировании вкуса и запаха, ускоряют ферментативные процессы, задерживают развитие патогенных микроорганизмов. Используемые бактерии главным образом принадлежат к группе молочнокислых бактерий и являются не только безвредными для человека, но даже полезными, так как стимулируют работу пищеварительной системы.
Ферменты, как и бактерии, играют двоякую роль в мясном производстве. Деятельность определенных видов ферментов необходимо подавлять во избежание развития гнилостных процессов, полезные же ферменты помогают улучшать консистенцию мяса, а также вкус, запах и перевариваемость продуктов. Ферменты применяются в виде порошка или раствора в основном при производстве окороков, полуфабрикатов и сублимированного мяса.
Применение пищевых волокон
Пищевые волокна широко используются в производстве продуктов питания в качестве добавок, изменяющих структуру и химические свойства пищевых продуктов. Плюс добавки заключается в том, что сами по себе пищевые волокна способны оказывать благоприятное воздействие на организм человека. Пищевое волокно — это съедобные части растений, устойчивые к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом кишечнике. Использование пищевых волокон в пищевой промышленности позволяет без вреда, а иногда и с пользой для человека увеличить выход готового продукта и снизить его себестоимость. Например, пектин применяется в изготовлении мармелада, желе, конфитюров; гуммиарабик — в производстве эмульсий для напитков. Целлюлозу применяют в производстве хлебобулочных изделий, замороженных полуфабрикатов, экструдированных продуктов и макаронных изделий. Камедь используется для получения йогуртов и мороженного. Также широко применяются коммерческие препараты полисахаридов, полученные из красных и бурых морских водорослей, — альгинаты, каррагинаны и агароиды. В мире пищевые волокна применяются очень широко, однако в России их производство пока развито недостаточно.
Использование синтетических добавок
Синтетическими пищевыми добавками уже давно никого не удивишь — разнообразные ароматизаторы, красители, загустители, консерванты используются повсеместно в пищевом производстве и практически ни одна этикетка не обходится без них. Сегодня принято пугать потребителей наличием синтетических веществ, однако прежде чем поддаваться панике, необходимо разобраться, какие именно из добавок являются безвредными, какие могут использоваться в ограниченных количествах, а какие — нанести вред здоровью. Например, существуют натуральные красители, которые вырабатываются методом экстрагирования из фруктов и овощей, они являются безопасными. К относительно безопасным консервантам можно отнести сорбиновую кислоту, сорбат калия и сорбат кальция.
Что касается опасных добавок, то самыми нежелательными являются различные консерванты — нитриты и нитраты, без которых невозможно представить себе ни одно колбасное изделие. Также рекомендуется с осторожностью употреблять продукты, содержащие бензоат натрия (может приводить к нарушениям в обмене веществ и вызывать рак), подсластитель аспартам (способен вызывать мигрень, сыпь и ухудшение мозговой деятельности), усилитель вкуса глутамат натрия (приводит к отравлению при передозировках).
Особенности современного производства пищевой упаковки
Упаковочная индустрия является незаменимым элементом пищевого производства. Современные пищевые упаковки позволяют существенно увеличивать срок хранения продуктов, сберегая их вкусовые качества и внешний вид. На сегодняшний день выделяют три ключевых метода упаковки пищевых продуктов:
- Вакуумизация. Данная технология широко используется в пищевой промышленности для закатки заполненной продуктом тары. Так, от вакуумизации зависит герметичность банки, а следовательно, сохранность качества продукта при хранении. Кроме того, технология применяется при сублимационной сушке пищевых продуктов, которые в результате вакуумизации сохраняют вкусовые качества, питательные свойства и долго хранятся в обычных условиях.
- Асептическая упаковка. Данная технология упаковки широко распространена в пищевом производстве. Ее суть заключается в том, что продукт и упаковка стерилизуются отдельно, а затем упаковка наполняется продуктом и закупоривается в стерильных условиях. Такой процесс обеспечивает долгую сохранность продукта без необходимости использования консервантов. Асептическая упаковка используется для молочных продуктов, напитков на основе сои, безалкогольных и спиртных напитков, супов, соусов и других жидких продуктов.
- Упаковка в газовой среде. Использование модифицированной газовой среды позволяет увеличить срок хранения пищевых продуктов благодаря снижению развития микрофлоры. Данная технология используется в пищевом производстве главным образом для транспортировки и хранения свежего мяса, рыбы и птицы, а также полуфабрикатов, колбасных изделий, свежего хлеба, фруктов и овощей. С помощью специальной газовой среды вокруг продукта создается особая атмосфера, которая препятствует размножению бактерий и окислению жиров.
Эта пищевая технология применяется в странах Западной Европы и США уже более 20-ти лет, тогда как для России является относительно новой. На сегодняшний день существует три разновидности упаковывания в газовой среде:
- в среде инертного газа (N2, СО2, Аr);
- в регулируемой газовой среде (РГС) — технология, требующая значительных капиталовложений в оборудование;
- в модифицированной газовой среде (MAP).
Последний способ получил наибольшее распространение ввиду своей экономичности и обеспечения сохранности продукции. В MAP применяется смесь кислорода, углекислого газа и азота, соотношение которых зависит от типа упаковываемого продукта. Углекислый газ подавляет рост бактерий и позволяет значительно увеличивать срок сохранности продуктов. Например, в упаковках с использованием модифицированной газовой среды свежее нарезанное мясо хранится до 12-ти суток, а готовые салаты — до 10-ти суток без консервантов, при этом нет необходимости в заморозке.
Высокие требования потребителей к качеству продуктов заставляют более активно использовать новейшие научные разработки в пищевой промышленности. Современные технологии стали неотъемлемой частью пищевого производства, позволив увеличить эффективность предприятий, работающих в данной отрасли, а также качество и количество выпускаемой продукции. Тем не менее далеко не все технологии, получившие распространение на Западе, нашли свое применение в России. В связи с этим для российского пищевого производства вопрос внедрения новейших разработок является весьма актуальным.