Органические кислоты как пищевые добавки
Органические кислоты – это продукты распада веществ, в процессе реакций обмена, в молекулу которых входит карбоксильная группа.
Соединения выступают промежуточными элементами и основными компонентами метаболического преобразования энергии, основанного на производстве аденозинтрифосфата, цикле Кребса.
Концентрация органических кислот в организме человека отображает уровень функционирования митохондрий, окисления жирных кислот и обмена углеводов. Помимо этого, соединения способствуют самопроизвольному восстановлению кислотно-щелочного баланса крови. Дефекты митохондриального метаболизма вызывают отклонения в обменных реакциях, развитие нервно-мышечных патологий и изменение концентрации глюкозы. Более того, они могут повлечь гибель клетки, что связано с процессами старения и появлением бокового амиотрофического склероза, болезнями Паркинсона, Альцгеймера.
Классификация
Наибольшее содержание органических кислот в продуктах растительного происхождения, из-за этого их часто называют «фруктовыми». Они придают характерные вкус плодам: кислый, терпкий, вяжущий, поэтому часто используются в пищевой промышленности в качестве консервантов, влагоудерживающих агентов, регуляторов кислотности, антиокислителей. Рассмотрим распространенные органические кислоты, и под каким номером пищевой добавки они зафиксированы: муравьиная (Е236); яблочная (Е296); винная (Е335 – 337, Е354); молочная (Е326 – 327); щавелевая; бензойная (Е210); сорбиновая (Е200); лимонная (Е331 – 333, Е380); уксусная (Е261 – 262); пропионовая (Е280); фумаровая (Е297); аскорбиновая (Е301, Е304); янтарная (Е363).
Органические кислоты человеческий организм «добывает» не только из продуктов питания в процессе переваривания пищи, но и вырабатывает самостоятельно. Такие соединения растворимы в спирте, воде, выполняют обеззараживающую функцию, улучшая самочувствие, здоровье человека.
Роль органических кислот
Главная функция карбоновых соединений – поддержание кислотно – щелочного равновесия организма человека.
Органические вещества увеличивают уровень рh среды, что улучшает поглощение питательных веществ внутренними органами и выведение шлаков. Дело в том, что иммунная система, полезные бактерии в кишечнике, химические реакции, клетки лучше работают в щелочной среде. Закисление организма, наоборот, – это идеальные условия для процветания болезней, в основе которых лежат следующие причины: агрессия кислоты, деминерализация, ферментативная слабость. В результате человек испытывает недомогание, постоянную усталость, повышенную эмоциональность, появляется кислая слюна, отрыжка, спазмы, гастрит, трещины на эмали, гипотония, бессонница, неврит. В итоге ткани пытаются за счет внутренних резервов нейтрализовать лишнюю кислоту. Человек теряет мышечную массу, ощущает нехватку жизненных сил. Органические кислоты участвуют в следующих процессах пищеварения, ощелачивая организм:
- активизируют перистальтику кишечника;
- нормализуют ежедневный стул;
- замедляют рост гнилостных бактерий, брожение в толстом кишечнике;
- стимулируют выделение желудочного сока.
Функции некоторых органических соединений:
- Муравьиная кислота. Обладает асептическим действием, замедляет процессы распада, гниения, поэтому используется в качестве антибактериального консервирующего агента при заготовке корма. Может применяться в пчеловодстве для борьбы с паразитами, как отбеливатель при дублении кожи, в протравном крашении шерсти, при консервировании фруктов, сквашивании овощей, производстве соков, безалкогольных напитков. В природе встречается в яблоках, малине, черешне, крапиве, пчелином меде.
- Яблочная кислота. В качестве пищевой добавки используется при изготовлении кондитерских изделий, фруктовых вод. В медицине применяется для создания лекарств от хрипоты, запора, в косметологии – для «смягчения» и «обеззараживания» продукции. Содержится в рябине, барбарисе, малине, незрелых яблоках, винограде.
Винная кислота. Применяется в аналитической химии, медицине, пищевой промышленности для обнаружения сахаров, альдегидов, при изготовлении безалкогольных напитков, соков. Выступает антиоксидантом. В наибольшем количестве содержится в винограде.
Молочная кислота. Обладает бактерицидным действием, используется в пищевой промышленности для подкисления кондитерских изделий и безалкогольных напитков. Образуется при молочнокислом брожении, накапливается в кисломолочных продуктах, квашеных, соленых, моченых плодах и овощах.
Щавелевая кислота. Стимулирует работу мышц, нервов, улучшает усвоение кальция. Однако, помните, если щавелевая кислота в процессе обработки становится неорганической, образуемые ее соли (оксалаты) вызывают образование камней, разрушают костную ткань. В результате у человека развиваются артрит, артроз, импотенция. Помимо этого, щавелевая кислота используется в химической промышленности (для производства чернил, пластмасс), металлургии (для очистки котлов от оксидов, ржавчины, накипи), в сельском хозяйстве (в качестве инсектицида), косметологии (для отбеливания кожи). В природе содержится в бобах, орехах, ревене, щавеле, шпинате, свекле, бананах, батате, спарже.
Лимонная кислота. Активирует цикл Кребса, ускоряет метаболизм, проявляет дезинтоксикационные свойства. Применяется в медицине для улучшения энергетического обмена, в косметологии – для регулирования рН средства, отшелушивания «мертвых» клеток эпидермиса, разглаживает морщины и консервирует продукт. В пищевой промышленности (в хлебопечении, для производства шипучих напитков, ликероводочных, кондитерских изделий, желе, кетчупа, майонеза, джема, плавленого сыра, холодного тонизирующего чая, рыбных консервов) используется как регулятор кислотности для защиты от протекания деструктивных процессов, придания характерного кисловатого вкуса продукции. Источники соединения: китайский лимонник, незрелые апельсины, лимоны, грейпфруты, свити.
Бензойная кислота. Обладает антисептическими свойствами, поэтому ее применяют как противогрибковое, противомикробное средство при кожных заболеваниях. Соль бензойной кислоты (натриевая) – отхаркивающее средство. Помимо этого, органическое соединение используют для консервации пищевых продуктов, синтеза красителей, создания парфюмерной воды. Для продления срока годности, Е210 входит в состав жевательной резинки, варенья, джема, повидла, конфет, пива, ликера, мороженого, фруктовых пюре, маргарина, молочной продукции. Природные источники: клюква, брусника, черника, йогурт, простокваша, мед, гвоздичное масло.
Сорбиновая кислота. Является природным консервантом, обладает антимикробным действием, поэтому используется в пищевой промышленности для обеззараживания продуктов. Кроме того, на предотвращает потемнение сгущеного молока, плесневение безалкогольных напитков, хлебопекарских, кондитерских изделий, плодовоягодных соков, полукопченых колбас, зернистой икры. Помните, полезные свойства сорбиновая кислота проявляет исключительно в кислой среде (при рН ниже 6,5). Наибольшее количество органического соединения обнаружено в плодах рябины.
Уксусная кислота. Участвует в обмене веществ, используется для приготовления маринада, консервации. Она содержится в соленых/квашеных овощах, пиве, вине, соках.
Урсоловая, олеиновая кислоты расширяют венозные сосуды сердца, препятствуют атрофии скелетных мышц, снижают количество глюкозы в крови. Тартроновая замедляет превращение углеводов в триглицериды, предупреждая атеросклероз и ожирение, уроновая выводит из организма радионуклиды, соли тяжелых металлов, а галловая оказывает противовирусный, противогрибковый эффект. Органические кислоты – вкусовые компоненты, которые в свободном состоянии или в виде солей входят в состав пищевых продуктов, определяя их вкус. Данные вещества улучшают усваиваемость и переваривание пищи. Энергетическая ценность органических кислот – три килокалории энергии на грамм. Карбоновые и сульфоновые соединения могут образовываться во время производства продуктов переработки или быть природной частью сырья. Для улучшения вкуса, запаха органические кислоты добавляют в блюда, в процессе их приготовления (в выпечку, джемы). Помимо этого, они снижают pH среды, тормозят процессы гниения в ЖКТ, активизируют перистальтику кишечника, стимулируют сокоотделение в желудке, оказывают противовоспалительное, антимикробное действия.
Суточная норма, источники
Для сохранения кислотно – щелочного баланса в пределах нормы (рН 7,36 – 7,42) важно ежедневно употреблять продукты, содержащие органические кислоты.
Для большинства овощей (огурцы, болгарский перец, капуста, лук репчатый) количество соединения на 100 грамм съедобной части составляет 0,1 – 0,3 грамма. Повышенное содержание полезных кислот в ревене (1 грамм), грунтовых томатах (0,8 грамма), щавеле (0,7 грамма), фруктовых соках, квасе, творожной сыворотке, кумысе, кислых сортах вин (до 0,6 грамм). Лидерами по уровню органических веществ выступают ягоды и фрукты:
- лимон – 5,7 грамма на 100 грамм продукта;
- клюква – 3,1 грамма;
- красная смородина – 2,5 грамма;
- черная смородина – 2,3 грамма;
- рябина садовая – 2,2 грамма;
- вишня, гранат, мандарины, грейпфрут, земляника, рябина черноплодная – до 1,9 грамма;
- ананас, персики, виноград, айва, алыча – до 1,0 грамма.
До 0,5 грамм органических кислот содержат молоко, кисломолочные продукты. Их количество зависит от свежести и вида изделия. При длительном хранении происходит закисление такой продукции, в результате она становится непригодной к употреблению в диетическом питании. Учитывая, что каждый вид органической кислоты обладает особым действием, суточная надобность организма во многих из них варьируется в пределах от 0,3 до 70 грамм. При хронической усталости, пониженной секреции желудочного сока, авитаминозах потребность возрастает. При заболеваниях печени, почек, повышенной кислотности желудочного сока, наоборот, снижается. Показания к дополнительному приему природных органических кислот: низкая выносливость организма, хроническое недомогание, снижение тонуса скелетной мускулатуры, головные боли, фибромиалгия, спазмы в мышцах.
Вывод
Органические кислоты – группа соединений, которая ощелачивает организм, участвует в энергетическом обмене и содержится в растительных продуктах (корнеплодах, лиственной зелени, ягодах, фруктах, овощах). Недостаток данных веществ в организме приводит к серьезным заболеваниям. Повышается кислотность, снижается усвоение жизненно необходимых минералов (кальция, натрия, калия, магния). Возникают болезненные ощущения в мышцах, суставах, развиваются остеопороз, болезни мочевого пузыря, сердечнососудистой системы, падает иммунитет, нарушается обмен веществ. При повышенной кислотности (ацидозе) в мышечной ткани накаливается молочная кислота, возрастает риск наступления сахарного диабета, образования злокачественной опухоли. Избыток фруктовых соединений приводит к появлению проблем с суставами, пищеварением, нарушает работу почек. Помните, органические кислоты нормализуют кислотно – щелочное равновесие организма, сохраняют здоровье и красоту человека, оказывая благотворное влияние на кожу, волосы, ногти, внутренние органы. Поэтому, в природном виде, они должны ежедневно присутствовать в вашем рационе!
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Использование органических кислот в пищевой промышленности
Органические кислоты используют в кондитерской и консервной промышленности, а также при производстве безалкогольных напитков в качестве пищевых добавок, в частности, регуляторов кислотности пищевых систем. Так, лимонную, винно-каменную, яблочную, молочную и уксусную кислоты в небольших количествах применяют в кондитерской, безалкогольной, ликерно-водочной и консервной промышленности для улучшения вкуса продуктов.
Уксусную, сорбиновую, молочную и бензойную кислоты добавляют к некоторым продуктам в качестве консервантов. Распространено применение лимонной кислоты — Е 330, уксусной — Е 460, молочной — Е 270, яблочной — Е 296, фумаровой — Е 297 и ряда других. Уксусная кислота используется также в качестве консерванта. Ёе широко используют в пищевой промышленности, на предприятих общественного питания.
Разрешенные к применению для пищевых целей кислоты безвредны для организма, поэтому использование большинства из них не лимитируется, хотя есть и исключения. Так, молочная кислота имеет ограничения в продуктах детского питания, а суточное потребление фумаровой кислоты, обладающей токсичностью, лимитировано уровнем 6 мг на 1 кг массы тела.
Лимонная. Сама кислота, как и её соли (цитрат натрия, цитрат калия, цитрат кальция), широко используется как вкусовая добавка E330—Е333, регулятор кислотности и консервант в пищевой промышленности для производства сухих шипучих напитков. Лимонная кислота содержится во многих растениях, особенно в плодах. В цитрусовых имеется только лимонная кислота, например, в лимонах её до 8 %. Её широко применяют в кондитерской, ликерно-водочной промышленности, производстве безалкогольных напитков, а также используются в медицинской практике.
Соляная. В пищевой промышленности зарегистрирована в качестве регулятора кислотности, пищевой добавки E507. Применяется для изготовления зельтерской (содовой) воды.
Серная в пищевой промышленности — зарегистрирована в качестве пищевой добавки E513(эмульгатор).
Яблочная. Ее используют в качестве регулятора кислотности или как вкусовую добавку, при изготовлении вин, кондитерских изделий и фруктовых вод. Яблочная кислота присутствует в растениях, особенно в плодах; не содержат её только цитрусовые плоды и клюква. Эту кислоту используют при производстве безалкогольных напитков и кондитерских изделиях.
Винная. Зарегистрирована как пищевая добавка с кодом E-334. В пищевой промышленности используется в качестве регулятора кислотности, как добавка к фруктовым эссенциям и сиропам при приготовлении безалкогольных напитков, а также вина, в производстве печенья и кондитерских изделий.
Аскорбиновая. Кислота и ее натриевая соли применяются в пищевой промышленности в качестве антиоксидантов Е300 — E305, предотвращающего окисление продукта.
Борная. В пищевой промышленности — зарегистрирована как пищевая добавка E284 (на территории России эта добавка не входит в список разрешённых к применению).
Фосфорная. Используется в качестве регулятора кислотности газированных напитков. Обозначается она как пищевая добавка Е338.
Допустимые количества органических кислот предусмотрены стандартами на пищевые продукты.
Значение органических кислот в питании человека определяется их энергетической ценностью и участием в обмене веществ. При полном окислении в организме 1 г лимонной кислоты выделяется 2,5 ккал энергии, яблочной — 2,4, молочной — 3,6 ккал.
Основная биологическая роль органических кислот связана с участием в процессах пищеварения. Они способствуют активации перистальтики кишечника, стимуляции выработки пищеварительных соков, снижению уровня pH и, как следствие, формированию определенного состава микрофлоры и торможению развития гнилостных процессов в толстом кишечнике.
Кроме того, органические кислоты являются биологически активными веществами, участвуют в окислительно-восстановительных процессах организма, оказывают благоприятное воздействие на обмен липидов (лимонная кислота и, в несколько меньшей степени, яблочная), что проявляется в снижении уровня холестерина и общих липидов в крови и тканях внутренних органов.
Потребность человека в органических кислотах составляет 2 г в сутки.
Лимонная и яблочная кислоты широко используются в пищевой промышленности для изготовления фруктовых напитков и кондитерских изделий, натриевая соль лимонной кислоты, кроме того, — в качестве консерванта при переливании крови. Винная кислота применяется в медицине, а также при производстве фруктовых вод, для изготовления химических разрыхлителей теста, в текстильной промышленности при изготовлении протрав и красок, в радиотехнической промышленности. К объектам, накапливающим органические кислоты и имеющим медицинское значение, относятся плоды клюквы болотной, малины обыкновенной, земляники лесной, вишни.
Наличие органических кислот в составе продовольственного сырья и продуктов влияет на их вкус и аромат. Главное вкусовое ощущение — это кислый вкус, который в общем случае пропорционален концентрации ионов водорода. На восприятие кислого вкуса оказывает влияние и анион молекулы. В зависимости от него могут возникать комбинированные вкусовые ощущения: например, лимонная кислота имеет кисло-сладкий вкус, молочная — специфический кисломолочный, уксусная — характерный уксусный вкус и т. п.
Большинство органических кислот легко и без ограничений всасывается в тонком отделе кишечника в виде минеральных солей и используется организмом в обменных процессах.
Щавелевая кислота в присутствии кальция образует нерастворимый оксалат, который не всасывается. Поэтому при дефиците в рационе кальция высокие дозы щавелевой кислоты приводят к кальциевой недостаточности. Кроме того, поскольку щавелевая кислота окисляется в организме весьма незначительно, ее избыток приводит к появлению камней в почках, может оказывать токсическое действие (при поступлении более 5 г). Щавелевая кислота встречается в щавеле, ревене, шпинате и других растениях. В растительных продуктах она находится обычно в виде средних и кислых солей кальция и калия.
Молочная кислота находится в продуктах в виде двух оптических изомеров: В(-) — лактатов и Ь(+) — лактатов (лактаты — соли молочной кислоты). Ь-лактат является промежуточным продуктом обмена углеводов и поэтому в организме человека легко окисляется в цикле Кребса до конечных продуктов (углекислота, вода). Б-лактат в кишечнике взрослого человека очень медленно изомеризуется в Ь-лактат, после чего всасывается.
У детей до 6-месячного возраста ферментные системы, обеспечивающие превращение В-формы в Ь-форму, несовершенны, поэтому Б-молочная кислота не усваивается, что вызывает нарушение кислотно-основного равновесия в толстом кишечнике. Поэтому использование Б-молочной кислоты в питании детей раннего возраста недопустимо, в питании взрослых должно быть ограничено. Одним из способов снижения количества Б-формы молочной кислоты в молочных продуктах является тщательный подбор микроорганизмов в состав закваски.
Рекомендуется сочетать штаммы, образующие Ь(+)- или ВЬ-молочную кислоту (БЬ-молочная кислота — это смесь, состоящая из равных количеств Ь- и Б-изомеров), например, бифидобактерии и ацидофильную палочку (а при производстве йогурта — термофильный стрептококк и болгарскую палочку). Молочная кислота присутствует во многих продовольственных товарах. При производстве кондитерских изделий и безалкогольных напитков её добавляют специально.
Винная кислота организмом человека не усваивается. Она обладает незначительным раздражающим действием, поэтому как её, так и кислые соли используют в кондитерской и безалкогольной промышленности. В основном винная кислота и её соли содержатся в винограде в количестве 0,3-1,7%.
Большую роль в жизнедеятельности растений играют органические кислоты. Особое значение имеют уроновые кислоты, образующиеся при окислении спиртовой группы у шестого углеродного атома гексоз, например, глюкуроновая, галактуроновая и т. п. Эти кислоты принимают участие в синтезе поли- уронидов — высокомолекулярных соединений, построенных из остатков уро- новых кислот. К полиуронидам в растительном мире относятся пектиновые вещества, альгиновая кислота, камеди, некоторые слизи.
Пищевые кислоты в составе продовольственного сырья и продуктов выполняют различные функции, связанные с качеством пищевых объектов.
В составе комплекса вкусоароматических веществ они участвуют в формировании вкуса и аромата, принадлежащих к числу основных показателей качества пищевого продукта. Именно вкус, наряду с запахом и внешним видом, по сей день оказывает более существенное влияние на выбор потребителем того или иного продукта по сравнению с такими показателями, как состав и пищевая ценность. Изменения вкуса и аромата часто оказываются признаками начинающейся порчи пищевого продукта или наличия в его составе посторонних веществ.
Главное вкусовое ощущение, вызываемое присутствием кислот в составе продукта, — кислый вкус, который в общем случае пропорционален концентрации ионов H+ (с учетом различий в активности веществ, вызывающих одинаковое вкусовое восприятие). Например, пороговая концентрация (минимальная концентрация вкусового вещества, воспринимаемая органами чувств), позволяющая ощутить кислый вкус, составляет для лимонной кислоты 0,017%, для уксусной — 0,03%.
В случае органических кислот на восприятие кислого вкуса оказывает влияние и анион молекулы. В зависимости от природы последнего могут возникать комбинированные вкусовые ощущения, например, лимонная кислота имеет кисло-сладкий вкус, а пикриновая — кисло-горький. Изменение вкусовых ощущений происходит и в присутствии солей органических кислот. Так, соли аммония придают продукту солёный вкус.
Естественно, что наличие в составе продукта нескольких органических кислот в сочетании с вкусовыми органическими веществами других классов обусловливают формирование оригинальных вкусовых ощущений, часто присущих исключительно одному, конкретному виду пищевых продуктов.
Участие органических кислот в образовании аромата в различных продуктах неодинаково. Доля органических кислот и их лактонов в комплексе ароматообразующих веществ, например земляники, составляет 14%, в помидорах — порядка 11%, в цитрусовых и пиве — порядка 16%, в хлебе — более 18%, тогда как в формировании аромата кофе на кислоты приходится менее 6%.
В состав ароматообразующего комплекса кисломолочных продуктов входят молочная, лимонная, уксусная, пропионовая и муравьиная кислоты.
Качество пищевого продукта представляет собой интегральную величину, включающую, помимо органолептических свойств (вкуса, цвета, аромата), показатели, характеризующие его коллоидную, химическую и микробиологическую стабильность.
Формирование качества продукта осуществляется на всех этапах технологического процесса его получения. При этом многие технологические показатели, обеспечивающие создание высококачественного продукта, зависят от активной кислотности (рН) пищевой системы.
В общем случае величина рН оказывает влияние на следующие технологические параметры:
- образование компонентов вкуса и аромата, характерных для конкретного вида продукта;
- коллоидную стабильность полидисперсной пищевой системы (например, коллоидное состояние белков молока или комплекса белково-дубильных соединений в пиве);
- термическую стабильность пищевой системы (например, термоустойчивость белковых веществ молочных продуктов, зависящую от состояния равновесия между ионизированным и коллоидно распределенным фосфатом кальция);
- биологическую стойкость (например, пива и соков);
- активность ферментов;
- условия роста полезной микрофлоры и ее влияние на процессы созревания (например, пива или сыров).