Пищевые добавки предотвращающие порчу продуктов
Консерванты. Значительное расширение отечественного производства пищевых продуктов и обеспечение их безопасности предполагает первостепенное решение проблемы максимального сохранения уже произведенных продовольственного сырья и пищевых продуктов на всех этапах их получения, хранения, транспортирования и реализации.
Химические методы консервирования заключаются в добавлении определенного вещества, которое подавляет развитие микроорганизмов или убивает их. Такие вещества называют консервантами. Их не следует путать с дезинфицирующими средствами. Консерванты могут убивать некоторые микроорганизмы, но делают это во много раз медленнее, чем средства дезинфекции. Наиболее широко используемыми консервантами являются поваренная соль, этиловый спирт, уксусная, бензойная, сернистая, пропионовая, сорбиновая кислоты и их соли, углекислый газ, низин, нитриты, нитраты.
Эффективность консервантов зависит от состава и физико-химических свойств консервируемого пищевого продукта. Некоторые из этих факторов усиливают действие консервантов, а другие ослабляют. По этим причинам используемая концентрация консервантов в пищевом продукте часто отличается от минимальной действующей концентрации, определенной in vitro.
В перечне ЕС консерванты обозначены номерами от Е 200 до Е 299. Консерванты предотвращают размножение микроорганизмов (бактерий, вирусов, грибов), т.е. предотвращают порчу продуктов.
Для увеличения сроков хранения ветчины, колбасы и других мясных продуктов в них добавляют нитрит натрия NаNO2 (Е 250) и нитрат натрия NаNO2 (Е 251). Эти вещества в пищевом продукте выполняют также роль стабилизатора цвета.
Многие мясные и колбасные изделия имеют розовую окраску благодаря нитрит-ионам, образующим комплексное соединение с гемоглобином крови.
Бензойную кислоту (Е 210), бензоат натрия С2Н5СООNа (Е 211) и бензоат калия (Е 212) вводят в некоторые пищевые продукты в качестве бактерицидного и противогрибкового средств. К таким продуктам относятся джемы, фруктовые маринады и фруктовые йогурты. Продукты, содержащие бензоаты натрия и кальция, не рекомендуют употреблять астматикам и людям, чувствительным к аспирину.
Нередко с целью предотвращения роста микроорганизмов в продукты добавляют сульфит натрия Nа2SO3 (Е 221) и даже диоксид серы SO2 (Е 220) (концентрированный сок Меһukatti, производитель Турция). Существенный недостаток диоксида серы и сульфитов, используемых в качестве консервантов, то, что они разрушают витамины В] (тиамин) и витамин Н (биотин).
Сульфит натрия, нитрит натрия и нитрат натрия считаются ответственными за повышенную возбудимость детей. Нитриты в высокой концентрации могут привести к пищевому отравлению и даже смерти, есть данные исследователей об их канцерогенном действии.
Для сохранения хлебных продуктов нередко применяют пропионат кальция (СН3 — СН2 — СОО)2Са (Е 282) (запрещен в России, Беларуси), который препятствует росту плесени. Но чаще, для того чтобы предотвратить порчу пищевых продуктов, используют консерванты на основе сорбиновой кислоты СН3-СН = СН-СН = СН-СООН (Е 200), сорбат калия (Е 202) и сорбат кальция (Е 203). Они успешно применяются в производстве практически всех пищевых продуктов, в том числе слабокислых.
Существуют специальные формы консервантов на основе сорбиновой кислоты (паносорб) и сорбата калия (виносорб), применяемые для того, чтобы избежать нежелательных технологических эффектов при консервировании соответственно хлебобулочных изделий и вин.
Консерванты на основе сорбиновой кислоты — эффективное средство борьбы с дрожжами, плесенями и некоторыми бактериями практически во всех видах пищевых продуктов, но спектр их антимикробного действия все-таки ограничен. Поэтому в ряде продуктов рекомендуется сочетать их с другими консервантами. Особенно эффективно совместное использование сорбата калия с бензоатом натрия (в безалкогольных напитках, кетчупах, майонезах, рыбопродуктах, овощных и фруктовых консервах). Используется также дополнительная добавка низина (вещества, подавляющего рост невосприимчивых к сорбиновой кислоте бактерий) к плавленым сырам и консервам.
При разработке конкретной рецептуры внесения консерванта в продукт необходимо учитывать следующее:
v кислотность среды влияет на эффективность консервантов: чем более кислый продукт, тем меныле в него требуется добавлять консерванта;
v консерванты на основе сорбиновой кислоты не подвержены воздействию высоких температур, обычно используемых в пищевых технологиях; тем не менее если технологический процесс включает длительное кипячение продукта в открытой емкости, необходимо увеличить дозировку сорбиновой кислоты, так как она при этом может частично улетучиться с паром;
v двуокись серы, используемая в производстве ряда продуктов (вино, фруктовые соки и пюре), не может быть полностью заменена сорбиновой кислотой или ее солями, так как двуокись серы выполняет функции не только консерванта, но
v и антиокислителя;
v как правило, продукты пониженной калорийности имеют высокое содержание воды и легко подвергаются порче; количество добавляемого к ним консерванта должно быть на 30- 40% больше, чем рекомендуется для обычных продуктов;
v добавка спирта и / или большого количества сахара снижает требуемое количество консерванта.
Пищевые продукты очень разнообразны по своему составу и способу производства. Даже один и тот же продукт, произведенный по одной и той же технологии в разных организациях, не получается совершенно одинаково. Поэтому в условиях конкретного производства рекомендуется проведение предварительных испытаний, которые позволят уточнить концентрацию сорбиновой кислоты и сорбатов, а также проверить их совместимость с компонентами конкретного продукта.
Антиокислители (антиоксидантъі). Антиокислители — это вещества, включающиеся в процесс автоокисления раз- личных продуктов и образующие стабильные промежуточные соединения, за счет чего блокируется цепная окислительная реакция в отличие от консервантов, осуществляющих эту функцию за счет подавления развития микроорганизмов.
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. В результате сроки хранения этих продуктов увеличиваются в несколько раз.
Эти вещества включают три подкласса с учетом их функций:
v антиокислители;
v синергисты антиокислителей;
v комплексообразователи.
В перечне ЕС антиоксиданты обозначены номерами в интервале от Е 300 до Е 324. Если консерванты препятствуют биологической порче продукта, то антиоксиданты предотвращают химическое окисление. Механизм действия антиоксидантов предельно прост. Это вещества, которые легко окисляются, превращаясь в безвредные для организма продукты. При этом расходуется кислород — главный потенциальный окислитель. Следовательно, продукт будет окислен в меньшей степени.
Различают натуральные и искусственные антиокислители. И те и другие получают синтетическим путем, но первые найдены в природе, а вторые — нет. К натуральным антиокислителям относятся, например, аскорбиновая кислота (Е 300, витамин С) и ее соли (Е 301), изоаскорбиновая (эриторбовая) кислота (Е 315) и ее соли (Е 316), α-токоферол (Е 307, витамин Е), кверцетин, дигидрокверцетин и др. Эти антиоксиданты получают путем химического, биохимического или микробиологического синтеза, но они полностью идентичны соответствующим природным соединениям.
Наибольшее распространение среди пищевых синтетических антиокислителей получили производные фенолов: бутилгидроксианизол (БОА, Е 320), бутилгидрокситолуол (БОТ, ионол, Е 321), а также третбутилгидрохинон (Е 319) и эфиры галловой кислоты (Е 310- Е 313). Преимуществом синтетических антиокислителей является их более высокая стабильность и, как следствие, более значительное увеличение срока хранения пищевых продуктов.
Универсального антиокислителя не существует. Эффективность применения антиоксиданта зависит от свойств конкретного продукта.
Антиокислители замедляют процесс окисления путем взаммодействия с кислородом воздуха (не допуская его реакции с продуктом) или разрушения уже образовавшейся перекиси. При этом антиоксиданты сами расходуются.
Усиления антиокислительного действия можно также добиться, используя антиокислители или их смеси в комбинации с веществами, которые сами не обладают антиокислительным действием или являются слабыми антиоксидантами. К таким веществам (их называют синергистами) относятся некоторые многоосновные органические оксикислоты (лимонная, виннокаменная), амины, отдельные неорганические кислоты (например, фосфорная) и их кислые эфиры, ряд аминокислот, полифосфаты и т.д.
Выбор антиокислителей и их дозировок определяется свойствами продукта, окисление которого предполагается замедлить.
Необходимым условием эффективного применения антиокислителей является обеспечение их полного растворения или диспергирования в продукте. Так как дозировки антиоксидантов невелики, эффективность их применения зависит от методов внесения в продукт. Антиокислители вводят непосредственно в весь продукт при тщательном перемешивании (достаточно интенсивном, но исключающем попадание в продукт воздуха) или в виде концентрированного раствора в небольшой части продукта.
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.
Наиболее распространенные антиоксиданты — аскорбиновая кислота С6Н806 (Е 300) и аскорбат натрия С6Н706На (Е 301).
Аскорбиновая кислота — весьма неустойчивое соединение. Особенно легко окисляется в водных растворах или в присутствии воды. Нельзя забывать и о другой, может быть, главной роли этой кислоты в пищевых продуктах: аскорбиновая кислота — витамин С, который должен ежедневно в достаточных количествах поступать в организм человека с пищей. В шипучих быстрорастворимых лекарственных препаратах аскорбиновая кислота реагирует с гидрокарбонатом натрия с выделением углекислого газа:
С6Н8О6 + NαНСО3 = С6Н7О6Nа + Н2О + СО2.
В производстве жевательной резинки широко используют бутилоксианизол (Е 320) и бутилокситолуол (Е 321) – для замедления окисления жиров. Эти антиоксиданты встречаются в жевательных резинках, производимых различными странами.
Токсикологическими исследованиями Комитета по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ установлено допустимое суточное поступление антиокислителей в организм человека.
Антиокислители разрешены к применению в качестве пищевых добавок Госсанэпиднадзором. Имеются сведения о положительном влиянии антиокислителей на человеческий организм. Считается, что антиокислители, особенно токоферолы, блокируют активные перекисные радикалы и таким образом замедляют процесс старения.
К группе пищевых добавок, предотвращающих порчу, относятся консерванты и антиоксиданты.
Консерванты — это вещества, использующиеся для предупреждения микробной и плесневой порчи продуктов и полуфабрикатов. Издревле для сохранения продуктов на долгий срок прибегали к замораживанию, высушиванию, солению. Сейчас широко применяются и химические консерванты — сернистая, бензойная, сорбиновая, никотиновая, борная, салициловая кислоты, бура, формальдегид, соединения серы — диоксид серы, метабисульфит натрия. Считается, что эти консерванты безопасны для здоровых людей. Но та же бензойная кислота в организме человека должна обезвреживаться печенью, а это проблематично у людей с нарушением функции этого органа. Да и для здорового организма вряд ли нужны лишние химические соединения. Поэтому установлены предельно допустимые суточные дозы таких консервантов. Так, предельная допустимая суточная доза диоксида серы составляет 0,7 мг/кг массы тела, сорбиновой кислоты — 25 мг/кг. У нас в стране, как и в некоторых других, запрещен в качестве консерванта формальдегид (Е 240), а его предшественник уротропин ограниченно применяется лишь при консервировании красной икры и выращивании маточных культур дрожжей. Не рекомендуется использовать борную и салициловую кислоты (из-за кумуляции, раздражающего действия на кишечник, кожу, почки), ограничено применение буры, бром- и хлоруксусных кислот и ряда других соединений.
Одним из способов консервации является копчение. Но это чревато накоплением в продукте многих токсичных веществ, прежде всего канцерогенов. В настоящее время разработаны специальные жидкие составы, заменяющие дымовое копчение, что позволяет ускорить технологический процесс. Они просто наносятся на поверхность продукта или вводятся в его массу путем погружения в них продукта на определенное время. Из коптильных жидкостей можно назвать «Вахтоль», «ВНИИМП», «Минх». При горячем копчении такие жидкости распыляют. Прямая токсичность коптильных составов не доказана, но все же установлены их ПДК, которых производители обязаны придерживаться. Потребителям таких продуктов посоветуем срезать с них слишком «копченую» поверхность и не употреблять ее в пищу.
Сильнейшим консервантом являются антибиотики — тетрациклины (хлор- и окситетрациклин), нистатин, низин. Обычно применяется метод акрониза-
ции — орошение или экспонирование продукта в растворе антибиотика в течение определенного времени. Обрабатываться антибиотиком должны только сырые продукты. Часто используют способ хранения полуфабрикатов на льду с добавлением антибиотика. Иногда препараты вводят животным непосредственно перед забоем (прижизненно). При тепловой обработке применяемые для консервации антибиотики разрушаются. Так, после 30-минутной варки в тушках бройлерных кур остаются лишь следы тетрациклина, а еще через 30 минут он исчезает полностью. Многие антибактериальные вещества не разрешены к использованию в качестве консервантов. Это нит-рофураны, сульфаниламиды, 8-оксихинолины.
Для обработки цитрусовых с целью предохранения их от быстрой порчи разрешено использовать дифенил и фенилфенол. Обработанные этими веществами плоды надо тщательно мыть. И, конечно, не использовать кожуру красивых импортных лимонов и апельсинов в пищу, варить из них цукаты. Исключением являются мандарины, которые не выносят «химической защиты», поэтому не подвергаются ей и благополучно сгнивают естественным путем при длительном или неподобающем хранении.
Имеется специальная группа консервантов для обеззараживания воды и посуды — хлор, озон, серебро, нитраты и др. Попадание остатков этих веществ в продукты также должно контролироваться.
Необходимо отметить, что при использовании производителем какого-либо консерванта на упаковке продукта должно быть указано название использованного вещества, разрешение на его применение, дата изготовления продукта и адрес предприятия.
Антиоксиданты — ПД, предотвращающие окислительную порчу продуктов. При доступе кислорода могут изменяться цвет и запах продукта, разрушаться биологически активные вещества, витамин С, появляться токсичные вещества, прогоркать жиры. Порче при окислении особенно подвержены сливочное и растительные масла, поскольку они богаты полиненасыщенными жирными кислотами. Во избежание этих процессов необходимы правильное хранение продуктов (в темном месте, закупоренными), а также добавки веществ с антиокислителытыми свойствами (антиоксидантов) в процессе изготовления. Железо и медь являются прооксидантами, то есть катализаторами окисления, поэтому в первую очередь надо исключить загрязнение продуктов этими металлами и контакт с посудой из них.
Естественные антиоксиданты — токоферол (витамин Е), аскорбиновая кислота (витамин С), витамин А и каротины, а также госсипол, сезамол (компоненты хлопкового и кунжутного масла соответственно), некоторые вещества, входящие в состав сои, овса, и другие. Прогоркйнию растительного масла препятствует также рафинирование, при этом резко снижается содержание в нем естественных антиоксидантов и некоторых полезных веществ.
Синергисты (помощники) антиоксидантов — лимонная кислота, лецитин.
В качестве ПД-антиоксидантов используются также такие натуральные вещества, как гваяковая смола, флавоны (например, кверцитин), галлаты (эфиры галловой кислоты).
Разрешены к использованию и некоторые синтетические антиоксиданты — ионол, бутилоксианизол, до-децигаллат. Однако опыты показали, что длительное скармливание животным корма с подавлением ионола вызывает повреждение мембран клеток их тканей. Поэтому для разрешенных синтетических антиоксидантов установлены нормативы использования.
146
Консерванты.
Консервирование продуктов производят для предохранения от порчи. Оно предупреждает развитие в пищевых продуктах микробной флоры. Предохранить продукты от порчи можно путем нагревания или охлаждения, добавлением соли, сахара, копчением. С целью длительного сохранения продуктов в современных условиях все шире и шире находят применение химические консерванты, добавление небольшого количества которых позволяет задержать или прекратить рост и размножение микроорганизмов. К химическим консервантам предъявляются определенные требования: они должны оказывать эффективное антимикробное действие, не изменять органолептических свойств продукта и быть безвредными для организма.
Антимикробные вещества в одних случаях оказывают бактериостатическое, а в других – бактерицидное действие. Санитарным законодательством предусмотрены количественные ограничения применения химических консервантов. Они должны использоваться в концентрациях, минимальных для достижения технологического эффекта. Антисептические средства, применяемые в консервной промышленности, относятся к старым и достаточно хорошо изученным веществам. В настоящее время перечень консервантов, нашедших применение в большинстве стран мира, в том числе и в России, ограничен в основном сернистым ангидритом, сернокислыми препаратами, бензойной кислотой и ее солями, сорбиновой кислотой, борной кислотой, уротропином, а также перекисью водорода.
Отдельную проблему представляет применение копчения и коптильных жидкостей – препаратов для копчения рыбы, мяса и других продуктов. Копчение – это один из способов консервирования, заключающийся в комбинированном воздействии на пищевой продукт высушивания, соления, нагревания и антисептического действия дыма. Оно является не только методом консервирования, но и повышения вкусовых и ароматических свойств пищевых продуктов. В состав дыма, используемого для копчения, входят формальдегид, фурфурол, фенолы, смолы, которые, возможно, могут оказывать неблагоприятное действие на организм, в частности канцерогенное. В этой связи изыскиваются способы копчения, которые исключали бы канцерогенную опасность продуктов.
В качестве средств, заменяющих дымовое копчение, используются различные коптильные препараты, в том числе коптильные жидкости, которые
147
представляют собой определенным образом очищенные продукты пиролиза древесины. Продукция, приготовленная с использованием коптильных жидкостей, достаточно хорошо исследована с токсикологических позиций, но подлежит дальнейшему изучению на мутагенную активность.
Антибиотики.
Эти вещества, подобно консервантам, способны задерживать порчу многих пищевых продуктов в процессе хранения. Исследования убеждают, что применяемые в небольших концентрациях для обработки продуктов, антибиотики в два раза увеличивают срок их сохранности в свежем виде.
С другой стороны, известно, что длительное введение в организм антибиотиков, даже в малых дозах, может приводить к неблагоприятным последствиям, в частности, к изменению реактивности организма к воздействию различных факторов внешней и внутренней среды, к развитию антибиотикоустойчивых штаммов микроорганизмов и изменению кишечной микрофлоры. Под влиянием антибиотиков в результате развития дисбактериозов могут возникать вторичные бактериальные или грибковые инфекции, нарушается полезное участие кишечной микрофлоры в процессе пищеварения и синтезе биологически активных соединений, например витаминов. Не исключается и опасность, связанная с повышенной чувствительностью к антибиотикам (аллергия). В связи с этим настороженность по отношению к применению антибиотиков в пищевой промышленности во многих странах мира вполне обоснована, несмотря на экономическую целесообразность их применения.
Первым и основным условием допуска антибиотиков в пищевую промышленности является исключение поступления в организм потребителя даже самого минимального количества активного препарата. У них должен быть широкий спектр действия и способность легко инактивироваться при хранении пищевого продукта или его термической обработке.
В качестве антимикробных средств антибиотики применяют главным образом следующими способами: хранением пищевого продукта во льду, содержащем антибиотик, погружением пищевого продукта в раствор антибиотика, орошением поверхности пищевого продукта раствором антибиотика, прижизненным введением антибиотика в организм животного непосредственно перед забоем. Сочетание использования антибиотиков с одновременным воздействием холода повышает их эффективность и позволяет снизить дозу используемого препарата.
148
6.1.3.3.Пищевые добавки, необходимые в технологическом процессе производства продуктов питания.
Ускорители технологических процессов.
Одним из наиболее перспективных способов ускорения технологических процессов является применение ферментных препаратов. С целью токсикологической оценки они могут быть разделены на пять классов:
1.ферменты, полученные из тканей животных, обычно используемых в пищу. Они рассматриваются как пищевые продукты и считаются допустимыми при условии разработки удовлетворительных химических и микробиологических спецификаций;
2.ферменты, полученные из частей растений, используемых в пищу. Они применяются также, как ферменты первого класса;
3.ферменты, полученные из микроорганизмов, традиционно используемых в приготовлении пищи. Эти препараты рассматриваются как продукты питания и считаются допустимыми при наличии удовлетворительных микробиологических и химических спецификаций;
4.ферменты, полученные из непатогенных микроорганизмов, являющихся контаминатами пищи. Эти препараты не считаются продуктами питания, подлежат токсикологическому исследованию и индивидуальной оценке с разработкой спецификации, после чего устанавливается величина допустимого суточного потребления;
5.ферменты, получаемые из малоизвестных микроорганизмов. Они требуют химических и микробиологических спецификаций и подробного
токсикологического изучения.
Ферменты, относящиеся к четвертому и пятому классам, могут использоваться различными способами. При первом способе ферментный препарат добавляют непосредственно в пищевой продукт. В этом случае величина допустимого суточного потребления устанавливается при безопасном уровне ферментного продукта в пище. Другой способ предусматривает удаление из конечного продукта фермента в соответствии с правилом производства. В такой ситуации может быть установлено «неуточненное» допустимое суточное потребление при условии, что существуют большие пределы безопасности между возможным остаточным количеством препарата в пищевом продукте и его приемлемым потреблением. Наконец, продукты питания могут находиться в контакте с ферментами только в процессе обработки – это так называемые иммобилизованные ферментные препараты. В таком случае величину допустимого суточного потребления для остаточных
149
количеств ферментного вещества, которое может оказаться в пище как результат использования иммобилизованного фермента, устанавливать необязательно.
Большинство ферментных препаратов представляют собой не очищенные биологические вещества, а комплексы жизнедеятельности микроорганизмов с питательной средой и преимущественным содержанием определенных ферментов. Микроорганизмы-продуценты синтезируют, помимо ферментов, огромное количество биологически активных веществ, среди которых аминокислоты, витамины, гормоны, антибиотики, токсины и другие. Такие вещества могут активно влиять на обмен веществ, нарушая синтез гликогена, белков, нуклеиновых кислот, тормозя или ускоряя митоз клетки. Они могут составлять основу примесей к ферментным препаратам и обусловливать их отрицательное действие на организм. При этом бактериальные препараты менее опасны, чем препараты, полученные из микроскопических грибов, актиномицетов.
В связи с развитием генной инженерии появились ферментные препараты, получаемые из генетически модифицированных микроорганизмов, соответственно возникла необходимость оценки таких препаратов.
Рассмотрение метода получения с определением идентичности и чистоты вещества является важной составной частью оценки безопасности любой пищевой добавки. Возникающие в этих случаях сомнения, касающиеся безопасности препаратов, уменьшаются за счет того, что активные компоненты ферментных препаратов, полученных из трансгенных источников, сходны с аналогичными компонентами ферментных препаратов, полученных традиционными способами и оказавшихся безопасными в ходе ранее проведенной оценки. Важно добиться, чтобы вредные загрязнения не были внесены в конечный продукт организмом, являющимся источником генетического материала. При этом необходимо обращать внимание на возможное наличие жизнеспособных клеток трансгенных микробовисточников, экспрессию плазмид или носителей, а также на наличие фрагментов ДНК и неферментных белков. Следует также учитывать латентную способность организма донора или хозяина к токсинообразованию. При проведении токсикологической оценки конечного продукта большое значение имеют данные о предшествующей экспозиции человека к данным микробам или об их предшествующем изучении.