Пищевые добавки увеличивающие срок годности
Для производителей кондитерских изделий в ассортименте компании «ГИОРД» имеется широкий спектр пищевых добавок, без которых в кондитерском производстве не обойтись. Довольно часто технологи обращаются в нашу консультационную службу с вопросом о продлении сроков годности и сохранению качества выпускаемой ими продукции. Срок годности пищевых продуктов определяют двумя комплексами показателей качества:
- показатели, которые должны оставаться неизменными в течение всего срока хранения (сюда относятся: вкус, аромат, консистенция продукта, его влажность, содержание в продукте жиров, белков, углеводов и т.д.)
- показатели, изменяющиеся в процессе хранения (содержание микроорганизмов в продукте и показатели, определяющие его окислительную порчу)
Когда тот или иной показатель достигает предельного значения, срок годности продукта заканчивается, и он становится непригодным к употреблению в пищу, то есть теряет свою потребительскую стоимость. Чтобы увеличить срок годности пищевого продукта, необходимо стабилизировать первую группу показателей и замедлить изменение второй. Для решения обеих задач необходим достаточно широкий спектр пищевых добавок, и технологов интересует — каких именно.
В настоящее время при оценке качества и сроков годности изделий одним из определяющих физико-химических показателей является их влажность. Хорошо известно, что влажность среды сильно влияет на развитие микроорганизмов. В последних содержится до 75-80% воды, и все питательные вещества для их жизнедеятельности поступают в клетку именно за счет воды. Микроорганизмы могут развиваться в средах, в которых содержание воды не опускается ниже определенного уровня. С понижением влажности интенсивность размножения микроорганизмов уменьшается и при достижении определенного содержания влаги прекращается совсем. Итак, влажность пищевого продукта — существенный фактор, определяющий развитие микрофлоры. Однако, для развития микроорганизмов имеет значение не абсолютная величина влажности, а доступность содержащейся в субстрате воды для развития жизнедеятельности микроорганизмов, которую в настоящее время называют водная активность или «активность воды», «Активность воды» (доступность всех молекул воды) — отношение давления водяных паров над продуктом к давлению паров р над чистой водой р0: аw = р/р0. «Активность воды» может изменяться от 0 до 1. Пороговые значения активности воды для различных микроорганизмов довольно сильно отличаются. Большинство бактерий нуждаются в высокой активности воды: БГКП (клебсиелла, эшерихии, энтеробактерии), сальмонеллы развиваются при значениях 0,94; в то время как многие плесневые грибы и дрожжи хорошо развиваются при активности воды ниже 0,85. Известны некоторые виды плесневых грибов и осмофильных дрожжей, способных развиваться даже при значениях а w = 0,62.
По значению активности воды все кондитерские изделия разделяются на три группы:
- изделия с низкой влажностью (аw не более 0,6). К ним относятся галеты, крекер, затяжное печенье, вафли, вафельные торты, конфеты с пралиновыми корпусами, шоколад
- изделия с промежуточной влажностью (аw от 0,6 до 0,9). К ним относятся пряники, кексы, коврижки, торты и пирожные, конфеты со сбивными, желейными, желейно-фруктовыми корпусами
- изделия с высокой влажностью (аw более 0,9). К ним относятся отдельные группы бисквитов и бисквитных тортов
При увеличении сроков хранения мучных кондитерских изделий со средней и высокой активностью воды (кремы для тортов и пирожных, бисквиты) не обойтись без консервантов. Наиболее активно в мучных кондитерских изделиях развиваются дрожжи, плесени, колиформные бактерии и St. aureus. Наиболее эффективными из консервантов в отношении этих видов микроорганизмов являются сорбиновая кислота E200 и ее соль сорбат калия Е202. Т.к. сорбиновая кислота плохо растворяется в воде (всего 0,16 г на 100 мл воды), то ее предпочтительно вводить в продукт через жировую фазу. В то же время сорбат калия хорошо растворим в воде (138 г на 100 мл воды), поэтому его вводят — через водную. Обычно растворяют расчетное количество консерванта в небольшом количестве воды и вносят в основной жидкий компонент. Есть и другие способы применения, например при приготовлении бисквитного теста сахарный песок, сорбат калия смешивают с меланжем и сбивают порядка 40-50 минут. Затем добавляют растительный жир, сгущенное молоко и перемешивают. Тщательное перемешивание консерванта в продукте — обязательное условие при его применении. Особенно это важно, когда консервант вносится непосредственно в продукт без предварительного растворения.
В отличие от других консервантов, сорбиновая кислота оказывает антимикробное действие при рН 6 и даже 6,5. Кроме того, она прежде всего подавляет развитие дрожжей и плесневых грибов, прекрасно чувствующих себя даже при значениях активности воды ниже 0,7. Что касается бисквитов, то в них сорбиновая кислота в форме самой кислоты или ее соли является единственным эффективным консервантом и упакованные в герметичную пленку хранятся 6 месяцев, без консервантов и упаковки — не более 7 суток.
Причиной прогоркания мучных кондитерских изделий с высоким содержанием жира, например, сдобного печенья, является окисление кислородом воздуха масел и жиров, содержащихся в данных изделиях. Предохранить от этой порчи позволяет применение антиокислителей (антиоксидантов). В производстве МКИ достаточно эффективными являются бутилоксианизол (БОА) Е320 и бутилокситолуол (БОТ) Е321. Эти антиокислители отличаются тем, что добавленные в тесто, в процессе выпечки не разрушаются, а наоборот под действием высокой температуры пропитывают все изделие насквозь, тем самым распределяясь абсолютно равномерно. Рекомендуемые дозировки: 0,01-0,02 %.
Так как совместное применение антиокислителей дает сильный синергический эффект, то рекомендуется использовать их смеси. Усиления антиокислительного действия можно добиться, используя антиокислители или их смеси в комбинации с синергистами антиоксидантов: например, лимонной, фосфорной кислотами, полифосфатами и др.
Антиокислители рекомендуется вносить в приготовляемый продукт в виде масляного раствора при тщательном перемешивании. На сегодняшний день фирма «ГИОРД» предлагает комплексную добавку для увеличения сроков годности сдобного печенья различной жирности СТАБИЛАН ФЛАУ В2 и Н3.
Замедлить черствение мучных кондитерских изделий можно с помощью добавки в тесто влагоудерживающих агентов. Благодаря своей гигроскопичности влагоудерживающий агент связывает имеющуюся в свежеприготовленном продукте воду и тем самым предотвращает или существенно замедляет её испарение в атмосферу и снижает активность воды. Замедлению черствения способствуют также эмульгаторы и фосфаты. Лецитины и фосфатидные концентраты, моно- и диглицериды жирных кислот, другие сложные эфиры, фосфаты, создавая и стабилизируя эмульсию, тоже связывают воду, не давая ей испаряться в атмосферу. Вследствие этого сохраняется консистенция исходного продукта (например, пряников, бисквитов) и продлевается его свежесть. Важнейшими влагоудерживающими агентами являются глицерин, сорбит, гидроколлоиды, например: агар, альгинаты, пектины, особенно низкометоксилированные, различные марки карбоксиметилцеллюлозы.
В свое время Московская академия пищевых производств проводила исследования по влиянию пектинов на замедление черствения хлебобулочных изделий и в том числе мучных кондитерских, таких как пряники. В результате этих исследований было выяснено, что низкоэтерефицированные пектины в дозировке 0,1% к массе муки при внесении их в заварку значительно снижали скорость черствения и плотность пряников, способствовали увеличению объема. У клиентов компании «ГИОРД» есть положительный опыт использования таких пектинов. Это торговые марки Гену пектин LM-104, LM-106.
Кроме низкоэтерифицированных пектинов своим клиентам мы рекомендуем использовать такую водосвязывающую добавку, как карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ): торговые марки БЛАНОЗА, АКВАСОРБ А-500. Повышенной влагоудерживающей способностью обладает АКВАСОРБ: 1 его часть способна связать 100 частей воды. Эти добавки находят свое применение не только в составе тестовых заготовок, но и эффективно могут использоваться для загущения и термоустойчивости фруктовых начинок, для предотвращения засахаривания шоколадной глазури, для стабилизации меренг и зефира. Пищевая добавка Лианжель (каррагинан — экстракт красных морских водорослей), которая обычно используется в колбасных изделиях и мясных консервах, не позволяет растекаться творогу в творожных запеканках. Достаточно внести Лианжель непосредственно в начинку и тщательно перемешать.
Перечисленные добавки находят свое применение не только в составе тестовых заготовок, но и эффективно связывают воду и могут использоваться для получения термостойких фруктовых начинок, для предохранения засахаривания шоколадной глазури. Таким образом, с помощью консервантов, антиокислителей, их синергистов, влагоудерживающих агентов и эмульгаторов можно существенно продлить срок годности и сохранить качество кондитерских изделий. Следует помнить, однако, что нельзя рассматривать пищевые добавки как средство компенсации нарушений технологических режимов, санитарных требований и как страховку на все случаи жизни.
Решение проблемы увеличения сроков годности пищевых продуктов требует комплексного подхода. Оно обязательно включает строгое соблюдение технологической дисциплины и применение качественной упаковки.
Внутригрупповой перечень этой группы пищевых добавок составляют:
• консерванты (preservatives, antimicrobial agents);
• защитные газы (protective gases, packing gases, inert gases);
• антиокислители (ahfioxidants);
• синергисты антиокислителей (synergists, sequestrants, chela-ting agents); • уплотнители (firming agents);
• влагоудерживающие агенты (humectants, conditioners);
• антислёживающие агенты (free flowing agents, anticaking agents, antibaking agents);
• плёнкообразователи (coating agents);
• стабилизаторы пены (foam stabilizers);
• стабилизаторы замутнения (clouding agents).
Консерванты. Под консервантами понимают вещества, увеличивающие сроки хранения пищевых продуктов и защищающие от порчи, вызванной микроорганизмами.
Известно, что классические способы консервирования, предотвращающие порчу пищевых продуктов, — это охлаждение, нагревание, а также засолка, добавление сахара, копчение. Современные условия жизни диктуют необходимость применения целого ряда химических соединений, способных эффективно предупреждать развитие микробиальной флоры — главным образом бактерий, плесени, дрожжей, среди которых могут быть как патогенные, так и непатогенные виды.
Химические консерванты должны обеспечивать длительное хранение продуктов, не оказывая какого-либо отрицательного влияния на его органолептические свойства, пищевую ценность и здоровье потребителя. Показано, что антимикробное действие консервантов усиливается в присутствии аскорбиновой кислоты. Консерванты могут оказывать бактерицидное действие (уничтожать, убивать микроорганизмы) или бактериостатическое (останавливать, замедлять рост и размножение микроорганизмов).
Наиболее распространенные консерванты — соединения серы, такие как сульфит натрия безводный Na2SO3 или его гидратная форма Na2SO3 · 7Н2О, метабисульфат (тиосульфат) натрия Na2S2O3> кислый натрий, или гидросульфит натрия, NaHSO3. Все эти соединения хорошо растворимы в воде и выделяют сернистый ангидрид SO3, которым и обусловлено их антимикробное действие. Сернистый ангидрид подавляет главным образом рост плесневых грибов, дрожжей и аэробных бактерий. В кислой среде этот эффект усиливается. В меньшей степени соединения серы оказывают влияние на анаэробную микрофлору. Сернистый ангидрид обладает высокой восстанавливающей способностью, что объясняется его легкой окисляемостью. Благодаря этим свойствам соединения серы являются сильными ингибиторами дегидрогеназ, предохраняя картофель, овощи и фрукты от неферментативного потемнения.
Сорбиновая кислота (С6Н8О2). Проявляет главным образом фунгистатическое действие благодаря способности ингибировать дегидрогеназы. Она не подавляет рост молочнокислой флоры, поэтому используется обычно в комплексе с другими консервантами, в основном с сернистым ангидридом, бензойной кислотой, нитритом натрия. Широко применяются соли сорбиновой кислоты. Сорбиновая кислота — вещество малотоксичное, в организме человека она легко метаболизируется с образованием уксусной и β-окси масляной кислот. Однако имеются данные о возможности образования δ-лактона сорбиновой кислоты, обладающего канцерогенной активностью.
Бензойная кислота (С7Н6О2) и ее соли — бензоаты (C7H5O2Na и др.). Антимикробное действие основано на способности подавлять активность ферментов, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции. Бензойная кислота способна блокировать сукцинатдегидрогеназу и липазу — ферменты, расщепляющие жиры и крахмал. Она подавляет рост дрожжей и бактерий маслянокислого брожения. Слабо действует на бактерии уксуснокислого брожения и совсем незначительно — на молочнокислую флору и плесени.
Бензойная кислота практически не накапливается в организме человека; она входит в состав некоторых плодов ягод как природное соединение, эфиры параоксибензойной кислоты — в состав растительных алкалоидов и пигментов.
Борная кислота (Н3ВО3) и бораты. Обладают способностью накапливаться в организме, главным образом в мозге и нервных тканях, проявляя высокую токсичность. Снижают потребление тканями кислорода, синтез аммиака и окисление адреналина. В нашей стране не применяются.
Перекись водорода (Н2О2). Используется в ряде стран при консервировании молока, предназначенного для изготовления сыров. В готовом продукте перекись должна отсутствовать. Каталаза молока расщепляет ее.
Гексаметилентетрамин (C6H12N4), или уротропин, гексалин. Действующим началом этих соединений является формальдегид (СН2О). В нашей стране гексамин разрешен для консервирования икры лососевых рыб и выращивания маточных культур дрожжей.
За рубежом гексаметилентетрамин используется при консервировании колбасных оболочек и холодных маринадов для рыбной продукции.
Дифенил, бифенил, ортофенилфенол (С12Н10). Труднорастворимые в воде циклические соединения. Обладают сильными фунгистатическими свойствами, препятствующими развитию плесневых и других микроскопических грибов. Применяются для продления сроков хранения цитрусовых путем их погружения на непродолжительное время в 0,5-2%-ный раствор или пропитывания этим раствором оберточной бумаги. В нашей стране эти консерванты не применяются, однако реализация импортируемых цитрусовых плодов с использованием этого консерванта разрешена.
Рассматриваемые соединения обладают средней степенью токсичности. При попадании в организм из него выводится около 60 % дифенилов.
Пропионовая кислота (С2Н5СООН). Так же как и муравьиная кислота, широко распространена в живой природе, являясь промежуточным звеном цикла Кребса — обеспечивающего биологическое окисление белков, жиров и углеводов.
Салициловая кислота. Традиционно используется при домашнем консервировании томатов и фруктовых компотов. В Англии соли салициловой кислоты — салицилаты — применялись для консервирования пива. Наиболее высокие антимикробные свойства проявляются в кислой среде. В настоящее время накоплен большой экспериментальный и клинический материал о токсичности салициловой кислоты и ее солей, что послужило основанием для запрещения их использования в качестве пищевой добавки.
Диэтиловый эфир пироугольной кислоты. Обладает способностью подавлять рост дрожжей, молочнокислых бактерий и, в меньшей степени, плесеней. Используется в отдельных странах для консервирования напитков. Обладает запахом фруктов. При концентрации 150 мг/кг и выше ухудшает вкусовые качества напитков, проявляя токсические свойства. Обращает внимание способность эфира взаимодействовать с пищевыми
Нитраты и нитриты натрия, калия (NaNO3, KNO3, NaNO2, KNO2). Находят широкое применение в качестве антимикробных средств при производстве мясных и молочных продуктов. В колбасном производстве нитрит натрия добавляется в количестве не более 50 мг на 1 кг готового изделия, при изготовлении некоторых сортов сыров и брынзы — не более 300 мг на 1 л используемого молока, в ПДП — исключается.
Нафтохиноны. Применяются для стабилизации безалкогольных напитков, обеспечивают подавление роста дрожжей. Выбор консервантов и их дозировка зависит от следующих факторов: степени бактериальной загрязненности и качественного состава микрофлоры; условий производства и хранения; химического состава продукта и его физико-химических свойств; ожидаемого срока годности.
Не допускается использование консервантов при производстве продуктов массового потребления: молока, сливочного масла, муки, хлеба (кроме расфасованного и упакованного для длительного хранения), свежего мяса, продуктов детского и диетического питания, а также обозначаемых как «натуральные» или «свежие». Запрещенным консервантом является Е240 формальдегид.
Защитные газы предохраняют пищевые продукты от окислительной и микробиальной порчи. В качестве защитных газов чаще всего используют диоксид углерода, азот, аргон, гелий и оксид азота (индивидуально или в смеси друг с другом). Технология хранения продуктов в атмосфере инертных газов получила название map-технологии (упаковка с регулируемой атмосферой — modified atmosphere packing, MAP).
Антиокислители (антиоксиданты) защищают пищевые продукты от вызванной окислением порчи, такой как прогоркание жиров, изменение цвета (потемнения), ферментативное окисление напитков (вина, пива, безалкогольной продукции).
Таблица -Допустимая концентрация гидропероксидов в различных жирах, пищевых и кормовых продуктах
| Продукт | пч, % йода* | Продукт | пч, % йода* |
| Пищевые животные топленые жиры (свиной, говяжий, бараний, костный) | Масло медицинского назначения: | ||
| 0,1 | какао | 0,077 | |
| касторовое | 0,128 | ||
| Пищевые растительные масла | 0,128 | арахисовое оливковое | 0,127 0,32 |
| льняное | 0,256 | ||
| Масло «Эйканол» пищевое (содержит не менее 12 % эйкозапентаеновой кислоты) | 0,128 | Кормовой жир для птицы: | |
| 1 сорт (молодняк 8 недель) | 0,03 | ||
| 2 сорт | 0,1 | ||
| Пищевое рафинированное масло (смесь подсолнечного и соевого масел.в соотношении 1:1) компонент «Феминара» (молочного продукта для грудных детей) | 0,038 | Мука мясокостная для комбикормов для карпа | 0,5 |
| Мука рыбная для гранулированных комбикормов: | |||
| стартовых продукционных | 0,2 0,3 | ||
| Мука рыбная для пушных зве- рей | Комбикорма для рыб: | ||
| 0,5 | стартовые | 0,2 | |
| продукционные | 0,3 |
* ПЧ = 1 % йода соответствует 78 мэкв активного кислорода на 1 кг жира.
К природным антиокислителям относят токоферолы (витамин Е), аскорбиновую кислоту (витамин С), флавоны (кверцетин), эфиры галловой кислоты, гваяковую кислоту и т. д.
Наиболее богаты витамином Е растительные масла. Значительные количества токоферолов содержатся в масле из зародышей пшеницы, сои, овса, других зерновых и бобовых культур. Антиокислительные свойства хлопкового масла обусловлены содержанием госсипола, кунжутного масла — сезомола.
Синтетические антиокислители: бутилоксианизол (БОА), бутил-окситолуол (БОТ) — ионол, додецилгаллет (ДГ), сантохин (этоксихин), дилудин, дибуг, фенозан-кислота и др.
Синергисты антиокислителей усиливают действие антиокислителей, но сами по себе не обладают их свойствами.
Группу синергистов антиокислителей составляет относительно большое количество веществ различной природы, большинство которых относятся к кислотам и комплексообразователям.
Уплотнители (отвердители) — вещества, уплотняющие растительные или животные ткани. Применяются главным образом при консервировании пищевой продукции, когда необходимо придать тканям стойкость к различным технологическим режимам переработки (бланширование, стерилизация, пастеризация, сушка, замораживание и др.).
Рассматриваемую группу пищевых добавок составляют соли кальция, магния, алюминия в виде ацетатов, карбонатов, хлоридов, цитратов, лактатов, малатов, фосфатов, сульфитов, других соединений, используемых раздельно или в различных сочетаниях.
Обработку уплотнителем проводят по-разному: либо погружая продукт в его раствор, либо добавляя уплотнитель к заливке консервов перед или во время технологического процесса.
Влагоудерживающие агенты — вещества, связывающие воду в свежеприготовленных продуктах питания и обеспечивающие целостность их структуры и текстуры при хранении. Влагоудерживающие агенты применяются в основном в кондитерской и хлебопекарной промышленности, это сахароподобные вещества (глицерин, сорбит, инвертный сахар и др.), гидроколлоиды (агар, альгинаты, пектины) и т. д.
Антислёживающие агенты — добавки, предотвращающие слёживание, комкование, игломерацию частиц порошкообразных, кристаллических или гранулированных продуктов (мука, сухое молоко, сахарная пудра, поваренная соль, смеси пряностей и приправ, сухие смеси для безалкогольных напитков, другие пищекон-центраты). Механизм действия антислеживающих агентов основан на адсорбировании влаги, образовании между частицами тонких гидрофобных слоев, которые препятствуют увеличению площади контакта и создают барьер для влаги, провоцирующей слеживание и комкование.
Пленкообразователи (покрытия), глазирователи (глянцеватели) — вещества, увеличивающие сроки годности (пищевых) продуктов путем сохранения их свежести, придания привлекательного внешнего вида, предотвращения от высыхания, снижения веса, потерь пищевой ценности, других потребительских свойств, а также защиты от отрицательного воздействия окружающей среды (окисления, микробиальной обсемененности и т. д.).
Стабилизаторы пены — пищевые добавки, предотвращающие оседание пены. Основная область применения — жидкие взбитые продукты, кондитерские изделия, мороженое, пиво.
Классический стабилизатор пены — белок куриного яйца.
Механизм действия основных стабилизаторов заключается в образовании на поверхности пузырьков воздуха прочной пленки, усиливающей их сопротивляемость к слипанию.
Стабилизаторы замутнения применяются для сохранения во взвешенном состоянии мелкодисперсных частиц замутненных жидких продуктов (соки с мякотью, шоколадное молоко, другие напитки на основе натурального сырья).
К наиболее эффективным стабилизаторам замутнения относятся: загустители, растительные камеди, пектины, альгинаты, каррагинаны и др.