Пищевые добавки увеличивающие срок хранения
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.
После прекращения жизни растительных и животных ора- низмов, являющихся источником соответствующих видов сырья, в них начинают развиваться процессы распада — гидролитические, окислительные, микробиологические, интенсивность которых зависит от следующих основных факторов:
- • особенности состава и состояния сырья;
- • воздействие окружающей среды (влажность, температура, pH и др.);
- • способы переработки и хранения;
- • наличие в сырье антимикробных, антиокислительных и консервирующих веществ.
Процессы распада заканчиваются порчей пищевой продукции, накоплением в ней токсических соединений, представляющих угрозу для здоровья, и в целом приводят к значительным экономическим потерям.
Наряду с традиционными способами сохранности продовольственного сырья и готовой продукции (использование низких или высоких температур, снижение влажности, копчения, добавление сахара, засолка), применяют широкий спектр пищевых добавок, перечень которых определен нормативным документом [49].
Внутригрупповой состав пищевых добавок включает: консерванты {preservatives, antimicrobial agents) и антиокислители {antioxidants). В качестве вспомогательных веществ, способствующих увеличению сроков годности, можно отметить: синергисты антиокислителей {synergists, sequestrants, chelating agents); защитные газы {protective gases, packing gases, inert gases); уплотнители {firming agents); влагоудерживающие агенты {humectants, conditioners); антислежива- ющие агенты {free flowing agents, anticaking agents, antibaking agents); пленкообразователи {coating agents); стабилизаторы пены {foam stabilizers); стабилизаторы замутнения {clouding agents).
Консерванты.
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.
Консервант — пищевая добавка, предназначенная для продления (увеличения) сроков годности пищевой продукции путем защиты от микробной порчи и (или) роста патогенных микроорганизмов [49].
Химические консерванты должны обеспечивать длительное хранение продуктов, не оказывая какого-либо отрицательного влияния на его органолептические свойства, пищевую ценность и здоровье потребителя. Эффективность действия консерванта зависит от его концентрации, pH среды, качественного состава микрофлоры. Ни один из известных консервантов не является универсальным для всех продуктов питания. Каждый консервант имеет свой спектр действия.
Показано, что антимикробное действие консервантов усиливается в присутствии аскорбиновой кислоты.
Консерванты могут оказывать бактерицидное действие (прекращать развитие микроорганизмов) или бактериостатическое (останавливать, замедлять рост и размножение микроорганизмов).
Одним из основных признаков гигиенического регламентирования химических консервантов является их использование в концентрациях, минимальных для достижения технологического эффекта. Применение антимикробных веществ в более низких дозах может при определенных условиях способствовать размножению микроорганизмов. Все это должно учитываться при разработке санитарных правил, норм и технических регламентов для пищевых добавок и их практическом применении.
Наиболее распространенные консерванты — соединения серы, такие как сульфит натрия безводный — Na2S03, или его гидратная форма — Na2S03 • 7Н20, метабисульфат (тиосульфат) натрия Na2S203, кислый, или гидросульфит натрия — NaHS03. Все эти соединения хорошо растворимы в воде и выделяют сернистый ангидрид S03, которым и обусловлено их антимикробное действие. Сернистый ангидрид и вещества, выделяющие его, подавляют 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. Сернистый ангидрид относительно легко уходит из продукта при нагревании или длительном контакте с воздухом. Вместе с тем сернистый ангидрид обладает способностью разрушать тиамин и биотин, способствует окислительному распаду токоферола (витамина Е). В связи с этим соединения серы нецелесообразно использовать для консервирования продуктов питания, являющихся источником этих витаминов.
Попадая в организм человека, сульфиты превращаются в сульфаты, которые выводятся с мочой и фекалиями. Вместе с тем большая концентрация соединений серы, например однократное пероральное введение 4 г сульфита натрия, может вызвать токсические явления. ОКЭПД ФАО/ВОЗ установил уровень приемлемого суточного потребления (ПСП) сернистого ангидрида — 0,7 мг/кг массы тела. Ежедневное потребление сульфитированных продуктов питания может привести к превышению допустимой суточной дозы: с одним стаканом сока в организм вводится примерно 1,2 мг сернистого ангидрида, с 200 г мармелада, зефира или пастилы — 4 мг, с 200 мл вина — 40—80 мг.
Сорбиновая кислота (С6Н802). Проявляет главным образом фун- гистатическое 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.
Антимикробные свойства сорбиновой кислоты мало зависят от величины pH, что обеспечивает широкий спектр ее использования при консервировании фруктовых, овощных, яичных, мучных изделий, мясных, рыбных продуктов, маргарина, сыров, вина.
Сорбиновая кислота — вещество малотоксичное, в организме человека легко метаболизируется с образованием уксусной и Ь-ок- симасляной кислот. Однако имеются данные о возможности образования d-лактона сорбиновой кислоты, обладающего канцерогенной активностью.
Бензойная кислота (С7Н602) и ее соли — бензоаты (C7H505Na и др.). Антимикробное действие основано на способности подавлять активность ферментов, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции. В частности, при ингибировании каталазы и пероксидазы накапливается перекись водорода, угнетающая деятельность микробной клетки. Бензойная кислота способна блокировать сукцинатдегидрогеназу и липазу — ферменты, расщепляющие жиры и крахмал, подавляет рост дрожжей и бактерий маслянокислого брожения. Слабо действует на бактерии уксуснокислого брожения и совсем незначительно — молочнокислую флору и плесени.
В качестве консервантов применяют также я-оксибензойную кислоту и ее эфиры (метиловый, этиловый, л-пропиловый, «-бутиловый). Однако их консервирующие свойства менее выражены, возможно отрицательное влияние на органолептические свойства продукта.
Бензойная кислота практически не накапливается в организме человека, она входит в состав некоторых плодов ягод как природное соединение; эфиры я-оксибензойной кислоты — в состав растительных алкалоидов и пигментов. В небольших концентрациях бензойная кислота образует с гликоколом гиппуровую кислоту и полностью выделяется с мочой. В больших концентрациях возможно проявление токсических свойств бензойной кислоты. ДСД для человека составляет 5 мг/кг.
Борная кислота (Н3ВОэ) и бораты. Обладают способностью накапливаться в организме, главным образом в мозге и нервных тканях, проявляя токсичность. Снижают потребление тканями кислорода, синтез аммиака и окисление адреналина. В этой связи в нашей стране не применяются.
Перекись водорода (Н202). Используется в ряде стран при консервировании молока, предназначенного для изготовления сыров. В готовом продукте перекись должна отсутствовать. Каталаза молока расщепляет ее.
В нашей стране перекись водорода применяется для обесцвечивания боенской крови, куда дополнительно вносят каталазу для удаления остатков перекиси. Перекись водорода находит применение при изготовлении кореньев различных полуфабрикатов.
Гексаметилентетрамин (C6H12N4), или уротропин, гексалин. Действующим началом этих соединений является формальдегид (СН20). В нашей стране гексамин разрешен для консервирования икры лососевых рыб и выращивания маточных культур дрожжей. Содержание его в зернистой икре составляет 1000 мг/кг продукта. В готовых дрожжах он должен отсутствовать.
Установленный ВОЗ уровень ДСД — не выше 0,15 мг/кг массы тела.
За рубежом гексаметилентетрамин используется при консервировании колбасных оболочек и холодных маринадов для рыбной продукции.
Дифенил, бифенил, о-фенилфенол (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%-й 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.
Величина ДСД, согласно рекомендациям ВОЗ, составляет для дифенила 0,05 мг/кг, для о-фенилфенола — 0,2 мг/кг. В разных странах допускается различный уровень остаточного содержания дифенилов в цитрусовых — от 20 до 110 мг/кг. Рекомендуется тщательно мыть цитрусовые плоды и вымачивать их корочки, если они используются в питании.