Вещества, способствующие увеличению срока годности продуктов

Категория: Пищевые концентраты и добавки

К этой группе пищевых добавок относятся консерванты (preservatives, antimicrobial agents);

защитные газы (protective gases, packing gases, inert gases);

антиокислители (антиоксиданты) (antioxidants);

синергисты антиокислителей (synergists, sequestrants, chelating agents);

уплотнители (отвердители) (firming agents);

влагоудерживающие агенты (humectants, conditioners);

антислеживающие агенты (free flowing agents, anticaking agents, antibaking agents);

пленкообразователи (покрытия), глазирователи (глянцеватели) (coating agents);

стабилизаторы пены (foam stabilizers);

стабилизаторы замутнения (clouding agents).

Перечень индивидуальных консервантов, разрешенных к применению в Российской Федерации, представлен в приложении 1.

Консерванты. К классическим способам консервирования, предотвращающим порчу пищевых продуктов, относятся охлаждение, нагревание, а также засолка, добавление сахара и 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.

Под консервантами понимают вещества, увеличивающие срок хранения пищевых продуктов и защищающие их от порчи, вызванной микроорганизмами.

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, рН, качественного состава микрофлоры. Ни один из известных консервантов не является универсальным для всех продуктов питания. Каждый консервант имеет свой спектр действия.

Аскорбиновая кислота. Антимикробное действие консервантов усиливается в присутствии аскорбиновой кислоты. Консерванты могут оказывать бактерицидное (уничтожать, убивать микроорганизмы) или бактериостатическое (останавливать, замедлять рост и размножение микроорганизмов) действие.

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 способствовать размножению микроорганизмов. Это необходимо учитывать при разработке санитарных правил и норм для пищевых добавок и их практическом применении.

Соединения серы. К широко распространенным консервантам относятся такие соединения серы, как сульфит натрия безводный (Na2S03) или его гидратная форма (Na2S03 7H20), метабисуль-фат (тиосульфат) натрия кислый (Na2S203), или гидросульфит натрия (NaHS03). Они хорошо растворимы в воде и выделяют сернистый ангидрид (S03), которым и обусловлено их антимикробное действие. Сернистый ангидрид и выделяющие его вещества 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, так как он легко окисляется. 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 он способен разрушать тиамин и биотин и усиливать окислительный распад токоферола (витамина Е). Соединения серы нецелесообразно использовать для консервирования продуктов питания, являющихся источником этих витаминов.

Попадая в организм человека, сульфиты превращаются в сульфаты, которые хорошо выводятся с мочой и фекалиями. Вместе с тем большая концентрация соединений серы, например однократное пероральное введение 4 г сульфита натрия, может вызвать токсические явления. Уровень приемлемого суточного потребления (ПСП) сернистого ангидрида, установленный ОКЭПД ФАО/ ВОЗ, составляет 0,7 мг на 1 кг массы тела человека. Ежедневное потребление сульфитированных продуктов питания может привести к превышению допустимой суточной дозы. Так, с одним стаканом сока в организм человека вводится примерно 1,2 мг сернистого ангидрида, 200 г мармелада, зефира или пастилы — 4 мг, 200 мл вина — 40...80 мг.

Содержание в пищевых продуктах диоксида серы менее 10 мг на 1 кг (л) не указывается на упаковке (этикетке) продукта.

Сорбиновая кислота. Она обладает главным образом фунгицид-ным действием благодаря способности ингибировать дегидроге-назы и 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 рН, поэтому она широко используется при консервировании фруктовых, овощных, яичных, мучных изделий, мясных, рыбных продуктов, маргарина, сыров, вина.

Сорбиновая кислота — вещество малотоксичное, в организме человека она легко метаболизируется с образованием уксусной и

В-оксимасляной кислот. Однако существует возможность образования D-лактона сорбиновой кислоты, обладающего канцерогенной активностью.

Бензойная кислота. Антимикробное действие бензойной кислоты (С7Н602) и ее солей — бензоатов (C7H505Na и др.) основано на способности подавлять активность ферментов. В частности, при ингибировании каталазы и пероксидазы накапливается пероксид водорода, угнетающий деятельность микробной клетки. 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.

В качестве консервантов применяют также n-оксибензойную кислоту и ее эфиры (метиловый, этиловый, n-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 и ягод как природное соединение; эфиры n-оксибензойной кислоты — в состав растительных алкалоидов и пигментов. В небольших концентрациях бензойная кислота образует с гликолом гиппуровую кислоту и полностью выделяется с мочой. В больших концентрациях возможно проявление токсических свойств бензойной кислоты. Допустимая суточная доза составляет 5 мг на 1 кг массы тела человека.

Борная кислота. Борная кислота (Н3В03) и бораты обладают способностью накапливаться в организме человека, главным образом в мозге и нервных тканях, проявляя высокую токсичность. Они снижают потребление тканями кислорода, синтез аммиака и окисление адреналина. В этой связи в нашей стране эти вещества не применяются.

Пероксид водорода. В ряде стран при консервировании молока, предназначенного для изготовления сыров, используется пероксид водорода (Н202). В готовом продукте он должен отсутствовать. Каталаза молока его расщепляет.

В нашей стране пероксид водорода применяется для обесцвечивания боенской крови. Дополнительно вносят каталазу для удаления остатков пероксида водорода. Каталаза применяется при изготовлении кореньев для различных полуфабрикатов.

Гексаметилентетрамин, или уротропин, гексалин. Действующим началом этих соединений является формальдегид (СН20). В нашей стране гексамин (C6H12N4) разрешен для консервирования икры лососевых рыб и выращивания маточных культур дрожжей. Его содержание в зернистой икре составляет 100 мг на 1 кг продукта. В готовых дрожжах содержание гексалина не допускается.

Допустимая суточная доза, установленная ВОЗ, составляет не более 0,15 мг на 1 кг массы тела человека.

За рубежом гексаметилентетрамин используется при консервировании колбасных оболочек и холодных маринадов для рыбной продукции.

Дифенил, бифенил, о-фенилфенол. Циклические соединения, труднорастворимые в воде, обладают сильными фунгицидными свойствами, препятствующими развитию плесневых и других грибов.

Вещество применяется для продления срока 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 данного консерванта разрешена.

Рассматриваемые соединения обладают средней степенью токсичности. При попадании в организм из него выводится около 60 % дифенилов.

Допустимая суточная доза согласно рекомендациям ВОЗ составляет для дифенила 0,05, для о-фенилфенола 0,2 мг на 1 кг массы тела человека. В разных странах допускается различный уровень остаточного содержания дифенилов в цитрусовых — 20... 110 мг на 1 кг массы тела человека. Рекомендуется тщательно мыть цитрусовые плоды и вымачивать их корочки, если они используются в питании.

В Российской Федерации органические кислоты (муравьиная, пропионовая, салициловая и др.) используются только для консервирования грубых кормов сельскохозяйственных животных.

Муравьиная кислота. По своей органической структуре муравьиная кислота (НСООН) относится к жирным кислотам и обладает сильным антимикробным действием. В небольших количествах муравьиная кислота встречается в растительных и животных организмах.

При больших концентрациях она оказывает токсическое действие, в пищевых продуктах обладает способностью осаждать пектины, поэтому в целом она ограниченно используется в качестве консерванта.

В нашей стране в качестве солезаменителей в диетическом питании применяются соли муравьиной кислоты — формиаты.

Для муравьиной кислоты и ее солей ДСД не должна превышать 0,5 мг на 1 кг массы тела человека.

Пропионовая кислота. Так же как и муравьиная, пропионовая кислота (С2Н5СООН) широко распространена в живой природе, являясь промежуточным звеном цикла Кребса, обеспечивающего биологическое окисление белков, жиров и углеводов.

В США пропионовая кислота применяется в качестве консерванта при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий,

предупреждая их плесневение. В ряде европейских стран она добавляется в муку.

Соли пропионовой кислоты, в частности пропионат натрия, малотоксичны. Суточная доза последнего в количестве 6 г не вызывает каких-либо отрицательных явлений, в связи с чем ОКЭПД ВОЗ она не установлена.

Салициловая кислота. Вещество традиционно используется при домашнем консервировании томатов и фруктовых компотов. В Великобритании соли салициловой кислоты — салицилаты — применяются для консервирования пива. Наиболее высокие антимикробные свойства салициловой кислоты проявляются в кислой среде.

В настоящее время установлена токсичность салициловой кислоты и ее солей, поэтому использование салициловой кислоты в России в качестве пищевой добавки запрещено.

Диэтиловый эфир пироугольной кислоты. Он может подавлять рост дрожжей, молочнокислых бактерий и в меньшей степени плесеней и в отдельных странах используется для консервирования напитков. Вещество обладает запахом фруктов. При концентрации более 150 мг вещества на 1 кг изделия ухудшаются вкусовые качества напитков и проявляются его токсические свойства.

Эфир взаимодействует с пищевыми компонентами продукта — витаминами, аминокислотами, аммиаком. В частности, реакция эфира с аммиаком приводит к образованию канцерогенного соединения — эфира этилкабаламиновой кислоты, способного проникать через плаценту материнского организма. В нашей стране рассматриваемый препарат запрещен к применению в качестве пищевой добавки.

Нитраты и нитриты натрия и калия. В качестве антимикробных средств при производстве мясных и молочных продуктов широко применяются нитраты и нитриты натрия и калия (NaN03, KN03, NaN02, KN02). При изготовлении колбасных изделий нитрит натрия добавляется не более 50 мг на 1 кг готового продукта, некоторых сортов сыров и брынзы — не более 300 мг на 1 л используемого молока. В продуктах детского питания применение этих веществ не допускается.

Нафтохиноны. Вещества применяются для стабилизации безалкогольных напитков и обеспечивают подавление роста дрожжей. Наиболее широкое распространение получили юглон (5-окси-1,4-нафтохинон) и плюмбагин (2-метил-5-окси-1,4-нафтохинон). Консервирующий эффект юглон проявляет в концентрации 0,5 мг на 1 л, плюмбагин — 1 мг на 1 л. Они малотоксичны и обладают 100-кратным порогом безопасности.

Выбор консервантов и их дозировка зависят от 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 фасованного и упакованного для длительного хранения), свежего мяса, продуктов детского и диетического питания, а также обозначаемых как «натуральные» или «свежие».

Консервантам, не разрешенным к применению в производстве в Российской Федерации, относятся: азиды, антибиотики, Е 284 борная кислота, Е 285 бура (боракс), Е 233 тиабендазол, Е 243 диэтилдикарбонат, озон, этиленоксид, пропиленоксид, салициловая кислота, тиомочевина.

Запрещенным консервантом также является Е 240 формальдегид.

Защитные газы. Они предохраняют пищевые продукты от окислительной и микробной порчи. В качестве защитных газов чаще всего используют диоксид углерода, азот, аргон, гелий и оксид азота индивидуально или в смеси. Технология хранения продуктов в атмосфере инертных газов получила название «МАР-техно-логия», т.е. «упаковка с регулируемой атмосферой» (modified — atmosphere packing — MAP).

Естественно, что защитные газы не влияют на развитие патогенных анаэробов, которые не нуждаются в кислороде.

Применение МАР-технологии предусматривает газонепроницаемые упаковочные материалы. Защитные газы могут быть использованы при бункерном хранении продуктов питания (мука, чай, пряности, крупы и т.д.).

Антиокислители (антиоксиданты). Вещества защищают пищевые продукты от прогоркания жиров, изменения цвета (потемнения), ферментативного окисления напитков (вина, пива, безалкогольной продукции).

Как и консервирующие вещества, антиоксиданты применяются для увеличения сроков хранения пищевых, главным образом жироемких, продуктов. В основе их действия лежит ингибирова-ние реакций окисления пищевых компонентов. Окисление происходит под влиянием кислорода воздуха, света, температуры, технологических факторов производства. В первую очередь окисляются липиды и их соединения, витамины и другие биологически важные нутриенты, что снижает пищевую ценность продукта. Конечные продукты окисления отрицательно влияют на органолептические свойства и могут быть токсичны для организма человека. Например, окисление липидных компонентов приводит к образованию гидропероксидов, которые, также окисляясь, дают такие токсичные соединения, как альдегиды, кетоны, отдельные жирные кислоты и многочисленные продукты их полимеризации.

Содержание гидропероксидов определяют, как правило, йодометрическим методом и выражают в пероксидных числах (ПЧ). Для ряда жиров и жиросодержащих продуктов установлены допу

стимые уровни гидропероксидов, при превышении которых продукт считается непригодным к применению.

Качество продукта лимитируется содержанием свободных жирных кислот, наличие которых свидетельствует об использовании недоброкачественного исходного сырья, поскольку их накопление происходит при превышении концентрации гидропероксидов.

Допустимая концентрация гидропероксидов (%) в различных жирах, пищевых и кормовых продуктах представлена ниже.

При окислении отдельных видов жиров (особенно содержащих ненасыщенные жирные кислоты) действие кислорода воздуха может быть направлено на непредельные, двойные связи жирных кислот, которые приводят к снижению такого показателя качества жира, как йодное число.

Для предотвращения окислительной порчи используют анти-оксиданты, которые делятся на две группы — натуральные и синтетические.

Натуральные антиокислители. К ним относят токоферолы (витамин Е), аскорбиновую кислоту (витамин С), флавоны (кверце-тин), 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. В настоящее время интенсивно изучаются другие действующие начала растительных масел и механизмы их антиоксидантного действия.

Синтетические антиокислители. Это бутилоксианизол (БОА), бутилокситолуол (БОТ) — «ионол», додецилгаллет (ДГ), санто-хин (этоксихин), дилудин, дибуг, фенозан-кислота и др.

Для пищевых продуктов применяют БОА, БОТ и ДГ, которые являются ингибиторами фенольного типа, т. е. тормозят процесс окисления посредством взаимодействия с пероксидными радикалами, либо вступают в синергическое взаимодействие с натуральными антиокислителями или фосфолипидами. В отличие от указанных антиокислителей антиоксидантная активность аскорбиновой кислоты связана с регенерацией исходных форм натуральных и синтетических антиокислителей за счет отрыва атома водорода аскорбиновой кислоты.

Действие кормовых антиокислителей (сантохин, дилудин, дибуг, фенозан-кислота) также обусловлено дезактивацией пероксидных радикалов путем отрыва атома водорода от ОН- (дибуг, фенозан) или NH-группы (сантохин). Для других антиокислителей характерны свои механизмы предотвращения окисления.

На практике антиоксиданты применяются для предотвращения окислительной порчи жироемких продуктов, поскольку при получении, переработке и хранении они в наибольшей степени подвержены окислительной деструкции.

Перечень применяемых в производстве в нашей стране антиоксидантов представлен в приложении 1. Допустимый уровень синтетических антиокислителей в пищевых продуктах, как правило, не превышает 0,02 %, в кормовых концентрация может быть увеличена в 5... 10 раз. Использование БОТ должно быть регламентировано, так как установлены его токсические и канцерогенные свойства.

За рубежом в больших количествах активно применяют антиоксиданты как синтетического, так и натурального происхождения. Антиоксидантная активность соединений зависит от природы продукта.

Особый интерес представляют препараты, например, токоферола (0,05) и синтетические смеси на его основе. Широко применяются антиокислителми фирмы Haffmann la Roche роноксан А — смесь а-токоферола, лецитина и аскорбинпальмитата (феминара). К сожалению, в нашей стране производство антиоксидантов не отвечает потребностям рынка.

Многие антиокислители не достаточно изучены, поэтому они не разрешены к применению в Российской Федерации: дилу

дин, госсипол, редуктоны, нордигидрогваяретовая кислота (креозот).

Синергисты антиокислителей. Эти вещества усиливают действие антиокислителей, но не обладают их свойствами.

Группу синергистов антиокислителей составляет относительно большое количество веществ различного происхождения, в основном кислоты и комплексообразователи.

Механизм действия синергистов-кислот связан с тем, что последние являются донорами водорода, необходимого для регенерации антиокислителей.

Если в качестве синергистов выступают комплексообразователи, то механизм их действия объясняется связыванием (переводом в неактивную форму) ионов металлов, катализирующих окисление.

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 (бланшировка, стерилизация, пастеризация, сушка, замораживание и др.).

В качестве примера можно привести действие уплотнителей на растительные ткани фруктов и овощей. В этом случае уплотнители взаимодействуют с пектинами и образуют соответствующие пектаты, укрепляя структуру растительных продуктов и препятствуя их разрушению и размягчению при консервировании.

Рассматриваемую группу пищевых добавок составляют соли кальция, магния, алюминия в виде ацетатов, карбонатов, хлоридов, цитратов, лактатов, малатов, фосфатов, сульфитов и других соединений, используемых раздельно или в различных сочетаниях.

При выборе уплотнителя следует предусматривать его физико-химические свойства, химический состав продукта, концентрацию соли в растворе для консервирования и жесткость воды. Эти факторы имеют важное значение в формировании оптимальной структуры и внешнего вида перерабатываемой продукции.

Обработку уплотнителями проводят путем погружения в его раствор или добавки уплотнителя к заливке консервов перед или во время технологического процесса.

Влагоудерживающие агенты. Вещества, предназначенные для связывания воды в свежеприготовленных продуктах питания и сохранения их структуры и текстуры при хранении. В этой связи используемые в настоящее время влагоудерживающие агенты должны обладать гигроскопичностью. Чем больше гигроскопичность, тем выше их эффективность.

Количественную оценку эффективности можно определить по показателю величины равновесной влажности, измеряемой в процентах и равной активности воды, умноженной на 100 (ERH — equilibrium relative humidity).

Влагоудерживающие агенты применяются в основном в кондитерской и хлебопекарной промышленности. Это сахароподоб-ные вещества (глицерин, сорбит, инвертный сахар и др.), гидроколлоиды (агар, альгинаты, пектины) и т.д.

Действие рассматриваемых добавок на влагоудерживающую способность пищевой системы зависит от поставленной цели, качества упаковки и условий хранения, химического состава и свойств как самого агента, так и продукта питания.

Антислеживающие агенты. Добавки, предотвращающие слеживание, комкование, игломерацию частиц порошкообразных, кристаллических или гранулированных продуктов (муки, сухого молока, сахарной пудры, поваренной соли, смеси пряностей и приправ, сухих смесей для безалкогольных напитков, других концентратов).

Слеживание и комкование приводят к ухудшению потребительских свойств продукции (иногда к полной потере качества), снижению сыпучести, созданию проблем при хранении, автоматическом дозировании и фасовании.

В качестве антислеживающих агентов применяют большую группу веществ исходя из причин слеживания и комкования: инертные органические и неорганические вещества, разделяющие агенты, твердые высокодисперсные, нерастворимые в воде добавки, поверхностно-активные вещества.

Механизм действия антислеживающих агентов основан на адсорбировании (поглощении) влаги, образовании тонких гидрофобных слоев между частицами, препятствующими увеличению площади контакта и создающими барьер для влаги, провоцирующей слеживание и комкование.

Пленкообразователи (покрытия), глазирователи (глянцеватели). Вещества, предназначенные для выполнения следующих функций: сохранения свежести, придания продукту привлекательного внешнего вида; защиты от высыхания, снижения веса, потери пищевой ценности, других потребительских свойств, а также отрицательного воздействия окружающей среды, в том числе окисления, микробиальной обсемененности и т.д.

В целом действие пленкообразователей и глазирователей направлено на увеличение срока годности продукта.

К ним относят вещества, различные по своим физико-химическим показателям: загустители и гелеобразователи, глицерин, натуральные и синтетические воски, парафин, силикаты и алюмосиликаты щелочных и щелочно-земель-ных металлов и т. д.

Технология использования добавок определяется технической документацией. Добавки наносятся на поверхность продукта путем опрыскивания, погружения или обмазывания.

К пленкообразователям, не разрешенным к применению в Российской Федерации, относятся декстраны, Е 408 гликан пекарских дрожжей.

Стабилизаторы пены. Добавки, предотвращающие оседание пены. Основные области применения — жидкие взбитые продукты, кондитерские изделия, мороженое, пиво.

Классическим стабилизатором пены является белок куриного яйца. В сущности, рассматриваемые вещества представляют собой эмульгаторы, выбор которых определяется способом получения пенных масс, химическим составом и свойствами продукта и стабилизатора (см. приложение 1).

Механизм действия основных стабилизаторов заключается в образовании на поверхности пузырьков воздуха прочной пленки, усиливающей их сопротивляемость к слипанию.

Чаще всего роль стабилизаторов пены выполняют сами пенообразователи. Для повышения пеностойкости взбитых сливок, прохладительных напитков, пива применяют гидроколлоиды. Технология использования отдельных стабилизаторов, в том числе дозы их введения определяются технической документацией на производимый продукт.

К стабилизаторам пены, не разрешенным к применению в производстве в Российской Федерации, относятся Е 408 гликан пекарских дрожжей, тамариндовая камедь.

Стабилизаторы замутнения. Добавки применяются для сохранения во взвешенном состоянии мелкодисперсных частиц замутненных жидких продуктов (соки с мякотью, шоколадное молоко, другие напитки на основе натурального сырья).

Наиболее эффективными стабилизаторами замутнения являются загустители, растительные камеди, пектины, альгинаты, каррагинаны и др.

Механизм этих добавок можно рассмотреть на примере стабилизирующего действия кислого полисахарида карбоксиметилцел-люлозы на фруктовые и овощные соки, в результате происходит нейтрализация положительного заряда поверхности замутняющих частиц отрицательно заряженными молекулами карбоксиметил-целлюлозы. Аналогичный механизм стабилизации замутнения наблюдается при использовании пектина.

Для каждого из продуктов следует индивидуально подбирать стабилизаторы и соответствующие синергисты.