Пищевые антиокислители

К пищевым антиокислителям (антиоксидантам) относятся вещества, замедляющие окисление в первую очередь ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов (функциональный класс 5). Этот класс пищевых добавок включает три подкласса с учетом их отдельных технологических функций: 1) антиокислители; 2) синергисты антиокислителей; 3) комплексообразователи.

Ряд соединений: лецитины — Е322; лактаты — Е325, Е326; Е327 и некоторые другие выполняют комплексные функции. Перечень антиокислителей, разрешенных для применения в РФ (СанПиН 2.3.2.1078—01), приведен ниже:

Аскорбиновая кислота	Е300	Додецилгаллат	Е312
Аскорбат натрия	Е301	Гваяковая смола	Е314
Аскорбат кальция	Е302	Изоаскорбиновая кислота	Е315
Аскорбат калия	ЕЗОЗ	Изоаскорбат натрия	Е316
Аскорбилпальмитат	Е304	Изоаскорбат калия	Е317
Аскорбилстеарат	Е305	Изоаскорбат кальция	Е318
Концентрат смеси токоферолов	Е306	Трет-бутилгидрохинон	Е319
Бутилгидроксианизол	Е320	Альфа-токоферол	Е307
Бутилгидрокситолулол	Е321	Гамма-токоферол синтетический	Е308
Лецитины	Е322	Аноксамер	Е323
Дельта-токоферол синтетический	Е309	Лактат натрия	Е325
Лактат калия	Е326	Пропилгаллат	Е310
Лимонная кислота	Е330	Окрилгаллат	Е311
	Этилендиаминтетраацетат кальция-натрия	Е385	Оксистеарин	Е387
	Этилендиаминтетраацетат динатрий	Е386	Глюкозооксидаза	Е1102
			Дигидрокверцетин	—
			Кверцетин	—

Использование антиокислителей дает возможность продлить срок хранения пищевого сырья, полупродуктов и готовых продуктов, защищая их от порчи, вызванной окислением кислородом воздуха.

Окисление масел и жиров — сложный процесс, идущий по радикально-цепному механизму. Начальными (первичными) продуктами окисления являются разнообразные по строению пероксиды и гидропероксиды. Они получили название первичных продуктов окисления. В результате их сложных превращений образуются вторичные продукты окисления: спирты, альдегиды, кетоны и кислоты с различной длиной углеродной цепи, а также их разнообразные производные. На скорость окисления влияют состав пищевых систем, в первую очередь — состав и строение липидной фракции, влажность, температура, наличие металлов переменной валентности, свет.

Действие большинства пищевых антиокислителей основано на их способности образовывать малоактивные радикалы, прерывая тем самым реакцию автоокисления.

Вещества, усиливающие действие антиокислителей, — синергисты — сами обычно не обладают антиокислительными свойствами. К ним относятся вещества, инактивирующие ионы тяжелых металлов с образованием комплексных соединений. В пищевых системах обычно протекает комплекс реакций, при этом синергисты могут проявлять свойства подлинных антиокислителей.

В общем виде механизм окисления жиров и действия антиокислителей может быть представлен следующим образом: свободный радикал R', образовавшийся из жирной кислоты или ее ацила, под влиянием ряда факторов, взаимодействуя с кислородом, образует пероксид-радикал

R' + O₂ → ROO'

способный к взаимодействию с другой ненасыщенной жирной кислотой или ее ацилом R—H; при этом образуется новый свободный радикал и гидропероксид

ROO' + RH → ROOH + R'

Медленно протекающие на начальном этапе реакции по мере накопления гидропероксидов и их распада с образованием новых радикалов резко ускоряются:

2ROOH → ROO' + RO' + H₂O

Введение антиоксиданта (АН) приводит к образованию новых радикалов А', отличающихся значительно большей стабильностью, чем радикалы R', что приводит к замедлению реакции, а в конечном итоге, при определенных условиях, к ее резкому торможению:

АН + R' → A' +RH

АН + ROO' → ROOH + А'

А' + R' → AR

Механизм действия конкретного антиокислителя представлен на рис. 9.12.

Рис. 9.12. Механизм действия антиокислителя:
1 — антиоксидант; 2,4 — фрагмент свободного радикала жирной кислоты, 3,5 — малоактивные радикалы, прерывающие цель окисления

Синергисты SH₂ обладают способностью восстанавливать радикалы А', не реагируя с радикалами ROO'

SH₂ + 2А → S + 2АН

Из природных антиокислителей необходимо, в первую очередь, отметить токоферолы (Е306—Е309), которые присутствуют в ряде растительных масел.

Токоферолы в виде смеси изомеров содержатся в растительных жирах (500—100 мг%): масле пшеничных зародышей, кукурузном, подсолнечном и других; в животных жирах их содержание невысоко. Из смеси токоферолов наибольшую E -витаминную и наименьшую анти-оксидантную активность проявляет α -токоферол, γ -токоферол — наоборот.

Токоферолы хорошо растворимы в маслах, устойчивы к действию высоких температур, их потери при технологической обработке не велики. Они являются важнейшими природными антиоксидантами.

Аскорбиновая кислота ЕЗОО, ее натриевая Е301, кальциевая Е302 и калиевая ЕЗОЗ соли применяются в качестве антиокислителей и синергистов при производстве различных пищевых продуктов.

Аскорбиновая кислота применяется для предотвращения окислительной порчи жировых продуктов, в частности маргарина, топленых жиров, действуя не непосредственно как антиоксидант, а, являясь в первую очередь синергистом, — восстанавливая фенольные соединения и связывая металлы.

Введение водорастворимых аскорбиновой кислоты и ее солей в жировые и другие пищевые продукты повышает, кроме того, их пищевую ценность.

Производные аскорбиновой кислоты — аскорбилпальмитат Е304 и аскорбилстеарат ЕЗОЗ — жирорастворимые антиоксиданты с С-витаминной активностью.

Эфиры аскорбиновой кислоты и высокомолекулярных жирных кислот эффективны при совместном использовании с лецитинами, токоферолами. Не влияют на вкус, запах и цвет пищевых продуктов.

Изоаскорбиновая (эриторбовая) кислота Е315 и ее натриевая, калиевая и кальциевая соли (Е316, Е317, ЕЗ18) имеют более ограниченное применение, чем аскорбиновая кислота и ее производные. Не обладают витаминной активностью. Эриторбовая кислота и ее соли применяются в мясных продуктах из измельченного мяса, ветчинных изделиях, консервах. Максимальный уровень содержания в этих продуктах 500 мг в кг; в рыбных пресервах и консервах— 1500 мг/кг в пересчете на кислоту.

Производные галловой кислоты: пропилгаллат Е310, октилгаллат ЕЗ 11, додецилгаллат Е312.

Пропилгаллат — белый или светло-кремовый мелкокристаллический порошок без запаха, горьковатый на вкус. В присутствии ионов железа цвет меняется на сине-фиолетовый, окраска устраняется добавлением лимонной кислоты. Плохо растворим в жирах. Октил- и додецилгаллаты — кристаллические вещества с горьким вкусом, растворимы в жирах и маслах, нерастворимы в воде. Производные галловой кислоты — хорошие анти-оксиданты. Основные синергисты— лецитин и лимонная кислота.

Галлаты применяются при производстве растительных и животных масел (используемых в приготовлении пищевых продуктов с применением высоких температур), кулинарных жиров, лярда, животного и рыбьего жиров, сухого молока, сухих смесей для тортов и кексов, сухих завтраков на зерновой основе, бульонных кубиков.

Гваяковая смола (Е314) — нерастворимая в воде смесь альфа-, бета-гваяковых кислот. Выделяется из произрастающего в тропиках дерева Guajacum offinales L или Guajacum sanctum L. Применяется для стабилизации животных жиров.

Широкое применение в качестве антиоксидантов нашли производные фенолов: трет-бутилгидрохинон; бутилгидроксианизол; бутилгид-рокситолуол.

трет-Бутилгидрохинон(ТБГХ; TBHQ; 2-третбутил-1,4 диоксибензол) Е319. Бесцветное кристаллическое вещество, хороший антиоксидант, применяется для стабилизации растительных жиров, топленого масла, кулинарных жиров.

Бутилгидроксианизол (БОА; ВНА) Е320. Состоит из смеси двух изомеров: 2- и З-третбутил-4-гидроксианизолов. Один из наиболее часто применяемых антиоксидантов. Устойчив к высоким температурам, не растворим в воде. Применяется для стабилизации масел и жиров, топленых жиров, шпика соленого, сухого молока, смесей для кексов, концентратов супов. Активность возрастает в присутствии производных галловой кислоты, лимонной кислоты, аскорбиновой кислоты.

Бутилгидрокситолуол (ионол; ВНТ; БОТ) Е321 один из наиболее распространенных синтетических антиокислителей. Он применяется для стабилизации растительных масел, топленого жира, кулинарных жиров. Ионол термостабилен и не разрушается при выпечке изделий, обработке конфетных масс.

Использование производных фенолов в производстве жиров позволяет значительно повысить их стойкость. Так, внесение бутилгидроксианизола в количестве 0,01% от массы лярда повышает его стойкость в 5—13 раз, внесение ионола в кулинарный жир повышает его стойкость в 10—12 раз. Производные фенолов вносятся в пищевые продукты исключительно в малых количествах, их эффективность тем больше, чем длинней индукционный период окисления. В то же время следует помнить, что все они задерживают процесс окисления жиров только ограниченное время.

Аноксомер Е323. Применяется для стабилизации топленого и растительных масел, кулинарных жиров. Термостабилен. Разрешен для применения в России.

Лецитины Е322. Антиокислители, эмульгаторы. Их строение и свойства были подробно рассмотрены ранее. Лецитины являются антиоксидантами и синергистами окисления масел и жиров.

Лактат натрия Е325 — синергист антиокислителя, влагоудерживающий агент; лактат калия Е326 — синергист антиокислителя, регулятор кислотности. Лактаты применяются в кондитерском производстве, при производстве мороженого.

Этилендиаминтетраацетат кальция-натрия Е385 — антиокислитель, консервант, комплексообразователь и Этилендиаминтетраацетат динатрий (трилон) Е386 — антиокислитель, консервант, синергист, комплексообразователь.

Соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) — это хорошие комплексообразователи, способные создавать стабильные комплексы с металлами, что позволяет использовать их для связывания следовых количеств металлов. Предупреждают окисление аскорбиновой кислоты в соках, потемнение картофеля, применяются для осветления вина. Стабильность комплексов ионов металлов с ЭДТА можно представить в виде следующего ряда:

Na⁺ < Са⁺⁺ < Fe⁺⁺< Co⁺⁺< Zn⁺⁺< Cu⁺⁺< Pb⁺⁺ < Fe⁺⁺⁺

Кверцетин, дигидрокверцетин — производные флавонов, получают из коры дуба, лиственницы и из некоторых других растений. Обладают сильными антиокислительными свойствами, которые усиливаются в присутствии лимонной и аскорбиновой кислот. Применяются при изготовлении специальных жиросодержащих продуктов, для пропитки упаковочных материалов.

Лимонная кислота ЕЗЗО и ее соли — цитраты натрия Е331 (одно-, двух- и трехзамещенные), калия Е332 (двух- и трехзамещенный), кальция ЕЗЗЗ являются регуляторами кислотности, стабилизаторами и комплексообразователями.

Действие лимонной кислоты и ее солей основано на их способности связывать металлы с образованием хелатных соединений. Лимонная кислота обладает приятным, мягким вкусом; применяется в производстве плавленых сыров, кондитерских изделий, майонезов, маргаринов, рыбных консервов.

Винная кислота Е334 — синергист антиокислителей, комплексообразователь, соли винной кислоты — тартраты Е335, Е336, Е337 — комп-лексообразователи.

Глюкозооксидаза Е1102 — ферментный препарат, применяемый в качестве антиоксиданта.

Антиокислительные свойства проявляют также некоторые пряности и их экстракты: анис, кардамон, кориандр, укроп, фенхель, имбирь, красный перец. Некоторые из них повышают стойкость жиров в два, три раза.