Классификация пищевых добавок

 

В пищевой промышленности применяется большая группа веществ, объединяемая общим термином “пищевые добавки”.

Введение пищевых добавок в пищевые продукты по своему технологическому предназначению может быть направлено на:

- улучшение качества пищевого продукта;

- сохранение качества продукта в процессе его хранения;

- ускорение сроков изготовления пищевых продуктов.

В соответствие с технологическим предназначением пищевые добавки в свою очередь могут быть сгруппированы следующим образом:

1.Пищевые добавки, обеспечивающие необходимый внешний вид и органолептические свойства продукта, а также улучшающие его качества:

а) красители

б) ароматизаторы

в) улучшители консистенции

г) вкусовые вещества

2.Пищевые добавки, предотвращающие микробную и/или окислительную порчу продуктов:

а) антимикробные добавки

- химические

- биологические

б) антиокислители

3.Пищевые добавки, необходимые в технологическом процессе производства пищевых продуктов:

а) технологические добавки

б) ускорители технологического процесса.

К наиболее важным из них относят пищевые красители, подслащивающие вещества, консерванты, пищевые антиокислители, эмульгаторы, загустители, желе- и студнеобразователи.

 

 

ПИЩЕВЫЕ КРАСИТЕЛИ

Потребители давно привыкли к определенному цвету пищевых продуктов, связывая с ним качество. Однако следует отметить, что в ходе технологического процесса сырье и продукты зачастую изменяют свою привычную, первоначальную окраску, а в ряде случаев приобретают даже неприятный вид, что делает такие продукты малопривлекательными для потребителя, а иногда даже отталкивающими.

Среди веществ, определяющих внешний вид пищевых продуктов, одно из важнейших мест принадлежит красителям.

Пищевые красители – класс пищевых добавок, которые усиливают и/или восстанавливают цвет продукта, то есть определяют конечный внешний цвет пищевого продукта.

Для подкрашивания пищевых продуктов применяют как натуральные, природные, естественные красители, так и синтетические – вещества органической или неорганической природы.

Естественные или натуральные красители – вещества, которые, как правило, представляют собой смесь каротиноидов, антоцианов, флавоноидов, хлорофилла и других натуральных компонентов растений, наделенных пигментами.

Однако не только растительные организмы являются источником красящих веществ. У нас в стране не так давно разрешен красный краситель, выделенный из криля и представляющий собой смесь каротиноидов. Этот краситель предназначен для окраски рыбных изделий и искусственной икры.

Синтетические красители – вещества, которые, как правило, являются азосоединениями, нитросоединениями, дифенилметановыми соединениями, хинонами, хинолинами, пиразолонами и т.д. и т.п.

Все натуральные красители могут применяться для окрашивания пищевых продуктов. В «Санитарных правилах по применению пищевых добавок» отмечено, что использование натуральных красителей регламентируется только технологическими инструкциями.

Среди синтетических красителей практически нет безвредных веществ. И хотя они не отличаются острой токсичностью, многие из них являются канцерогенами, мутагенами или аллергенами.

В некоторых странах применяется большое количество синтетических красителей. В России и странах СНГ разрешено использование только двух синтетических красителей – индигокармина и тартразина.

В нашей стране применение синтетических красителей для подкрашивания продуктов питания ограничивается как сокращением числа используемых синтетических красителей, так и путем расширения ассортимента безвредных во всех отношениях натуральных красителей или даже полного отказа от подкрашивания продуктов питания.

В биотехнологиях пищевые красители наиболее широко применяются при производстве кондитерских изделий, напитков, маргарина, некоторых видов консервов и т.д.

 

Кармин - природный красный краситель, производное антрахинона:

 

Алканнин - производное 1,4-нафтахинона. Природный краситель. Придает красно-бордовую окраску.

 

 

Энокраситель - получают из выжимок красных сортов винограда и ягод бузины в виде жидкости интенсивно красного цвета. В ее состав входит смесь соединений, в том числе антоцианов и катехинов. Окраска продукта энокрасителем зависит от рН среды. Красная окраска в подкисленных объектах, в нейтральных и слабощелочных средах энокраситель придает продукту синий оттенок. Поэтому энокраситель в кондитерской промышленности используют одновременно с органическими кислотами для создания необходимой рН среды.

Сахарный колер (карамель) - темно-окрашенный продукт карамелизации сахара. Его водные растворы представляют собой приятно пахнущую темнокоричневую жидкость. Применяют для окраски напитков, кондитерских изделий, в кулинарии.

b-каротин - растительный красножелтый пигмент. Обеспечивает окраску ряда жиров, овощей и фруктов, личного желтка. Помимо красящих свойств, обладает провитаминными свойствами, т.к. распадаясь в живом организме превращается в витамин А. Он устойчив к действию рН среды, но легко окисляется под действием света, кислорода воздуха, других окислителей.

 

Куркума - желтый природный краситель, используют в виде спиртового раствора, т.к. куркума плохо растворяется в воде.

 

 

Индигокармин (динатриевая соль индигодисульфокислоты) - синтетический краситель. При растворении в воде дает растворы интенсивного синего цвета. Применяют в кондитерской промышленности и при производстве сахара-рафинада.

Тартразин желтый (динатривая соль азокрасителя) - синтетический краситель, хорошо растворим в воде, образует растворы оранжево-желтого цвета. Используют в кондитерской промышленности при производстве напитков.

 

 

ПОДСЛАЩИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

 

В пищевой промышленности с давних пор применяются вещества, обладающие сладким вкусом - подслащивающие вещества. В последнее время с учетом требований науки о питании, расширения производства низкокалорийных продуктов, а также продуктов для людей, страдающих рядом заболеваний, в первую очередь больных диабетом, расширяется выпуск заменителей сахарозы как природного происхождения, так и синтетических.

Мед - природный подсластитель. Он содержит 75% моно- и дисахаридов, в том числе около 40% фруктозы, 35% глюкозы и 2% сахарозы, крахмала - 5,5%. Мед используют в кондитерской и хлебопекарной промышленности, при изготовлении напитков.

Солодовый экстракт - водная вытяжка из ячменного солода - представляет собой смесь из моно- и олигосахаридов (глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза), белков, минеральных веществ, ферментов. Содержание сахарозы достигает 5%. Используют в кондитерской промышленности, при изготовлении продуктов для детского питания и кваса.

Лактоза (молочный сахар) - используют в детском питании и для производства специальных кондитерских изделий.

 

Сорбит - сладость по отношению к сахарозе составляет 0,6. Практически полностью усваивается организмом.

 

HOН₂C-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН₂ОН

 

Ксилит - сладость по сравнению с сахарозой составляет 0,85. Также хорошо усваивается организмом.

 

HOН₂C-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН₂ОН

 

Сахарин - синтетическое вещество. Температура плавления 228-229^OС. Слаще сахарозы в 300-550 раз. Организмом почти не усваивается. Используется при производстве пищевых продуктов для больных диабетом, диетических сыров, напитков.

 

Цикламаты - соединения с приятным сладким вкусом, без привкуса горечи, стабильные при варке, выпечке, хорошо растворимы в воде. Сладость в 30 раз

выше, чем у сахарозы. Применяются в кондитерской промышленности и при производстве напитков.

 

Аспартам - дипептид, в его состав входят остатки аспарагиновой и фенилаланиновой кислот:

 

В процессе получения пищевых продуктов, в присутствии влаги и при повышенной температуре, аспартам частично превращается в дикетопиперазин. Он удобен для подслащивания пищевых продуктов (например, кремов, мороженого), которые не требуют тепловой обработки, а также продуктов лечебного назначения. В продуктах, которые подвергаются тепловой обработке, длительному хранению, его применение нецелесообразно из-за снижения степени сладости готового продукта.

Сукралоза - 4,1`,6`-трихлоргалактосахароза. Слаще сахара в 600 раз.

 

Сукралоза стабильна в слабокислой среде (рН 4-7), в более кислой среде молекула сукралозы распадается на две моносахаридные составляющие: 1,6-дихлорфруктозу и 4-хлоргалактозу, имеющие нейтральный вкус. Сукралоза совместима с другими продуктами и добавками, стабильна при высокой температуре, ее можно применять в процессах пастеризации, стерилизации, обработки при сверхвысокой температуре, выпечки, сушки распылением. Она может быть использована в производстве безалкогольных и алкогольных напитков, молочных десертов, консервов, печенья, выпечки, соусов и майонезов. Рекомендуемая дневная норма потребления сукралозы составляет до 15 мг на 1 кг массы тела человека.

 

КОНСЕРВАНТЫ

 

Химические консерванты - это вещества, введением которых в продукты удается замедлить или предотвратить развитие микрофлоры: бактерий, плесени, дрожжей и других микроорганизмов, а следовательно, продлить сохранность продуктов питания. Консерванты должны быть безвредными, не изменять вкусовых и прочих свойств пищевых продуктов. В качестве консервантов в настоящее время в основном используют некоторые органические кислоты и их соли (см. таблицу).

 

Таблица

Пищевые консерванты

 

N п/п	Наименование консерванта	Формула	Зависимость от pH среды	Область применения
	Муравьиная кислота   Уксусная кислота     Пропионовая кислота   Пропионат натрия   Пропионат кальция     Сорбиновая кислота   Сорбат натрия   Сорбат калия   Сорбат кальция     Бензойная кислота   Бензоат натрия   Бензоат калия   Лимонная кислота	HCOOH     CH3COOH   C2H5COOH     C2H5COONa     (C2H5COO)2Ca   CH3-(CH=CH)2-COOH     CH3-(CH=CH)2-COONa   CH3-(CH=CH)2-COOK   (CH3-(CH=CH)2-COO)2Ca   C6H5-COOH     C6H5-COONa   C6H5-COOK   COOH ½ HOOC-CH2-C-CH2-COOH ½ OH	сильная     слабая   зависит от pHсреды   слабая     слабая   слабая     слабая   слабая   слабая   сильная     слабая     слабая     слабая	консервирование мяса, овощей   консервирование овощей и фруктов, маринады     в производстве сыров   предупреждение плесневения хлеба, печенья, шоколадных изделий, плавленых сыров     консервирование мясных и рыбных изделий, маргарина, сыра, печенья, яичного желтка, фруктовых соков, сиропов   изготовление плодово-ягодных изделий в производстве рыбных консервов, маогарина, напитков     производство маргаринов

 

 

ПИЩЕВЫЕ АНТИОКИСЛИТЕЛИ

 

Вещества, которые замедляют окисление ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов, называются антиокислителями (антиоксидантами). Пищевые антиокислители бывают как природного, так и синтетического происхождения. Некоторые из наиболее распространенных антиокислителей приведены ниже.

3-трет.бутил-4-гидроксианизол Область применения – топленые, кулинарные и кондитерские жиры.

HO OCH3     H3C C CH3   CH3

 

 

3,5-дитрет.бутил-4-гидрокситолуол Область применения – топленые, кулинарные и кондитерские жиры.

 

a-токоферрол Область применения – пищевые продукты на основе жиров.

 

 

 

L-аскорбиновая кислота Область применения – молочные пищевые продукты.

 

Пропиловый эфир галловой кислоты (пропилгаллат) Область применения – молочные пищевые продукты.

 

2,3-диметил-бис-[3,4-дигидроксибензил]бутан (нордигидрогваяретовая кислота) Область применения – природные пищевые жиры, некоторые витамины, молоко, кондитерские изделия.

 

АРОМАТИЗАТОРЫ

 

Ароматизаторы – вещества, добавляемые в пищевые продукты с целью восстановления их вкуса и аромата (например, утраченных в процессе переработки), стабилизации и усиления натурального вкуса и аромата продуктов, а также придания вкусового разнообразия однотипным продуктам (например, мороженое, прохладительные напитки).

В качестве ароматизаторов также могут быть использованы экстракты из растений и животных, эфирные масла растительного происхождения, натуральные настои, плодово-ягодные соки, сиропы, пряности, а также ароматические пищевые эссенции или отдельные душистые вещества.

В формировании вкуса и аромата каждого продукта принимает участие большое количество гармонирующих друг с другом ароматических соединений. Одно или несколько из них определяют основной аромат, а остальные – его нюансы.

Состав вкусоароматической добавки постоянен. Его определяет специалист по запахам (флаворист), но существуют разные версии ароматизаторов, в которых подчеркивается тот или иной тон и подбирается разное их сочетание.

Пищевой ароматизатор – это 30-50, а иногда и более согласованных компонентов. Этими компонентами могут быть как натуральные или идентичные натуральным, так и искусственные ароматические вещества.

Натуральные ароматизаторы извлекаются из сырья растительного или животного происхождения. По различным причинам производство пищевых продуктов с использованием только натуральных ароматизаторов невозможно.

Идентичные натуральным ароматизаторы (означает «такие же, как природные») получают в лаборатории, но по своему химическому строению они соответствуют природным. Такой ароматизатор, кстати, может быть даже безвреднее ароматизатора полученного из природного сырья.

Искусственные ароматизаторы содержат, по меньшей мере, одно искусственное вещество, которого в природе не существует. По своей химической структуре синтетические душистые вещества могут быть различной природы: спирты, альдегиды, сложные эфиры органических кислот.

Все ароматизаторы можно условно разделить на острые (пряные) и сладкие. Первые придают продукту вкус и запах овощей, специй, трав, дыма, мяса, рыбы, грибов и т.п. Типичные же сладкие ароматизаторы – все виды фруктовых, ванильные, шоколадные, кофейные.

Ароматизаторы выпускают в виде жидкостей и порошков. Исторически сложилось так, что жидкие ароматизаторы называют пищевыми ароматическими эссенциями (хотя термин «эссенция» в общепринятом смысле этого слова означает только вытяжку легколетучих ароматических веществ из растительного сырья).

Ароматизация практически не усложняет процесс производства. Ароматизатор можно вводить в продукт неразбавленным (например, порошок экстракта специй) или в виде концентрированного раствора (суспензии) в подходящем растворителе (растворителем может быть вода, масло, спирт или часть самого ароматизируемого продукта), на некоторые пищевые продукты можно проводить прямое напыление разбавленного раствора ароматизатора.

Момент внесения ароматизатора в конкретный продукт определяют исходя из технологии производства.

Выбор ароматизатора для конкретного пищевого продукта определяется физико-химическими свойствами и технологией производства продукта.

Дозировка ароматизаторов в производстве пищевых продуктов зависит от требуемой интенсивности вкуса и аромата тех или иных изделий, от органолептических свойств продуктов и технологии их производства.

Однако, важно помнить, что в полной мере оценить влияние ароматизатора на органолептические свойства изделия можно только по результатам дегустации готового продукта.

Следует также отметить, что ароматизаторы, разрешенные для ароматизации одних видов пищевых продуктов, использовать для ароматизации других видов пищевых продуктов не допускается без соответствующего разрешения.

Необходимо также учитывать токсикологическую специфику пищевых ароматизаторов, так как возможно, что соединения входящие в ароматическую композицию физиологически небезразличны для организма, действуют на обменные процессы (поскольку биологически активны даже в очень малых концентрациях), обладают токсическим действием (а некоторые, может быть, являются даже прямыми ядами).

С медицинской точки зрения необходимо по возможности максимально ограничить использование синтетических душистых веществ (это должно в первую очередь относиться к пищевым продуктам и напиткам, предназначенным для детей, а также для больных людей, так как именно эти контингенты чувствительны к действию ксенобиотиков) и расширять производство и применение натуральных соков, настоев и эфирных масел.

В нашей стране Санитарными Правилами регламентируется перечень продуктов, которые разрешается ароматизировать пищевыми эссенциями или непосредственно синтетическими душистыми веществами.

В таблице, приведенной ниже, рассмотрены некоторые из пищевых ароматизаторов и области их применения.

За рубежом используется значительно большее количество ароматизаторов, чем в нашей стране.

 

 

Таблица

Некоторые пищевые ароматизаторы.

 

N п/п	Название	Химическая формула	Область применения
	этилформиат   этилацетат   этилбутират   бензальдегид   цитраль     лимонное масло (лимонен)   ванилин	H-COO-C2H5   CH3-COO-C2H5   C3H7-COO-C2H5   C6H5-COH   CH3-C=CH-CH2-C=CH-COH ½ ½   HO COH   H3C-O       H3C C=CH2 ½ CH3   CH3 CH3	для приготовления ромовой, малиновой, смородиновой эссенции   для приготовления яблочной, грушевой, земляничной и др. эссенций   для приготовления ананасной, банановой, земляничной и др. эссенций   для приготовления теста, конфет, кремов, ликеров и т.д.     для приготовления теста, конфет, кремов, ликеров и т.д.   кондитерская и парфюмерная промышленность     в производстве кондитерских изделий, безалкогольных напитков

УЛУЧШИТЕЛИ КОНСИСТЕНЦИИ

При производстве некоторых пищевых продуктов по технологическим соображениям широко используют улучшители консистенции – вещества:

- поддерживающие реологические свойства (или заданную консистенцию) продукта;

- изменяющие реологические свойства пищевого продукта, или консистенцию.

Улучшители консистенции применяются преимущественно в производстве продуктов, имеющих неустойчивую консистенцию и гомогенную структуру.

В качестве улучшителей консистенции используют как натуральные вещества (растительного, микробного или грибкового происхождения), так и вещества химической природы (она также разнообразна).

Ассортимент веществ, улучшающих консистенцию, достаточно широк.

К этой группе пищевых добавок могут быть отнесены:

- загустители;

- разрыхлители;

- стабилизаторы физического состояния;

- эмульгаторы;

- желе- и студнеобразователи.

Действие загустителей направлено на повышение вязкости пищевых продуктов.

Разрыхлители несут нагрузку прямо противоположную действию загустителей. Они представляют собой вещества, или сочетание веществ, которые освобождают газ и увеличивают, таким образом, объем теста.

Эмульгаторы и стабилизаторы физического состояния в определенной степени выполняют одну и ту же задачу – образуют и поддерживают однородную смесь двух или более несмешиваемых веществ в пищевом продукте или готовой пище, хотя есть и отличия. Так, например, одна из задач выполняемых стабилизаторами физического состояния (группа водоудерживающих веществ) - предохранять пищевой продукт от высыхания путем нейтрализации влияния атмосферного воздуха с низкой влажностью.

Задача желе- и студнеобразователей - текстурировать пищу путем образования или геля или студня.

 

 

ЭМУЛЬГАТОРЫ

 

В качестве эмульгаторов применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ). К ним относятся группы веществ, которые снижают поверхностное натяжение. Это позволяет их использовать для создания многих видов пищевых продуктов (кремов, майонезов, йогуртов и т.д.). Основные пищевые ПАВ-это производные одноатомных и многоатомных жиров, моно- и дисахаридов. Рассмотрим основные группы пищевых ПАВ, применяющихся в промышленности.

Моно-, диацилглицериды (моно-, диглицериды) и их производные получают гидролизом ацилглицеридов или этерификацией глицерина высокомолекулярными жирными кислотами; к ним может быть отнесен и эмульгатор Т - 1:

 

CH₂-O-CO-R CH₂-O-CO-R

½ ½

CH-OH CH-O-CO-R₁

½ ½

CH₂-OH CH₂-OH

 

1-моноглицерид 1,2-диглицерид

 

Применение моно- и диглицеридов в хлебопечении улучшает качество хлеба, замедляет процесс черствения, в макаронной промышленности позволяет механизировать процесс, повышает качество, в маргарине повышает пластические свойства.

Нашли применение и производные моноглицеридов, этерифицированные карбоновыми кислотами:

 

CH₂-O-CO-R₁

½

CH-OH

½

CH₂-O-CO-CH-CH₂-COOH

½

OH

 

эфир моноглицерида и яблочной кислоты

 

Например, эфир моноглицерида и яблочной кислоты используют в хлебопечении, кондитерской и сахарной промышленности, в производстве мороженого.

Фосфолипиды как природного, так и синтетического происхождения применяют в хлебопекарной, кондитерской, маргариновой отрасли промышленности.

Природные фосфолипиды (фосфатиды, фосфатидный концентрат) получают из растительных масел при их гидратации. Их применяют при производстве хлеба, мучных кондитерских изделий, шоколада, напитков, мороженого.

Синтетические фосфолипиды, применяемые в пищевой промышленности, по своему составу отличаются от природных отсутствием в их молекулах азотистых оснований, они представляют собой сложную смесь аммониевых или натриевых солей различных фосфатидных кислот с триглицеридами.

Их применение в шоколадном производстве позволяет экономить масло-какао, в маргариновой - получать низкожирные маргарины с содержанием жировой фазы 40-50 %. В производстве маргарина применяют эмульгатор Т-Ф - смесь эмульгатора Т-1 и фосфатидных концентратов (3:1).

 

 

 

 

Эфиры полиглицерина - соединения, представляющие собой сложные эфиры жирных кислот с полиглицерином. Кроме того, эти продукты содержат свободные полиглицерины, некоторое количество моно-, ди-, и триглицеридов. Применяют в хлебопекарной, кондитерской и маргариновой отраслях промышленности.

Эфиры сахарозы по составу представляют собой сложные эфиры природных кислот с сахарозой. Спектр применения этих соединений очень широкий -кондитерские изделия, хлебопечение, производство мороженого.

Эфиры сорбита - это соединения, представляющие собой сложные эфиры шестиатомного спирта сорбита и природных кислот.

Производные карбоновых кислот и высших жирных спиртов (R - остаток спирта)

К ним относятся производные янтарной кислоты – сукцинаты:

 

HOOC-CH₂-CH₂-CO-OR

 

К ним относятся производные винной кислоты – тартраты:

 

HOOC-CH(OH)-CH(OH)-CO-OR

 

К ним относятся производные лимонной кислоты – цитраты:

 

HOOC-CH₂-(HO)C(COOH)-CH₂-CO-OR

 

Они нашли применение почти во всех отраслях пищевой промышленности.

Производные гидроксикарбоновых кислот с высшими жирными кислотами.

К ним относятся производные молочной кислоты: стероилмолочная кислота и ее соли - натрийстелат и кальцийстелат.

 

 

CH₃

½

C₁₇H₃₅-CO-O-CH-COOH

стероилмолочная кислота

 

CH₃

½

C₁₇H₃₅-CO-O-CH-COONa

натрийстелат

 

CH₃

½

(C₁₇H₃₅-CO-O-CH-COO)₂Ca

кальцийстелат