1. Пищевые красители

Основной группой веществ, определяющих внешний вид продуктов, являются пищевые красители и цветокорректирующие вещества. Пищевые красители классифицируются как химические синтетические вещества или природные соединения, которые придают цвет продукту или усиливают его.

В современных технологиях переработки пищевого сырья используются различные виды тепловой обработки: кипячение, стерилизация, действие высоких температур и др. Часто продукты изменяют первоначальную окраску, делаются менее привлекательными. Изменение цвета связано с превращением хлорофиллов в феофитин и флавоноидов типа антоциана в результате изменения рН среды или образования комплексов с металлами.

В настоящее время в России для применения в пищевых продуктах разрешено 60 натуральных и синтетических красителей, включая и добавки комбинированного действия, например танины пищевые E181, которые являются также эмульгаторами и стабилизаторами. При использовании пищевых красителей их следует применять в количествах, не превышающих необходимого уровня для достижения поставленной цели, но не выше предельно допустимой концентрации (ПДК).

Не допускается использование красителей в питьевой и минеральной воде в бутылках, молоке, неароматизированных кисломолочных продуктах, муке, крупах, крахмале, сахаре, томатной пасте и соусах на томатной основе, птице и продуктах из нее.

1.1. Натуральные красители

Натуральные красители — естественные компоненты продуктов или биологических объектов, которые не употребляются обычно в качестве продуктов питания или их составной части.

Натуральные красители часто выделяют из природных источников в виде смеси соединений, различных по химической природе. Среди натуральных красителей более распространены каротиноиды (E160а—g), антоцианы (E163i—iii), хлорофиллы (E140—141i—ii). Они, как правило, не обладают токсичностью, некоторые имеют биологическую активность. Сырьем для получения натуральных пищевых красителей служат различные части растений, отходы их переработки, некоторые получают химическим и микробиологическим путем. Природные красители чувствительны к действию кислорода воздуха, кислот и щелочей, температуры, подвергаются микробиологической порче.

Каротиноиды. К каротиноидам относят углеводороды изопреноидного ряда С₄₀Н₅₆ и их кислородсодержащие производные — растительные красно-желтые пигменты, обеспечивающие окраску некоторых овощей, фруктов, жиров, яичного желтка и т.д. Они нерастворимы в воде, хорошо растворимы в жирах и органических растворителях. Состав каротиноидов определяется характером сырьевого источника, из которого он выделяется экстракцией.

β-Каротин (E160аi) (рис. 1) применяют для окрашивания и витаминизации маргарина, майонеза, кондитерских, хлебобулочных изделий, безалкогольных напитков. β-Каротин — не только краситель, но и провитамин А, антиоксидант, эффективное профилактическое средство против онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, защищает от воздействия радиации.

Рис. 1. Строение β-каротина

Антрахиноновые красители содержат в качестве основной хромофорной группы гидроксихинон, обладающий стабильной окраской.

Рис. 2. Гидроксихинон

К природным пигментам этой группы относятся ализарин, кармин, алканин, кермес.

Кармин. Красный краситель (E120), производное тетраоксиантрахинона. Кармины (основной компонент — карминовая кислота) представляют собой комплексные соли карминовой кислоты с ионами металлов. Кармины получают экстракцией из кошенили — высушенных и растертых насекомых, обитающих на кактусах, которые произрастают в Южной Америке и Африке, они содержат до 3% красителя. Карминовая кислота растворима в горячей воде, умеренно — в этаноле. Краситель стабилен к нагреванию, действию кислорода воздуха и свету. Он применяется в кондитерской, безалкогольной, ликероводочной промышленности. В последнее время кармин в больших количествах получают синтетическим путем. ДСД составляет 5 мг на 1 кг массы тела человека.

Алканин (алканет). Красно-бордовый краситель (E103), производное 1,4-нафтохинона. Известен как краситель еще с древних времен. Получают из корней растения Alkanna, растущего в Европе. Он не нашел широкого применения для окраски жиров, так как обладает недостаточной стабильностью и нехарактерной красно-бордовой окраской.

Куркумины. Желтый природный краситель (E100i—ii). Получают из многолетних травянистых растений семейства имбирных — Curcuma longa, произрастающих в Азии, Африке и Северной Австралии. Относится к группе халконовых и оксикетоновых красителей. Строение куркуминов представлено на рис. 3.

Рис .2.3. Строение куркуминов

К этой группе относятся куркумин и турмерик (E100ii) — порошок корневища куркумы. Куркумин не растворяется в воде и используется в пищевой промышленности в виде спиртового раствора. Применяется в кондитерской, ликероводочной и пищеконцентратной промышленности. ДСД для куркумина — 2,5 мг, для турмерика — 0,1 мг на 1 кг массы тела человека.

Антоциановые красители. Антоцианы (E163i) относятся к важной группе водорастворимых природных пищевых красителей. Это фенольные соединения, являющиеся моно- и дигликозидами. При гидролизе они распадаются на углеводы (галактоза, глюкоза, рамноза и др.) и агликоны, представленные антоцианидами (пеларгонидин, цианидин, дельфинидин и др.). Характер окраски природных антоцианов зависит от многих факторов: строения, рН среды, образования комплексов с металлами, способности адсорбироваться на полисахаридах, температуры, света.

Наиболее устойчивую красную окраску антоцианы имеют в кислой среде при рН 1,5—2,0; при рН 3,4—5,0 окраска становится красно-пурпурной или пурпурной. В щелочной среде происходит изменение окраски, при рН 6,7—8,0 она становится синей, сине-зеленой, а при рН 9 — зеленой, которая при повышении рН до 10 меняется на желтую окраску. Окраска этих красителей меняется и при образовании комплексов с различными металлами: соли магния и кальция имеют синюю окраску, калия — красно-пурпурную. Увеличение метальных групп в молекуле антоцианов изменяет окраску в сторону красных оттенков. Представителями этой группы красителей являются собственно антоцианы, энокраситель и экстракт из черной смородины.

Энокраситель (E163ii) получают из выжимок темных сортов винограда в виде жидкости интенсивно-красного цвета. Представляет собой смесь окрашенных, различных по своему строению органических соединений, в первую очередь антоцианов и катехинов. Окраска продукта энокрасителем зависит от рН среды: в кислой среде — красная окраска, в нейтральных и слабощелочных средах энокраситель придает продукту синий оттенок. Поэтому при использовании энокрасителя в кондитерской промышленности одновременно применяют и органические кислоты для создания необходимого рН среды.

В качестве желтых и розово-красных красителей использовуют пигменты антоциановой природы, содержащиеся в соке черной смородины (E163iii), черной бузины, кизила, красной смородины, клюквы, брусники, пигменты чая, содержащие антоцианы и катехины, а также краситель темно-вишневого цвета, выделенный из свеклы, — свекольный красный (E162). Составной частью этого красителя является бетанин, который чувствителен к температуре и свету.

Сахарный колер (E150). Это темноокрашенный продукт карамелизации (термического разложения) cахаров, получаемый по различным технологиям. Его водные растворы представляют собой темно-коричневую жидкость. В зависимости от технологии получения различают сахарный колер I (E150а, простой, карамель I); сахарный колер II (E150b, карамель II), полученный по щелочно-сульфитной технологии; сахарный колер III (E150с, карамель III), полученный по аммиачной технологии; сахарный колер IV (E150d, карамель IV), полученный по аммиачно-сульфитной технологии. В результате карамелизации cахаров образуется сложная смесь продуктов с характерной окраской и приятным запахом. Максимальный уровень внесения не установлен. Применяется для окраски напитков, в производстве хлеба, кондитерских изделий, желе и джемов, в кулинарии.

1.2. Синтетические красители

Синтетическими, или искусственными, называются пищевые красители, полученные методами синтеза и не встречающиеся в природе. Синтетические красители обладают значительными технологическими преимуществами по сравнению с большинством натуральных красителей, они дают яркие, легко воспроизводимые цвета и менее чувствительны к различным видам воздействия, которым подвергается сырье в ходе технологического процесса. Синтетические пищевые красители представлены несколькими классами органических соединений:  азокрасители (тартразин — E102; желтый «солнечный закат» — E110;  кармуазин — E122; пунцовый 4R — E124; черный блестящий РN — E151);  триарилметановые красители (синий патентованный V-E 131; синий блестящий FCF-E 133; зеленый S-E 142); хинолиновые (желтый хинолиновый — E104); индигоидные (индигокармин — E132). Все эти соединения хорошо растворимы в воде, некоторые образуют нерастворимые комплексы с ионами металлов и применяются в этой форме для окрашивания порошкообразных продуктов.

Индигокармин (рис. 4) — динатриевая соль индигосульфокис­ лоты (E132). При растворении в воде дает растворы интенсивно-синего цвета. Применяется в кондитерской промышленности, для окраски напитков, обладает низкой устойчивостью к редуцирующим сахарам, что необходимо учитывать при использовании для окраски напитков, ДСД составляет 5 мг на 1 кг массы тела человека.

Рис. 4. Строение индиrокармина

Тартразин (E102) (рис. 5) хорошо растворим в воде, его растворы окрашены в оранжево-желтый цвет. Используется в кондитерской про­ мышленности, при производстве напитков и мороженого. ДСД состав­ляет 12,5 мг/кг массы тела человека.

Рис. 5. Строение тартразина

Рибофлавины. Рибофлавин (El0li) и натриевая соль рибофлавин 5′-фосфата (El0lii) используются в качестве желтого пищевого краси­теля для окрашивания напитков и овощей. ДСД составляет 0,5 мг/кг массы тела человека.

Из желтых красителей в качестве пищевых красителей применяются желтый хинолиновый (E104), желтый 20 (E107) и желтый «солнеч­ный закат» FCF (E110). Из красных красителей применяются азорубин (E122), понсо 4R (E124), красный очаровательный АС (E129) и орсейл (орсин) (E182).

Из коричневых красителей применяют краситель коричневый НТ (E155). Эритрозин (E127) не разрешен для применения в России, но широко используется в других странах. К использованию в России запрещены красный краситель амарант (E123) и цитрусовый красный 2 (E121).

Синтетические красители в пищевой технологии применяются как в виде индивидуальных продуктов и соединений с содержанием основ­ного продукта не ниже 70-85%, так и в смеси друг с другом, и раз­бавленные наполнителями (поваренная соль, сульфат натрия, глю­коза, сахароза, лактоза, крахмал, пищевые жиры и т.д.), что упрощает их использование. Для окрашивания пищевых продуктов используют главным образом водные растворы пищевых красителей. Порошкоо­бразные красители применяют обычно лишь в сухих полуфабрикатах (концентратах напитков, сухих смесях для кексов, желе и т.д.).

Смеси красителей позволяют получить цвета и оттенки, которые не удается создать с помощью индивидуальных красителей (табл. 1).

При выборе красителя и его дозировки необходимо учитывать не только цвет и желаемую интенсивность окраски, но и физико-хими­ческие свойства пищевых систем, в которые он вносится, и особенно­сти технологии.

При использовании красителей следует помнить, что они теряют часть своей окраски при окрашивании и хранении пищевых продук­тов. Синтетические красители азоряда (E102, E110, E122, E124, E129, E151) в процессе окрашивания обесцвечиваются на 7-15%; при хра­нении некоторых видов продуктов (карамель) — до 25%. Наиболее стабильны красители E102 и E129, наименее — E110.

Максимально разрешенная дозировка (ПДК) синтетических пище­вых красителей в индивидуальном виде или суммарно в смесях состав­ляет 500 мг/кг, рекомендуемая — 10-50 мг/кг готового пищевого продукта в зависимости от красителя и вида окрашиваемой продукции, больше всего их вносят в кондитерские изделия и сыр. В безалкоголь­ных напитках красители применяются в количестве 50-100 мг/ дм3, фруктовых в консервах — до 300 мг/кг. Для понсо 4R максимальная дозировка — 50 мг на 1 кг готовой продукции.

Широкое применение синтетических красителей, появившихся в последнее время благодаря достижениям химии, связано с их высокой устойчивостью к изменениям рН среды и действию кислот, стабильностью к нагреванию и свету, большой окрашивающей способностью, легкостью дозирования, устойчивостью окраски при хранении продукта. В большинстве случаев они дешевле натуральных красителей.

1.3. Минеральные (неорганические) красители

Минеральные (неорганические) красители — неорганические соединения, встречающиеся в природе или полученные химическими мето­ дами в промышленных условиях. В качестве красителей применяют минеральные пигменты и металлы. В Российской Федерации разрешено применять восемь минеральных красителей и пигментов, включая уголь растительный (E153), карбонат кальция (мел) E170, диоксид титана (E171), оксиды железа (E172i-ii), серебро (E174), золото (E175).

Таблица 1.

2. Цветокорректирующие вещества

Цветокорректирующие материалы (фиксаторы и стабилизаторы цвета) — пищевые добавки, сохраняющие, стабилизирующие или уси­ливающие цвет пищевого продукта. В пищевой промыпmенности при­ меняют соединения, изменяющие окраску продукта в результате вза­имодействия с компонентами сырья и готовых продуктов. Среди них отбеливающие вещества — добавки, предотвращающие разрушение одних природных пигментов и разрушающие другие пигменты или окра­шенные соединения, образующиеся при получении пищевых продуктов и являющиеся нежелательными. Цветокорректирующие материалы могут оказывать сопутствующее, например консервирующее, действие.

Диоксид серы (E220), растворы сернистой кислоты и ее солей (E221, E222, E227 и др.) оказывают отбеливающее и консервирующее дей­ствие, тормозят ферментативное потемнение свежих овощей, картофеля, фруктов, а также замедляют образование меланоидинов.

В то же время диоксид серы разрушает витамин В1 , влияет на бел­ковые молекулы, разрушая дисульфидные мостики в белках, что может вызвать нежелательные последствия. Норма дед для диоксида серы составляет О,7 мг на 1 кг массы тела или ДСП составляет 50 мг в сутки для человека.

Нитрат натрия (E251) и нитриты натрия и калия (E250) и (E249) применяют при обработке (посоле) мяса и мясных продуктов для сохра­нения красного цвета. Миоглобин (красный мясной краситель) при взаимодействии с нитритами образует красный нитрозомиоглобин, который придает мясным изделиям цвет красного соленого мяса, мало изменяю­щийся при кипячении. Аналогичное действие оказывает нитрат калия, который с помощью фермента нитроредуктазы, выделяемого микроор­ганизмами, переходит в нитрит калия. Однако нитрозомиоглобин может превращаться в нитрозомиохромоген, придающий изделиям зеленова­тый или коричневый оттенок. Нитраты и нитриты в смеси с поваренной солью («посольная смесь») оказывают консервирующее действие. При­менение нитритов и нитратов вызывает возражения у медиков и требует особого внимания с позиций гигиенической регламентации.

Бромат калия — KBr0₃ (E924а) известен в качестве отбеливателя муки в количестве 40 мг/кг, однако его использование приводит к частичному разрушению витамина В1, никотинамида (витамина РР) и метионина и, возможно, к образованию новых соединений с нежела­тельными свойствами, поэтому во многих странах, в том числе и в Российской Федерации, его применение запрещено.