1. Классификация, гигиенические принципы нормирования, контроль за применением

В пищевой промышленности применяется большая группа веществ, объединяемая общим термином пищевые до6авки. Этот термин не имеет единого толкования. В большинстве случаев под этим понятием объединяют группу веществ природного происхождения или получаемых искусственным путем, использование которых необходимо для усовершенствования технологий получения продуктов специализированного назначения (диетических, лечебных и др.), сохранения требуемых или придания новых, необходимых свойств, повышения стабильности и улучшения органолептических свойств пищевых продуктов.

Обычно к пищевым добавкам не относят соединения, повышающие пищевую ценность продуктов питания: витамины, микроэлемент аминокислоты.

Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они, даже при длительном использовании, не угрожают здоровью человека. Пищевые добавки – химические вещества и

природные соединения, сами по себе не употребляемые как пищевой продукт или обычный компонент пищи.

Обычно пищевые добавки разделяют на несколько групп:

• вещества, улучшающие внешний вид продуктов вещества, изменяющие консистенцию, иногда в эту группу включают и пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ);
• ароматизаторы;
• подслащивающие вещества и вкусовые добавки, вещества, повышающие сохранность продуктов питания и увеличивающих сроки их хранения (рисунок 1).

Закон о качестве и безопасности пищевых продуктов предлагает следующее определение: «пищевые добавки — природные или искусственные вещества и их соединения, специально вводимые в пищевые продукты в процессе их изготовления в целях придания пищевым продуктам определенных свойств и (или) сохранения качества пищевых продуктов».

Рис. 1. Пищевые добавки с различными технологическими функциями

Следовательно, пищевые добавки — это вещества (соединения), которые сознательно вносят в пищевые продукты для выполнения определенных функций. Такие вещества, называемые также прямыми пищевыми добавками, не являются посторонними, как, например, разнообразные контаминанты, «случайно» попадающие в пищу на различных этапах ее изготовления.

Существует различие между пищевыми добавками и вспомогательными материалами, употребляемыми в ходе технологического потока.

Вспомогательные материалы — любые вещества или материалы, которые, не являясь пищевыми ингредиентами, преднамеренно используются при переработке сырья и получения продукции с целью улучшения технологии; в готовых пищевых продуктах вспомогательные материалы должны полностью отсутствовать, но могут также определяться в виде неудаляемых остатков.

Пищевые добавки употребляются человеком в течение многих веков (соль, перец, гвоздика, мускатный орех, корица, мед), однако широкое их использование началось в конце XIX в. и было связано с ростом населения и концентрацией его в городах, что вызвало необходимость увеличения объемов производства продуктов питания, совершенствование традиционных технологий их получения с использованием достижений химии и биотехнологии.

В настоящее время в пищевой промышленности применяется около 2 тыс. пищевых добавок. Разрешение на применение добавок выдается специализированной международной организацией — Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам и контаминантам (ДЖЕКФА). В рамках Европейского сообщества действует аналогичная комиссия.

Буква «Е» (Еurоре) — широко применяемая маркировка пищевых продуктов, информирующая потребителя о пищевых добавках. Она сопровождается индексом, который соответствует определенной пищевой добавке, поскольку часто названия добавок бывают длинными и труднопроизносимыми. В особых случаях после индекса может стоять величина типа 50ррт, которая означает, что на 1млн весовых (объемных) частей продукта приходится не более 50 частей пищевой добавки.

Вопросами рассмотрения и утверждения уровня пищевых добавок для конкретных продуктов питания занимается специальная комиссия ФАО/ВОЗ по разработке стандартов на продовольственные товары — Комиссия «Кодекс алиментариус». Согласно системе «Кодекс алиментариус», классификация пищевых добавок производится по их назначению и выглядит следующим образом:

• Е100 — Е182 — красители; Е200 и далее — консерванты;
• Е300 и далее — антиокислители (антиоксиданты); Е400 и далее — стабилизаторы консистенции; Е500 и далее — эмульгаторы;
• Е600 и далее — усилители вкуса и аромата;
• Е700 — Е800 — запасные индексы для другой возможной информации; Е900 и далее — антифламинги, противопенные вещества;
• ЕI000 — глазирующие агенты, подсластители, добавки, препятствующие слеживанию сахара, соли, для обработки муки, крахмала и т. д.

К рекомендациям ДЖЕКФА и «Кодекс алиментариус» прислушиваются органы здравоохранения большинства стран мира. Вместе с тем Европейский перечень добавок отличается от установленного ВОЗ, исходя из специфики отдельных стран. В любом случае информация о применяемых добавках широко публикуется, учитывая права потребителей.

В нашей стране разработаны и утверждены «Санитарные правила по применению пищевых добавок», которые постоянно совершенствуются и адаптируются к международным правилам и нормам.

Интересно знать: Поль Брэгг: » Мы – нация соленых наркоманов». Хлористый натрий не только задерживает в организме воду, но и стимулирует ее большее потребление. В 100гр датской колбасы – при допускаемой норме 3,5 в двух сортах: 6,81 и 7,43. Для 5 гр соли – дневной нормы.

Когда ребенок рождается, ему хватает соли (хлорид натрия) в материнском молоке. Когда мать начинает его прикармливать, то добавляет соль в каши и смеси по своему вкусу. Ребенку не нужно, но мама хочет сделать вкуснее. А потом, люди страдают от отложений в сосудах и в костной ткани, от заболеваний мочевыделительной системы, от камней в почках.

В Японии: «В течение десяти лет снизить процент инсультов с 37 до 24%, и для этого одна из государственных рекомендаций народу: снижение потребления соли с 15 до 10 гр в сутки».

Немецкие ученые Ф.Луфт и К.Штупе: «Хлорид натрия не оказывает никакого влияния на артериальное давление двух третей населения. У половины из оставшихся повышает давление. А у другой половины, напротив, снижает. Есть соле — чувствительные люди».

Борьба с солью в течение 2-3-х месяцев (американские ученые)

1. Пробуйте пищу на вкус, прежде чем посолить.
2. Уберите со стола солонку.
3. Готовя пищу, меньше кладите соли. Для начала ограничьтесь тремя четвертями привычного количества. Затем солите уже в половину меньше.
4. Пользуйтесь вместо соли другими специями: кладите в пищу траву (петрушку, укроп, сельдерей и др.), чеснок, сухую горчицу, лимонный сок.
5. Ограничьте потребление соли, которую получаете с готовыми продуктами. Старайтесь не есть консервированные супы, овощи.

2. Красители

Применяемые в пищевой промышленности красители подразделяются на натуральные и синтетические (рис.2).

Рисунок 2. Классификация красителей

Их использование регламентируется ГОСТ, технологическими инструкциями, другими нормативными документами. Основа натуральных красителей, как правило, — пигменты растений. Окраска происходит за счет каротиноидов, антоцианов, флавоноидов, хлорофила и т. д. Натуральные красители не обладают токсичностью, однако для большинства из них установлены ДСД.

Для экстракта аннато установлена ДСД по каратиноидам или биоксину на уровне 0,065мг/кг массы тела, для экстракта кожуры винограда — антоцианинов — 2,5мг/кг. ДСД аммониевого кармина составляет 5мг/кг, куркумы и куркумина соответственно 2,5 и 0,1мг/кг.

Идет активный поиск препаратов животного происхождения. Перспективным считают использование продуктов моря. В нашей стране разрешен красный краситель, полученный из криля, основа которого – каротиноиды. Он используется для окраски рыбных изделий и искусственной икры.

Интерес к натуральным пищевым красителям в последнее время значительно возрос, поскольку в них содержатся биологически активные, вкусовые и ароматические вещества, которые придают готовым продуктам не только привлекательный вид, но и естественный аромат и вкус. Получен новый пищевой краситель из столовой свеклы темно-вишневого цвета со вкусом кисло-сладкого граната (ТУ 10-02 УзССР 02-91) и лепестков шток-розы (ТУ 18 УзССР 42-85).

Разработан ряд красителей из желтой части древесины маклюры, тута, скумпии и корки плодов граната. По химической природе их относят к полифенольным соединениям. Они представляют собой желтый сыпучий порошок, хорошо растворимый в воде и спирте. Могут быть использованы в производстве кондитерских изделий и безалкогольных напитков.

Неослабевающий интерес для потребителя представляет β-каротин, который наряду с питательными функциями выполняет роль стабильного красителя, делающего продукт более привлекательным и естественным. Его цветовой спектр варьируется от светло-желтого до оранжевого. Препараты β- каротина могут быть природного или синтетического происхождения, представлять собой водо- или жирорастворимую субстанцию. В связи с этим применяются при изготовлении как водо-, так и жиросодержащих продуктов. Количество красителя зависит от вида продукта, желаемой цветовой гаммы и ее интенсивности.

Синтетические красители могут обладать токсическим действием на организм, поэтому более строго регламентируются по сравнению с натуральными. Список разрешенных синтетических красителей в нашей стране постоянно дополняется и корректируется.

В зарубежной практике спектр их использования более широкий. В качестве заменителя нитрита применяется эритразин, ДСД которого составляет 1,25мг/кг массы тела. Обращает внимание влияние этого красителя на активность сукцинатдегидрогеназы и проявление слабого мутагенного действия.

Из других известных красителей можно выделить следующие препараты:

• амарант — ДСД равна 0,5мг/кг;
• красный краситель-2G, попадая в организм, превращается в дисульфокислоту и аналин, который образует метгемоглобин;
• оранжевый 9 — высокие дозы приводят к гемолитической анемии;
• карамельные красители (жженый сахар)

Их производство осуществляется с применением аммиака и солей аммония.

В результате образyютcя азотосодержащие гетероциклические соединения, в частности 4- метилмидазол, обладающий токсическим действием. Временная ДСД для этих красителей составляет до 100мг/кг массы тела. Производство карамельного красителя в нашей стране осуществляется без аммиака или аммония. Такой краситель используется при изготовлении кондитерских изделий, ликеро- водочных и безалкогольных напитков.

Цветорегулирующие материалы. К ним относятся соединения, изменяющие окраску продукта в результате взаимодействия с компонентами пищевого сырья и готовых продуктов. Среди них необходимо отметить отбеливающие вещества — добавки, разрушающие природные пигменты или окрашенные продукты, которые образуются при получении пищевых продуктов. Например, диоксид серы SО₂. Растворы Н₂SОз и ее соли оказывают отбеливающее и консервирующее действие, что тормозит ферментативное потeмнение овощей и фруктов, а также замедляет образование меланoидинов. В то же время необходимо помнить, что SО₂ разрушает витамин В₁ и влияет на молекулы белка, что может вызывать нежелательные последствия.

Нитрит и нитрат калия применяют при обработке (посоле) мяса мясных продуктов для сохранения красного цвета. Миоглобин — красный краситель при взаимодействии с нитритами образует нитрозомиоглобин, который придает мясным изделиям цвет красного соленого мяса, и не изменяется при кипячении. Аналогичное действие оказывает и нитрат калия, который с помощью ферментов, выделяемых микроорганизмами, переводится в нитрит калия. В настоящее время по совокупности показаний применение нитритов и нитратов вызывает возражение медиков и требует дальнейшего изучения.

Бромат калия КВrОз применяют в качестве отбеливатели муки, однако его использование приводит к разрушению витаминов B₁, РР и метионина.

3. Вещества, изменяющие структуру пищевых продуктов

К этой группе пищевых добавок могут быть отнесены вещества, меняющие реологические свойства пищевых продуктов (консистенцию): загустители, желе и студнеобразователи, пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ), стабилизатор физического состояния пищевых продуктов, разрыхлители.

Химическая природа пищевых добавок, отнесенных к этой группе, достаточно разнообразна. Среди них имеются продукт природного происхождения и полученные искусственным путем, в том числе химическим синтезом. Они включают как смеси, так и индивидуальные соединения.

Загустители, желе- и студнеобразователи. Эта большая группа пищевых добавок используется в пищевой промышленности для получения коллоидных растворов повышенной вязкости (загустители), студней — поликомпонентных нетекущих систем, включающих высокомолекулярный компонент и низкомолекулярный растворитель (студнеобразователи), и гелей структурированных коллоидных систем.

Среди них необходимо отметить натуральные пищевые добавки: желатин, пектин, альгинат натрия, агароиды, крахмал, растительные камеди и вещества, получаемые искусственно, в том числе из природных объектов: метилцеллюлоза, амилопектин, модифицированные крахмалы.

Желатин — белковый продукт, представляющий смесь полипептидов с различной (50-70тыс.) молекулярной массой и их агрегатов, не имеет вкуса и запаха. Желатин получают из костей, хрящей, сухожилий животных. Он растворяется в горячей воде, при охлаждении водные растворы образуют студни. Желатин применяют при изготовлении зельца, желе (фруктовых и рыбных), мороженого, в кулинарии.

Крахмал и модифицированные крахмалы. Крахмал, его фракции (амилопектин), продукты частичного гидролиза — декстрины и модифицированные крахмалы применяют в качестве загустителей, студнеобразователей и желирующих веществ в кондитерской, хлебопекарной промышленности, при производстве мороженого. Из модифицированных крахмалов разрешается добавление в пшеничный хлеб только окисленного и диальдегидного.

Пектиновые вещества. Студнеобразующая способность пектина зависит от его молекулярной массы (степени полимеризации), количества метильных групп, входящих в состав его молекулы (степень метоксилирования), и содержания свободных карбоксильных групп, замещения их металлами. В зависимости от степени этерификации карбоксильных групп различают высоко и низкоэтерифицированные пектины, которые получают из исходного сырья кислой или щелочной экстракцией или ферментативным расщеплением. Пектины различной природы значительно отличаются по студнеобразующей способности.

Пектины лучшего качества получают из корочки цитрусовых и яблок, более низкого — из свекловичного жома — отходы сахарного производства. Прочный студень пектин образует только в присутствии сахара и кислоты. Их соотношение может несколько меняться. В водных растворах происходит диссоциация карбоксильных групп, содержащихся в его молекуле, и она превращается в макроанион. Кислая среда препятствует диссоциации карбоксильных групп в пектине, снижает электростатическое отталкивание его молекул. Присутствие сахара уменьшает гидратацию пектина и способствует соединению его молекул друг с другом при образовании структуры студня.

Высокоэтерифицированные пектины применяют в кондитерской промышленности (мармелад, желе), в производстве фруктовых соков, мороженого, рыбных консервов, майонеза. Низкоэтерифицированные — в овощных желе, паштетах, студнях.

Агаp-aгap и другие агароиды получают из морских водорослей, произрастающих в Белом море и Тихом океане, и различающихся по свойствам в зависимости от происхождения. Агар незначительно растворяется в холодной воде, но набухает в ней. В горячей воде образует коллоидный раствор, который при остывании дает хороший прочный студень, обладающий стекловидным изломом.

Агар-агар применяют в кондитерской промышленности при производстве желейного мармелада, пастилы, зефира, при получении мясных и рыбных студней, желе, пудингов, при приготовлении мороженого, где он предотвращает образование кристаллов льда, осветлении соков.

Агароид (черноморский агар) получают из водорослей филлофоры, растущих в Черном море. Плохо растворим в холодной воде, в горячей воде образует коллоидный раствор, при охлаждении которого образуется студень, имеющий затяжистую консистенцию. Студнеобразующая способность в два- три раза ниже, чем у агар-агара.

По химической природе к агару и агароиду близок фурцеларан _ полисахарид, получаемый из морской водоросли — фурцеларии. Применяют при производстве мармелада и желейных конфет.

Альгиновые кислоты и альгинат натрия – полисахариды, состоящие из остатков D-маннуроновых и L-гулуроновой кислот. Получают их из бурых водорослей. Альгиновые кислоты в воде не растворяются, но связывают ее, альгинат натрия хорошо растворим в воде. Используют в качестве загустителей, желирующих веществ и эмульгаторов. Применяют для изготовления мармелада, фруктовых желе, конфет, осветлении соков.

Простые эфиры целлюлозы — метиловые (метилцеллюлоза) и этиловые (этилцеллюлоза) — применяют при изготовлении мороженого, в производстве кондитерских изделий, соусов.

В качестве желирующих веществ могут быть использованы и другие продукты, в том числе фосфолипиды, например лецитины яиц.

Пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ). К ним относятся группы веществ, которые снижают поверхностное натяжение. Это позволяет использовать их для получения тонкодисперсных и устойчивых коллоидных систем. Обычно молекулы ПАВ имеют дифильное строение, т. е. содержат гидрофильные и гидрофобные группы. Гидрофильные обеспечивают растворимость в воде, гидрофобные – в неполярных растворителях.

Соответствующим образом они располагаются на поверхности раздела фаз. Их основные физико-химические, а отсюда и технологические свойства зависят от химического строения и соотношения молекулярных масс гидрофильных и гидрофобных групп. По типу гидрофильных групп различают ионные и неионные поверхностно-активные вещества. Первые диссоциируют на ионы, одни из которых поверхностно-активны, другие (противоионы) — нет. В зависимости от знака заряда поверхностно-активного иона их делят на анионные, катионные и амфотерные. Молекулы неионных ПАВ не диссоциируют в растворе.

С помощью ПАВ можно регулировать свойства гетерогенных систем, которыми являются пищевое сырье, полупродукты и готовые продукты.

Основные пищевые ПАВ — это производные одноатомных и многоатомных спиртов, моно- и дисахаридов, структурными компонентами которых являются остатки кислот различного строения.

Обычно ПАВ, применяемые в пищевой промышленности, не являются индивидуальными веществами, это многокомпонентные смеси. Название препарата соответствует лишь основному продукту. ПАВ нашли применение практически во всех отраслях пищевой промышленности.

Моно-, диацилглицерины (моно-, диглицериды) и их производные получают гидролизом ацилглицеринов или этерификацией глицеpина высокомолекулярными жирными кислотами.

Применение моно- и диглицеринов в хлебопечении улучшает качество хлеба, замедляет процесс черствения, в макаронной промышленности позволяет механизировать процесс, повышает качество, снижает клейкость макаронных изделий, в маргарине повышает пластические свойства.

Нашли применение и производные моноглицеридов, этерифицированныe карбоновыми кислотами.

Эти продукты используют в хлебопечении, кондитерской и сахарной промышленности, при производстве мороженого.

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

Природные фосфолипиды (фосфатиды, фосфатидный концентрат) получают из растительных масел при их гидратации. Они содержат до 60% фосфолипидов, в состав которых входят до 25% фосфатидилхолинов (лецитины), до 25% фосфотидилэтаноламинов, 16-17% дифосфатидилглицеринов, а также 5-10% фосфатидовых кислот, до 15% фосфатидилсеринов, токоферолы, пигменты и т.д., а также до 40% триацилглицеринов.

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 молекула: 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%.

4. Кислоты, щелочи, сахаро- и солезаменители

Кислоты и щелочи применяются в технологии производства пищевых продуктов для регуляции рН, а также для придания им определенного вкуса и аромата. Среди кислот наибольшее распространение получили уксусная, яблочная и молочная, которые присутствуют в живых организмах и нетоксичны.

На отдельные изомеры этих кислот существуют определенные ограничения. Так, например, грудные дети плохо переносят Д-изомер молочной кислоты, не установлена ДСД для мононатриевой соли DL-яблочной кислоты. В высоких дозах токсична фумаровая кислота, вызывающая повреждение яичек.

Заменители сахара и соли используются главным образом в диетических и лечебно-профилактических продуктах питания.

Сахарозаменители. Существуют различные классификации сладких веществ: на основе их происхождения (натуральные и искусственные), степени сладости (подсластители с высоким и низким сахарным эквивалентом), калорийности (высококалорийные, низкокалорийные, некалорийные), химического состава и строения, усвоения организмом человека и др (рис. 3).

Рис. 3. Классификация сладких веществ

Наибольшее внимание производителей пищевой продукции и потребителей привлекают подслащивающие вещества с высоким сахарным эквивалентом и не служащие источником энергии. Их можно разделить на две группы — натуральные и искусственные. В настоящее время синтезировано или выделено из природного сырья свыше 80 подсластителей.

Натуральные подсластители:

• Миракулин — гликопротеид, белковая часть которого состоит из 373 аминокислот, углеводная — арабинозы, ксилозы, глюкозы, фруктозы, других сахаров. Получают из плода африканского растения Richazdella dulcifica. Отличается термостабильностью при рН 3-12; надолго сохраняется эффект сладости после принятия 1-2мг препарата.
• Монелин — белок, состоящий из двух неоднородных полипептидных цепей, в которые входят соответственно 50 и 44 аминокислоты. Сахарный эквивалент монелина — 1500-3000ед. Выделяют подсластитель из ягод африканского окультуренного винограда Dioscoreophyllum cumminsii. В водных растворах стабилен при рН 2-10. При других рН и нагревании сладость обратимо теряется, что ограничивает его применение.
• Тауматин — самое сладкое из известных веществ. Степень сладости — 30000-100000ед. Состоит из нескольких белков. Легко растворяется в воде, стaбилен при рН 2,5-5,5 и повышенных температурах. Производят в Великобритании из специально культивируемого растения.
• Дигидрохалконы — производные флавонон-7-глюкозидов. Последние — естественные компоненты плодов цитрусовых (лимонов, апельсинов, грейпфрутов, мандаринов). Изучено более двух десятков дигидрохалконов, со степенями сладости от 30 до 2000ед. Имеют чистый сладкий вкус и приятный освежающий привкус, ощущение которых длится до 10мин. Дигидрохалконы сравнительно плохо растворимы в воде (0,8-3,6г/л при 25ºС), устойчивы к кислым средам. После запрещения цикламата в ряде стран применение этих подсластителeй расширилось. Потребление дигидрохалконов в количестве 0,2- 1,0г/кг массы тела не оказывает вредного влияния на организм человека.
• Стевиозид — смесь сладких веществ гликозидной структуры, выделяемых из листьев южноамериканского растения Stevia zebanoliana Berfoni. Bceго выделено 14 соединений, из которых изучено 6. Основой их является агликол стевиол. Препарат подсластителя представляет собой белый порошок, хорошо растворимый в воде, с приятным сладким вкусом и фармацевтическим лакричным послевкусием. В 300 раз слаще сахарозы, с большим периодом ощущения сладости. Обладает высокой кислотной стабильностью. Производство и потребление стевиозида ограничено отдельными регионами, где культивируется вышеуказанное растение (Парагвай, Япония, Корея, другие страны Южной Америки и Юго-Восточной Азии).

Синтетические подсластители:

Получают в основном с использованием методов органического синтеза. В отличие от природных, синтетические подслащивающие вещества требуют более серьезных критериев гигиенической безопасности и установления допустимых количеств потребления.

Наиболее распространенные синтетические подсластители:

• Сахарин — представляет собой имид о-сульфобензойной кислоты, слаборастворимой в воде. Для подслащивания пищевых продуктов применяют натриевую или калиевую соли сахарина (сорбит и ксилит). Показано, что 75% поступившего в организм сорбита превращается в углекислый газ. Он медленно всасывается в кишечнике, что благоприятствует усиленному росту бактерий, синтезирующих витамины группы В. Этим свойством объясняется способность сорбита уменьшать расход в организме тиамина, пиридоксина, биотина. Токсическое действие не выявлено.
• Сахарин в 300-500 раз слаще сахара. Высокая сладость и низкая стоимость обеспечили его широкое распространение в качестве пищевой добавки. Недостаток сахарина — его возможное отрицательное влияние на здоровье человека. Это послужило причиной его запрещения в 70-х годах в Канаде, Франции, Италии, ряде других стран.
• Ацесульфам К — представитель гомологического ряда оксатиацинондиоксидов. Белый кристаллический порошок, не гигроскопичен, стабилен при хранении. Водные растворы ацесульфама К характеризуются термо- и кислотоустойчивостью и выгодно отличаются по этим показателям от сахарозы. Пищeвые продукты, подслащенные ацесульфамом К, можно подвергать стерилизации. Сахарный эквивалент препарата зависит от вида продукта, концентрации подсластителя, рН, температуры, использования других добавок.

Имеющиеся в настоящее время данные свидетельствуют об отсутствии какого-либо вредного влияния ацесульфама К на организм человека.

Аспартам — метиловый эфир N-L-L-аспартил-L-фенилаланина. Бeлый кристаллический порошок. Он характеризуется относительно невысокой стойкостью к воздействию рН, температуры, условий хранения, что создает определенные проблемы в технологии его применения.

Сахарный эквивалент аспартама составляет 160-200ед. Степень сладости его примерно равна ацесульфаму К. Обладает способностью усиливать eстественный вкус и аромат пищевых продуктов, особенно цитрусовых соков и напитков. Не вызывает кариеса зубов. Являясь аминокислотой, аспартам полностью метаболизируется организмом.

Практически не содержит калорий, пригоден для всех возрастных групп, включая больных сахарным диабетом. Гигиеническая значимость аспартама состоит в том, что в организме он расщепляется протеолетическими ферментами на две аминокислоты, которые участвуют в построении новых белков и соединений белковой природы. Обладает интенсивным сладким вкусом – 1кг заменяет 200кг сахара.

Основные требования к сладкому веществу:

• качество сладости не должно отличаться от качества сладости сахарозы;
• отсутствие посторонних запахов;
• чистый, приятный вкус, проявляющийся без задержки;
• физиологическая безвредность, нетоксичность, биотрансформация и полное выведение из организма;
• хорошая растворимость в воде или жирах, исходя из направления использования.

Проведение экспериментальных исследований и клинические наблюдения показывают, что воздействие подсластителей на организм (особенно синтетических) может быть неоднозначным и зависит от дозы применения препарата. Возникает необходимость контроля содержания подсластителей в пищевых продуктах. Существуют хромотографические и спектрофотометрические методы анализа, однако они сложны и не всегда доступны при текущем производственном контроле, а также массовых исследованиях, проводимых контролирующими органами и необходимых для экспесс-оценки безопасности продукта.

Солезаменители. Их производство имеет важное значение для людей, вынужденных избегать потребление соли. Существует заменитель поваренной соли, представляющий комплекс веществ, соленых на вкус, но несодержащих натрия. ДСД на солезаменители не установлена.

5. Консерванты

Известно, что классические способы консервирования, предотвращающие порчу пищевых продуктов, — это 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.

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 среды, качественного состава микрофлоры. Ни один из известных консервантов не является универсальным для всех продуктов питания.

Наиболее распространенные консерванты — соединения серы, такие как сульфат натрия безводный — Na₂S0₃ или его гидратная форма, метабисульфит натрия Nа₂S₂0₃, кислый сульфит натрия – NаНSО₃. Все эти соединения хорошо растворимы в воде и выделяют сернистый ангидрит, которым и обусловлено их антимикробное действие. Сернистый ангидрит 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 легкой окисляемостью. Благодаря этим свойствам соединения серы являются сильными ингибиторами дегидрогеназ, предохраняя картофель, овощи и фрукты от неферментативного помутнения.

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 хорошо выводятся с мочой и фекалиями. Вместе с тем большая концентрация соединений серы, например, однократное пероральное введение 4г сульфита натрия, может вызвать токсические явления. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил уровень приемлемого cyтoчного потребления (ПСП) сернистого ангидрида — 0,7мг/кг массы тела. С одним стаканом сока в организм вводится примерно 1,2мг сернистого ангидрида, с 200г мармелада, зефира или пастилы — 4мг, 200мл вина — 40-80мг. Ежедневное потребление сульфитированных продуктов питания может привести к превышению допустимой суточной дозы.

Сорбиновая кислота (С₆Н₈О₂). Проявляет главным образом фунгистатическое действие, благодаря способности ингибировать дегидрогеназы. Она не подавляет рост молочно-кислой флоры, поэтому используется часто 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, что обеспечивает широкий спектр ее использования при консервировании фруктовых, овощных, яичных, мучных изделий, мясных, рыбных продуктов, маргарина, сыров, вина.

Бензойная кислота (С₇Н₆О₂) и ее соли — бензоаты. 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. Она подавляет рост дрожжей и бактерий маслянокислого брожения. Слабо действует на бактерии уксусно-кислого брожения и совсем незначительно — на молочно-кислую флору и плесени.

В качестве консервантов применяют также п-оксибензойную кислоту и ее эфиры (метиловый, этиловый, n-пропиловый, n-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 п-оксибензойной кислоты — в состав растительных алколоидов 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 5мг/кг.

Борная кислота (Н₃ВО₃) и бораты. Обладают способностью накапливаться в организме, главным образом в мозге и нервных тканях, проявляя высокую токсичность. Снижают потребление тканями кислорода, синтез аммиака и окисление адреналина. В нашей стране не применяются. Перекись водорода (Н₂О₂). 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 пеpекиси. Перекись водорода находит применение при изготовлении кореньев полуфабрикатов.

Гексаметилентетрамин (C₆H₁₂N₄) или уротропин. Действующим началом этих соединений является формальдегид. В нашей стране гексаметилен разрешен для консервирования икры лососевых рыб и выращивания маточных культур дрожжей. Уровень его содержания в зернистой икре составляет 1000мг/кг продукта. В готовых дрожжах он должен отсутствовать.

Установленная ВОЗ ДСД — не выше 0,15мг/кг.

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

Дифенил, бифенил, о-фенилфенол (C₁₂Н₁₀). 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 небольшое время в 0,5-2% 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.

Попадая в организм, около 60% дифенилов выводятся из организма. Величина ДСД, согласно рекомендациям ВОЗ, составляет для дифенила — 0,05мг/кг массы тела, для о-фенилфенола,.- 0,2мг/кг.

В разных странах допускается различный уровень остаточного содержания дифенилов в цитрусовых — от 20 до 110мг/кг. Рекомендуется тщательно мыть цитрусовые плоды и вымачивать их корочки, если они используются в питании.

Органические кислоты (муравьиная, пропионовая, салициловая и др.). В нашей стране используются только для консервирования грубых кормов сельскохозяйственных животных.

Муравьиная кислота. По своей органической структуре относится к жирным кислотам. Обладает сильным антимикробным действием. В небольших количествах встречается в растительных и животных организмах. При больших концентрациях оказывает токсическое действие. В пищевых продуктах обладает способностью осаждать пектины, что в целом ограничивает ее использование в качестве консерванта.

В нашей стране используются соли муравьиной кислоты – формиаты – в качестве солезаменителей в диетическом питании. ДСД для муравьиной кислоты и ее солей не должна превышать 0,5мг на кг массы тела.

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

Пропионовая кислота применяется в качестве консерванта в США при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, предупреждая их плесневение. В ряде европейских стран добавляется к муке.

Соли пропионовой кислоты, в частности пропионат натрия, малотоксичны. Суточная доза последнего в количествах 6г не вызывает каких- либо отрицательных явлений. В этой связи комитет экспертов по пищевым добавкам ВОЗ не считает необходимым установку для этого соединения ДСД.

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

В настоящее время накоплен большой экспериментальный и клинический материал о токсичности салициловой кислоты и ее солей, что послужило основанием для запрещения их использования в качестве пищевой добавки.

Диэтиловый эфир пироугольной кислоты. Обладает способностью подавлять рост дрожжей, молочно-кислых бактерий и в меньшей степени плесеней. Используется в отдельных странах для консервирования напитков. Обладает запахом фруктов. При концентрации 150мг/кг и выше ухудшает вкусовые качества напитков, проявляя токсические свойства.

Обращает внимание способность эфира взаимодействовать с пищевыми компонентами продукта — витаминами, аминокислотами, аммиаком. В частности, реакция эфира с аммиаком приводит к образованию канцерогенного соединения — эфира этилкабаминовой кислоты, обладающего способностью проникать через плаценту материнского организма. В связи с изложенных рассматриваемый препарат запрещен в нашей стране в качестве пищевой добавки.

Нитраты и нитриты натрия, калия (NаNО₃, КNО₃, NaN0₂, КN0₂). Находят широкое применение в качестве антимикробных средств при производстве мясных и молочных продуктов. В колбасном производстве нитрит Haтpия добавляется не более 50мг/кг готового изделия. При изготовлении некоторых сортов сыров и брынзы — не более 300мг/л используемого молока.

Нафтохиноны. Применяются для стабилизации безалкогольных напитков, обеспечивают подавление роста дрожжей. Наиболее широкое распространение получили — юглон (5-окси-l,4-нафтохинон) и плюмбагин (2-метил-5-окси-l,4- нафтохинон). Консервирующий эффект юглон проявляет в концентрации 0,5мг/л, плюмбагин — 1мг/л. Малотоксичны. Обладают 100-кратным порогом безопасности.

6. Ароматизаторы

Ароматизаторы — вещества, усиливающие вкус и аромат, которые взносятся в пищевые продукты с целью улучшения их органолептических свойств. Их условно можно разделить на природные вещества, имитирующие природные. Первые выделяют из фруктов, овощей и растений в виде соков, эссенций или концентратов, которые получают синтетическим и не традиционным путем. Способы получения соединений последней группы могут быть самыми разнообразными.

В нашей стране не разрешается применение синтетических продуктов, которые усиливают аромат, свойственный данному натуральному продукту, и введение их в продукты детского питания. Химическая природа ароматизаторов может быть различной. Они могут включать большое число компонентов. Среди них эфирные масла, альдегиды, спирты и сложные эфиры и т. д.

В нашей стране налажен выпуск L-глутаминовой кислоты и ее солей, которые широко используются в пищеконцентратной промышленности. Содержание их в пищевом продукте не должно превышать 5г/кг.

К ароматизирующим веществам относят коптильные жидкости, препараты для копчения мяса и рыбы. Создан новый коптильный ароматизатор для применения в качестве пищевой добавки при производстве свинокопченостей, мясных и рыбных консервов, пищевых концентратов, сыров, других белоксодержащих продуктов. Основа технологии его получения — гидродистилляция продуктов конденсации коптильного дыма или растворимых смол, образующихся при термолизе древесины в регулируемых условиях.

В зависимости от состава и свойств пищевого продукта разработаны две формы ароматизаторов — на водном и жировом носителях, а также их различные модификации эфирными маслами пряноароматических растений. Созданный спектр ароматообразователей, включая фенолы, обеспечивает формирование пищевых продуктов традиционных вкусоароматических свойств. Наличие

фенола обусловливает хорошую антиоксидантную активность ароматизатора, способствует сохранению пищевой ценности, других показателей качества продукции при хранении.

При сравнении с имеющимися коптильными препаратами рассматриваемый ароматизатор имеет ряд преимуществ: высокая ароматизирующая сила, широкий диапазон применения, отсутствие балластных веществ, безвредность, стабильность сенсорной характеристики и антиокислительных свойств в течение 2-3лет.

7. Биологически активные добавки

Биологически активные добавки (БАД) или food supplements родные (идентичные природным) биологически активные вещества, предназначенные для употребления одновременно с пищей или введения в состав пищевых продуктов. Их делят на нутрицевтики — обладающие пищевой ценностью, и парафармацевтики — обладающие выраженной биологической активностью (см. рис. 4).

Нутрицевтики — эссенциальные нутриенты, являющиеся природными ингредиентами пищи: витамины и их предшественники, полиненасыщенные жирные кислоты, в том числе ω-3-полиненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды, отдельные минеральные вещества и микроэлементы (кальций, железо, селен, цинк, иод, фтор), незаменимые аминокислоты, некоторые моно- и дисахариды, пищевые волокна (целлюлоза, пектин, гемицеллюлоза и т.д.).

В настоящее время выпускается большое количество фирменных препаратов, содержащих отдельные группы нутрицевтиков и их комбинации.

Парафармацевтики — это минорные компоненты пищи. К ним могут быть отнесены: органические кислоты, биофлавоноиды, кофеин, регуляторы пептидов, эубиотики (соединения, поддерживающие нормальный состав и функциональную активность микрофлоры кишечника).

Рис. 4. Функциональная роль БАД – нутрицевтиков и парафармацевтиков

Почему в последнее время уделяется такое большое внимание BAДам. Тут и достижения медицины, показавшие, что обеспечить полноценное питание возможно только при широком использовании БАДов, которые могут быть получены из любого биологического субстрата (животного, растительного, микробиологического), и экономика (синтез лекарств дорог), и особенности развития человека. С изменением образа жизни и характера питания человек, по-видимому, утратил некоторые ферментные системы.

Можно сказать, что пища сформировала человека, a метаболический дисбаланс с природой стал следствием активной деятельности человека. Эссенциальность пищевых веществ для сегодняшнего человека — отражение пищевого статуса наших предков. Изменение образа жизни и питания привело к резкому сокращению энергетических затрат (2,2—2,5 тыс. калорий в сутки). Малый объем натуральной пищи не позволяет даже теоретически обеспечить организм всеми необходимыми веществами (белками, полиненасыщенными кислотами, витаминами, минеральными веществами, в т. ч. селеном).

Изменение структуры питания — «достижение» пищевой индустрии, отсекли поток экзогенных регуляторов и лишили человека этой формы связи с природой. Широкое применение БАДов при производстве продуктов питания может решить эти вопросы. В то же время, если применение нутрицевтиков сегодня очевидно, проблема применения парафармацевтиков имеет много нерешенных вопросов химического, биохимического и медицинского характера.