«В. С. Колодязная ПИЩЕВАЯ ХИМИЯ Учебное пособие Санкт-Петербург 1999 3 ББК 51.230 В 61 УДК 664.014 (031) Колодязная В. С. Пищевая химия: Учеб. пособие. СПб.: СПбГАХПТ, 1999. В 19 140 с. ISBN 5-86981-050-7 В учебном ...»

Наибольшее количество пектиновых веществ находится в плодах и корнеплодах. Они входят в состав клеточных стенок и межклеточных образований растений совместно с целлюлозой, гемицеллюлозой и лигнином.

Протопектины входят в состав первичной клеточной стенки и межклеточного вещества, а растворимые пектиновые вещества содержатся в клеточном соке. Получают пектиновые вещества из яблочных выжимок, свеклы, корзинок подсолнечника.

Пектиновые вещества способны образовывать гели в присутствии кислоты и сахара при соблюдении определенного соотношения. На этом основано их использование в качестве студнеобразующего вещества в кондитерской и консервной промышленности для производства мармелада, пастилы, желе и джемов, а также в хлебопечении, сыроделии.

При созревании и хранении плодов нерастворимые формы пектина переходят в растворимые. Переход нерастворимых форм в растворимые происходит при тепловой обработке растительного сырья, осветлении плодово-ягодных соков.

Протопектин гидролизуется до пектиновых кислот, пектин и пектиновые кислоты до галактуроновой кислоты, L-арабинозы и D-га-лактозы.

При кислотном гидролизе гемицеллюлозы образуются манноза, галактоза, арабиноза, ксилоза, а также полиурониды.

Клетчатка (целлюлоза) представляет собой неразветвленную цепь, 14-связью. Клетчатка составляет главную массу клеточных стенок растений, не растворяется ни в одном из растворителей, за исключением аммиачного раствора окиси меди (реактив Швейцера), не подвергается гидролизу при переработке плодов и овощей.

Распад пектиновых веществ в плодах и овощах протекает под действием пектолитических ферментов: протопектиназы, расщепляющей протопектин до пектина; пектинметилэстеразы, полиметилгалактуроназы и пектинлиазы, расщепляющим пектин до пектиновых кислот; полигалактуроназы и пектатлиазы, разрушающим пектиновые кислоты. Вследствие превращений и распада пектиновых веществ изменяются консистенция и влагоудерживающая способность тканей, вязкость протоплазмы, снижается механическая устойчивость плодов и овощей, повышается интенсивность испарения влаги.

На интенсивность гидролитических процессов углеводов влияют вид, сорт, физиологическое состояние, температура, газовый состав среды.

Эти процессы замедляются при переходе овощей в состояние покоя и увеличиваются при выходе из него, при перезревании плодов.

В процессе тепловой обработки овощей и плодов в зависимос- ти от рН среды полисахариды пектиновые вещества и гемицеллюло- за подвергаются деструкции, в результате которой образуются продукты, обладающие различной растворимостью.

Меланоидинообразование. Под меланоидинообразованием (МО) понимают взаимодействие восстанавливающих сахаров (моносахариды и дисахариды), как содержащихся в продукте, так и образующихся при гидролизе более сложных углеводов с аминокислотами, пептидами и белками.

При этом образуются темноокрашенные продукты меланоидины (от греческого "меланос" темный). Это реакция Майяра, по имени ученого, который в 1912 г. впервые описал данный процесс.

МО окислительно-восстановительный процесс, который представляет собой совокупность последовательно и параллельно идущих реакций.

Скорость и глубина этого процесса зависят от состава взаимодействующих продуктов, соотношения отдельных компонентов, рН среды, температуры и влажности.

Активность аминокислот и сахаров в реакции Майяра снижается в следующей последовательности:

лизин > глицин > метионин > аланин > валин > глутамин > ксилоза > арабиноза > глюкоза > лактоза > мальтоза > фруктоза.

Наиболее интенсивно МО протекает в нейтральной и щелочной среде, а также в концентрированных растворах. Замедляется эта реакция в присутствии Н2 SО3, Н2 О2, NаНSО4 и др. Образующиеся при МО карбонильные соединения (фурфурол, оксиметилфурфурол, ацетальдегид, изовалериановый альдегид, диацетил и др.) принимают участие в формировании аромата, цвета и вкуса готового продукта.

Общей для структурных соединений, образующихся в результате реакции Майяра, является группа Соединения, содержащие эту группу, обнаружены в обжаренных пищевых продуктах (хлеб, кофе, какао, солод), в которых под воздействием высоких температур происходит неферментативное потемнение.

Продуктами потемнения являются пиразаны, содержащиеся в миллионных долях в продуктах, которые подвергались обжариванию.

Продукты реакции меланоидинообразования оказывают различное влияние на органолептические свойства готовых изделий: заметно улучшают внешний вид жареного или тушеного мяса, котлет, но ухудшают вкус, цвет и запах мясных экстрактов, бульонных кубиков и других концентратов.

Реакция МО часто протекает при выпечке хлеба, сушке фруктов и овощей, получении сухого молока, упаривании сахарного сиропа, при производстве солода. Образование вкусной, хрустящей, золотисто-коричневой корочки хлеба, его вкус и аромат во многом связаны с МО.

При получении вина, изготовлении коньяка и шампанского образуются продукты МО, которые влияют на цвет, вкус и аромат. При очень длительной выдержке вина идут глубокие изменения продуктов, участвующих в реакции МО, что приводит к изменению первоначальных свойств вина.

Потемнение фруктовых соков при хранении, изменение внешнего вида, вкуса и запаха готовых мясных продуктов также связано с реакцией МО.

При МО снижается пищевая ценность получаемых продуктов в результате связывания белков, витаминов, аминокислот в комплексные соединения.

При невысоких температурах реакции протекают медленно, при 100°С и выше ускоряются. Чтобы задержать нежелательные изменения, используют соединения, легко связывающиеся с карбонильными соединениями, например, перекись водорода, сернистую кислоту. Чем выше интенсивность образования коричневой окраски, тем ниже пищевая ценность белковых продуктов. При этом теряется 2050% свободных аминокислот; с увеличением температуры и продолжительности нагревания эти потери возрастают. Потери аминокислот и сахаров наиболее значительны при обжаривании мяса.

Таким образом, МО, с одной стороны, снижает пищевую ценность готового продукта вследствие потери ценных питательных веществ, с другой улучшает органолептические показатели готовых изделий.

Карамелизация. В пищевой промышленности особое значение имеет карамелизация сахарозы, глюкозы и фруктозы. Нагревание моно- и дисахаров при температуре 100°С и выше приводит к изменению их химического состава, цвета, увеличению содержания редуцированных веществ. Глубина этих процессов зависит от состава сахаров, их концентрации, рН среды, температуры и продолжительности нагрева, присутствия примесей. Особенно чувствительна к нагреванию фруктоза, карамелизация ее протекает в 67 раз быстрее, чем глюкозы. Сахароза при нагревании в ходе технологического процесса в слабокислой или нейтральной среде подвергается частичной инверсии с образованием глюкозы и фруктозы. Эти моносахариды подвергаются даль-нейшим превращениям. Например, от молекулы глюкозы могут отщепиться молекулы воды (дегидратация), а образовавшиеся продукты соединяются друг с другом или с молекулой сахарозы. При отнятии двух молекул воды от сахарозы образуется карамелан С12 Н18 О9 растворимое в воде соединение желтого цвета, при отщеплении трех моле- кул карамелен С36 Н50 О25, имеющий ярко-коричневый цвет, затем при дальнейшей дегидратации карамелин труднорастворимое в воде соединение.

При последующей дегидратации образуется оксиметилфурфурол, при превращениях которого разрушается углеродный скелет и накапливаются продукты деструкции муравьиная и левулиновая кислоты (рис. 2).

Степень полимеризации образовавшихся продуктов может быть различной. Если концентрация углеводов невелика (1030%), то легче протекает образование оксиметилфурфурола, при повышенных концентрациях (7080%) активнее идут процессы конденсации.

Рис. 2. Схема превращения сахаров при нагревании При изготовлении кондитерских изделий, например карамели, температурным воздействиям подвергаются высококонцентрированные растворы сахаров (до 80%), поэтому основными продуктами карамелизации являются ангидриды и продукты их конденсации.

Витамины представляют собой низкомолекулярные органические вещества, обладающие разнообразным строением и физико-химиче-скими свойствами, особенно необходимые для нормальной жизнедеятельности любого организма и выполняющие в нем непосредственно или в составе более сложных соединений каталитические и регуляторные функции.

Витамины объединены в отдельную группу природных органических соединений по признаку их абсолютной необходимости для гетеротрофного организма в качестве дополнительной к белкам, жирам, углеводам и минеральным веществам составной части пищи.

В количественном отношении потребность в витаминах ничтожна:

человек в среднем должен потреблять ежедневно около 600 г (в пересчете на сухое вещество) основных пищевых веществ и только 0,10,2 г дополнительных факторов питания витаминов [21, 22].

Открытие витаминов было связано с изучением роли пищевых веществ в жизнедеятельности организма. В 1880 г. русский ученый Н. И.

Лунин впервые доказал, что помимо известных составных частей пищи белков, жиров, углеводов, воды и минеральных веществ необходимы какие-то дополнительные факторы, без которых организм не может нормально существовать. По предложению польского исследователя К. Функа, проводившего опыты по выделению из рисовых отрубей активного начала (19111912 гг.), эти дополнительные факторы пищи были названы витаминами, поскольку выделенное из рисовых отрубей вещество содержало аминогруппу.

Вначале предполагалось, что обязательным компонентом витаминов является аминогруппа, поэтому их назвали от лат. vita жизнь и плюс амины). Впоследствии выяснилось, что многие витамины не содержат азота.

Существует условное деление витаминных веществ на собственно витамины и витаминоподобные соединения. Последние похожи по аналогичным свойствам на витамины, но требуются обычно в большом количестве.

Источником витаминов у человека служат пища и кишечные бактерии. Последние сами синтезируют многие витамины и являются важным источником их поступления в организм.

В отличие от других пищевых веществ витамины участвуют в образовании коферментов, без которых невозможна нормальная функция соответствующих ферментов, или служат регуляторами биохимических процессов.

Общепринятой классификации витаминов пока не существует. Витамины, провитамины и витаминоподобные вещества условно делятся на водо- и жирорастворимые. Все эти соединения имеют буквенное обозначение, химическое и физиологическое название.

Отдельные витамины представляют собой группу близких по химической структуре соединений. Эти варианты одного и того же витамина называются виталиерами. Они обладают сходным специфическим, но отличающимся по силе аналогичным эффектом на организм.

Ниже (табл. 3) приведена классификация витаминов и их производных [22].

Наряду с витаминами и витаминоподобными веществами в живой клетке могут присутствовать антивитамины соединения, которые полностью или частично исключают участие витаминов в биохимических реакциях. Антивитаминное действие этих соединений проявляется в том, что они разрушают витамины, или инактивируют их действие, или препятствуют их синтезу.

Важное значение витаминов объясняется прежде всего тем, что многие из них в соединении с белками образуют ферменты. Так, большинство витаминов группы В выполняет роль коферментов в биохимических реакциях.

Витаминоподобные жирорастворимые вещества Витаминоподобные водорастворимые вещества Отсутствие, недостаточное (гиповитаминоз) или избыточное (гипервитаминоз) содержание в организме витаминов может приостановить или задержать образование важнейших ферментов и, следовательно, нарушить нормальный процесс обмена веществ.

Причины витаминной недостаточности организма многообразны, но можно выделить две главные группы факторов:

алиментарные (пищевые), приводящие к возникновению первичных гиповитаминозов;

заболевания, ведущие к развитию вторичных гиповитаминозов.

Это деление условно, так как нередки сочетания указанных факторов (смешанные формы гиповитаминозов).

К основным причинам алиментарной витаминной недостаточности относятся:

1. Неправильное по продуктовому набору питание. Недостаток в рационе овощей, фруктов и ягод, ведет к дефициту в организме витаминов С и Р. При употреблении рафинированных продуктов (сахар, изделия из муки высших сортов, очищенный рис и др.) поступает мало витаминов группы В.

При длительном питании только растительной пищей в организме появляется недостаток витамина В12.

2. Сезонные колебания содержания витаминов в пищевых продуктах.

3. Неправильное хранение и кулинарная обработка продуктов ведут к значительным потерям витаминов, особенно С, А, В1, каротина, фолиевой кислоты.

4. Нарушение сбалансированности между пищевыми веществами в рационе. Даже при достаточном потреблении витаминов, но дефиците белков может возникнуть недостаточность в организме многих витаминов.

Это обусловлено нарушением транспорта, образования активных форм и накопления в тканях витаминов. При избытке в питании углеводов, особенно за счет сахара и кондитерских изделий, может развиться В1гиповитаминоз. Длительный дефицит или избыток в питании одних витаминов нарушает обмен других.

5. Повышенная потребность организма в витаминах, вызванная особенностями труда, быта, климата и т.п. Так, в условиях холодного климата, при воздействии химических или физических профессиональных или умственных нагрузок на 3050% увеличивается потребность в витаминах.

При составлении рационов питания необходимо иметь в виду, что в плодах, овощах и ягодах содержатся аскорбиновая и фолиевая кислоты, каротин и витамин Р. Витамины группы В имеются в различных крупах, бобовых культурах, хлебе из муки низших сортов, яйцах, мясе и рыбе. Витамин В12 содержится в основном в печени животных и рыб, мясе и рыбе, в яйцах и молочных продуктах. Источником витамина А являются печень и жир животных, икра рыб, яйца и молочные продукты. Витамин Е имеется в растительных маслах и соответственно в исходных продуктах для их изготовления (семена подсолнечника, кукурузы, сои и т.д.), в орехах, зерновых и бобовых культурах, молочных продуктах, печени и почках животных, яйцах. Минимальный витаминный набор должен быть представлен витаминами А, Е, С и Р, группы В (В1, В2, В6, РР, фолиевая кислота и В12), для детей дополнительно еще витамином D. Витамины активируют и нормализуют обменные процессы, положительно влияют на общую активность и сопротивляемость организма и состояние отдельных органов и систем.

Более подробно ознакомиться с содержанием витаминов в различных пищевых продуктах и с их ролью в обменных процес- сах можно по учебникам, справочникам и научной литературе [10, 11, 13, 21, 22, 23].

К фенольным соединениям ФС относится обширный класс циклических веществ, являющихся производными ароматического спир- та фенола (С6Н5ОН). В молекуле фенольных соединений имеется ароматическое кольцо, содержащее одну или несколько гидроксильных групп. Фенольные соединения находятся в растениях, плодах и овощах преимущественно в виде гликозидов и реже в свободном виде [24].

Биосинтез фенольных соединений в растительной клетке происходит в протоплазме, в частности, в хлоропластах. Однако основная масса водорастворимых фенолов сосредоточена в вакуолях, ограниченных от цитоплазмы белково-липидной мембраной тонопластом, который регулирует участие веществ, содержащихся в вакуолях, в метаболизме клетки. В животном организме фенольные соединения не синтезируются, а поступают с растительной пищей и участвуют в обменных процессах.

К гликозидам относятся разнообразные вещества, у которых какойлибо сахар (чаще глюкоза, реже другие моносахариды) соединен за счет гликозидного гидроксила с другими веществами, не являющимися сахарами (спиртами, альдегидами, фенолами, алкалоидами, стероидами и др.).

Вторая часть молекулы гликозидов называется агликоном (не сахар).

От содержания и превращений фенольных соединений зависят цвет и аромат плодов, качество чая, кофе, вина. Многие фенолы обладают свойствами витамина Р и являются антиоксидантами.

Все фенольные соединения являются активными метаболитами клеточного обмена и играют важную роль в различных физиологических функциях растений, плодов, картофеля и овощей дыхании, росте, устойчивости к инфекционным заболеваниям.

О важной биологической роли фенольных соединений свидетельствует их распределение в растительной ткани. Разные органы и ткани растений, плодов и овощей различаются не только количественным содержанием фенолов, но и качественным их составом.

В настоящее время известно более 2000 фенольных соединений, существенно различающихся по своим свойствам. В связи с этим важное значение имеет классификация фенольных соединений, представленная на рис. 3.

Фенольные соединения условно разделяются на три основные группы [24]:

1. Мономерные.

3. Полимерные.

Мономерные фенольные соединения содержат одно ароматическое кольцо и делятся на три подгруппы:

соединения С6-ряда, состоящие из ароматического кольца без углеродных боковых цепей; к ним относятся гидрохинон, пирокатехин и его производные, гваякол, флороглюцин, пирогаллол. Все они содержатся в растениях главным образом в связанном виде;

соединения с основной структурой С6С1-ряда включают в себя группу фенолкарбоновых кислот и их производных протокатеховую, ванилиновую, галловую, салициловую, оксибензойную и другие кислоты; эти соединения встречаются в плодах и овощах в свободном виде;

соединения с основной структурой С6С3-ряда, состоящие из ароматического кольца и трехуглеродной боковой цепи, делятся на коричные кислоты, кумарины и производные последних: изокумарины, фурокумарины.

Кумарины рассматриваются как лактоны оксикоричных кислот. Наиболее распространенными коричными кислотами являются п-ку-маровая, кофейная, феруловая и синаповая.

Пирогаллол Гваякол и ФенолкарбоЭллаговые Фенолкарбоновые кислоты, обладая фенольными и кислотными группами, могут реагировать друг с другом с образованием соединений типа сложных эфиров, называемых депсидами. Если в реакции участвуют две фенолкарбоновые кислоты, то образуется дидепсид, если три тридепсид и т.п. Соединения С6С3-ряда участвуют в формировании аромата и вкуса плодов и овощей.

Димерные фенольные соединения имеют основную структуру с двумя ароматическими кольцами С6С3С6 и делятся на флавоноиды и изофлавоноиды (ротеноиды). Эти соединения наиболее широко распространены в природе, и многие из них принимают участие в формировании аромата и цвета растительных продуктов.

В зависимости от структуры связующего трехуглеродного фрагмента в молекуле и степени окисленности флавоноиды подразделяются на катехины, лейкоантоцианы, флаваноны, флаванонолы, антоцианы, флавоны, флавонолы и другие (см. рис. 3). Наиболее восстановленные соединения катехины, наиболее окисленные флавонолы.

Катехины бесцветные соединения, легко окисляются, в результате чего приобретают разную окраску. Например, различный цвет чая (черный, красновато-коричневый, желтый) обусловлен степенью окисления катехинов, содержащихся в чайном листе. Существует несколько форм катехинов:

катехин, галлокатехин, галлокатехингаллат и другие. Каждый катехин может существовать в виде четырех оптических изомеров, различающихся по направлению и величине угла вращения: (+)-катехин, ()-катехин; (+)эпикатехин, ()-эпикатехин. Кроме того, для каждого катехина известны два рацемата смесь, лишенная оптической активности: (+)-катехин и (+)эпикатехин. Все они отличаются по физическим свойствам и биологическому действию. Например, высокой Р-витаминной активностью обладает ()-эпикатехин.

В плодах и овощах катехины могут присутствовать в свободном и связанном состоянии (в составе полимерных форм). Много катехинов содержится в винограде, айве, черной смородине, яблоках, черноплодной рябине, косточковых плодах и ягодах.

Катехины хорошо растворимы в воде, имеют слабый вяжущий вкус, легко окисляются на свету, при нагревании, особенно в щелочной среде под действием окислительных ферментов (фенолоксидазы и пероксидазы).

Продукты окисления хиноны и полимеризации катехинов флобафены придают плодам и овощам при термической и механической обработке темную окраску.

Окисление фенольных соединений может быть обратимым и необратимым. Этот процесс происходит и в здоровых, неповрежденных растительных клетках, но ткань их при этом не темнеет. Это обусловлено тем, что через тонопласт в цитоплазму поступает строго ограниченное количество фенолов, рассчитанное на тот ферментативный аппарат, который имеется в цитоплазме.

При окислении в здоровой клетке часть фенолов окисляется до карбоновых кислот и в качестве конечных продуктов окисления образуются СО2 и Н2О.

Часть же промежуточных продуктов окисления фенолов с помощью ферментов фенолоксидазы и пероксидазы, а также восстановителей, вновь восстанавливается до исходных соединений.

В поврежденных клетках в контакте с о-фенолоксидазой оказывается сразу большое количество фенолов и поэтому восстановления не происходит, а образующиеся хиноны необратимо конденсируются как между собой, так и с аминокислотами с образованием коричневых и красных аморфных веществ флобафенов.

Например, причиной потемнения очищенных и нарезанных клубней картофеля является окисление аминокислоты фенольного ха-рактера тирозина ( -оксифенилаланин). Тирозин окисляется до диоксифенилаланина, который превращается в хинон, образующий красные гетероциклические соединения. Хиноны полимеризуются и превращаются в продукты темного цвета меланины.

Образование темноокрашенных веществ при хранении очищенного картофеля может происходить в результате окисления другого вещества фенольной природы хлорогеновой кислоты. Потемнение внутренней сердцевины картофеля связано с окислением хлорогеновой кислоты, а внешней сердцевины с окислением тирозина.

Предотвратить окисление фенолов очень важно при производстве крахмала, так как образующийся при измельчении картофеля клеточный сок содержит наряду с другими веществами тирозин. Последний легко окисляется, что вызывает потемнение крахмала, ухудшение его качества.

Быстрое отделение клеточного сока от крахмала на центрифуге позволяет получить крахмал высокого качества.

Для предотвращения потемнения плодов и овощей при чистке, резке и дроблении применяют различные вещества (диоксид серы, аскорбиновую, лимонную кислоты и др.), а также тепловую обработку для инактивации фенолоксидаз, пероксидаз и каталазы.

На предприятиях общественного питания применяется сульфитация очищенного картофеля, заключающаяся в обработке клубней слабым раствором диоксида серы (0,10,2%).

Лейкоантоцианы, флаваноны и флаванонолы это бесцветные фенольные соединения. Лейкоантоцианы изменяют окраску в зависимости от температуры. Так, при 135°С они имеют желтый цвет, при 165°С виннокрасный, выше 225°С сине-серый, при 260°С черный. При нагревании они превращаются в лейкоантоцианидины. Лейкоан-тоцианы в значительном количестве содержатся в плодах и овощах, придавая некоторым из них терпкий вкус.

Флаваноны и флаванонолы в свободном виде встречаются редко, чаще в форме гликозидов. Богаты ими цитрусовые плоды, в которых содержатся нарингенин, гесперидин и эридиктол.

Флавоновые пигменты это окрашенные фенольные соединения: антоцианы, флавоны и флавонолы. Эти фенольные гликозиды хорошо растворимы в воде, обладают бактерицидными свойствами. Они содержатся во многих плодах и овощах, отличаются повышенной окислительной способностью. Антоцианы имеют фиолетовый цвет, флавоны и флавонолы желтый.

Антоцианы. Они представляют собой гликозиды, в которых остатки сахаров (глюкозы, галактозы и рамнозы) связаны с окрашенными агликонами, принадлежащими к группе антоцианидинов. Раз- личают шесть антоцианидинов, составляющих агликоны антоцианов пеларгонидин, цианидин, пеонидин, дельфинидин, петунидин, мальвидин. В зависимости от наличия этих соединений плоды имеют разную окраску.

Наиболее распространен цианидин, он обнаружен в яблоках, землянике, сливах и в других плодах. В некоторых плодах антоцианы находятся только в кожице (виноград, слива), в других в кожице и мякоти (малина, черника, смородина).

В зависимости от рН окраска антоцианов может меняться от кра-сной до синей и фиолетовой (в кислой среде красные, в щелочной синие). Антоцианы с ионами К, Nа, Fе и других металлов дают соединения синего цвета.

Флавоны это пигменты, имеющие желтую окраску; содержат-ся во многих плодах и овощах. Флавоны являются предшественниками антоцианов.

Флавонолы отличаются от флавонов наличием гидроксильной группы и обладают сильными бактерицидными свойствами. Чаще всего в плодах и овощах из флавонолов распространены кверцетин, кемферол, рутин и мирицетин. Кверцетин самый распространенный флавонол придает золотистый цвет кожице лука, облепихе.

Полимерные фенольные соединения делятся на гидролизуемые и негидролизуемые конденсированные дубильные вещества.

Гидролизуемые вещества танины это сложные эфиры моносахаридов (глюкозы) и фенольных кислот (галловой, эллаговой, протокатеховой, кофейной, хлорогеновой).

Танины легко подвергаются гидролизу, распадаясь на более простые соединения. Танины взаимодействуют с солями тяжелых металлов, вызывая изменения цвета продуктов переработки плодов и овощей.

Гидролиз дубильных веществ приводит к ослаблению или исчезновению терпкого вкуса плодов и к накоплению сахаров, что улучшает вкус.

Кроме того, продукты распада танинов фенольные кислоты усиливают защитные свойства плодов и овощей.

Гидролиз дубильных веществ наблюдается при дозревании плодов и овощей, нанесении механических повреждений и поражении микроорганизмами. Чаще всего при этом накапливается хлорогеновая кислота.

Негидролизуемые вещества состоят из остатков катехинов и лейкоантоцианов и образуются при окислительной конденсации этих мономеров. Конденсация флавоноидов происходит при нагревании с разбавленными кислотами. Конденсированные дубильные вещества с солями железа дают темно-зеленое окрашивание.

Конденсированные дубильные вещества содержат мало углеводов и образуют в присутствии минеральных кислот нерастворимые аморфные соединения флобафены.

Существенным качественным и количественным изменениям подвергаются фенольные соединения в плодах и овощах в процессе созревания и хранения. Количество их уменьшается за счет гидролиза и использования на дыхание. В то же время при созревании плодов и овощей такие фенолы, как антоцианы, флавоны, флаваноны, флавонолы синтезируются и улучшают цвет продуктов. В процессе хранения плодов и овощей происходит взаимопревращение фенольных соединений. Так, при гидролизе танина образуются фенолокислоты, при конденсации катехинов конденсированные дубильные вещества.

В пищевом сырье и продуктах питания животного и растительного происхождения наряду с органическими веществами содержатся минеральные (неорганические) вещества, к которым относятся вода и минеральные элементы. Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, но имеют исключительно важное значение в обменных процессах организма человека и поэтому должны поступать с пищей в соответствии с физиологической потребностью в них.

Вода и продукты ее диссоциации водородные и гидроксильные ионы являются важными факторами, определяющими структуру и биологические свойства белков, нуклеиновых кислот, липидов, а также мембран и других клеточных органелл.

Вода отличается высокой реакционной способностью, обладает необычными свойствами и очень сильно отличается как в химическом, так и в физическом отношении от большинства других жидкостей.

Свойства воды, содержащейся в продуктах, отличаются от свойств обычной воды. Установлены различия в теплофизических свойствах, таких, как начальная температура кристаллизации, коэффициент термодинамической активности.

По сравнению с другими жидкостями вода имеет необычайно высокие температуры плавления и кипения, теплоту испарения, удельную теплоемкость, теплоту плавления, а также большое поверхностное натяжение. Эта особенность воды обусловлена тем, что силы притяжения между молекулами жидкой воды очень велики, и, следовательно, велико их внутреннее сцепление.

Такие свойства молекул воды, как полярность и способность к образованию водородных связей, делают воду великолепным растворителем полярных и нейтральных молекул. Вода диспергирует амфипатические вещества (полярные липиды, мыла) с образованием мицелл, в которых гидрофобные группы спрятаны внутрь и не контактируют с водой, а полярные группы располагаются на наружной поверхности мицелл.

Являясь основным (по массе) компонентом пищевого сырья и большинства продуктов питания вода влияет на их консистенцию и структуру;

ее взаимодействие с химическими компонентами продуктов влияет на их устойчивость при хранении.

Массовая доля воды в пищевом сырье и продуктах питания колеблется в широких пределах (от 8 до 96%) в зависимости от вида сырья и продуктов, способов их обработки и технологии пищевых производств. Например, массовая доля воды в мясе, рыбе, мясо- и рыбопродуктах составляет 2638%, в плодоовощной продукции 7896%, в молоке 8689%.

Организм человека на 2/3 состоит из воды, причем в разных частях и органах содержится неодинаковое ее количество. При введении в пищевой рацион необходимого количества жидкости обеспечивается надлежащий объем пищи, который создает чувство насыщения. Суточная потребность в воде в среднем составляет 3540 мл на один килограмм массы тела или около 2,02,5 л. Значительная часть этой нормы (около одного литра) содержится в пищевых продуктах. Так называемая свободная жидкость, содержащаяся в первых блюдах и различных напитках, должна составлять около 1,2 л при общей массе дневного рациона около 3 кг. Количество воды, поступающее в организм с пищей и питьем, меняется в зависимости от климатических условий и интенсивности физической работы.

Функции воды в организме очень важны и многообразны: все реакции гидролиза пищевых веществ происходят при участии воды; вода растворяет органические и неорганические вещества, транспортирует их в организме; выводит отходы процессов обмена из клеток организма; является дисперсионной средой для крови, протоплазмы клеток и т.д.; служит смазочным материалом в суставах и в местах соприкосновения различных частей организма. Вот почему чрезвычайно важное значение имеет поступление в организм человека определенного количества воды с пищей и питьем.

При производстве продуктов питания необходимо учитывать, что пищевое сырье, продукты и пища представляют собой дисперсионную среду, а дисперсная фаза включает в себя органические и неорганические вещества с различной степенью дисперсности.

Воду в продуктах можно представить как непрерывную фазу, в которой другие составляющие (компоненты химического состава) могут быть распределены в виде истинных и коллоидных растворов, а также в виде эмульсий. Различные продукты неодинаково взаимодействуют с находящейся в них влагой.

Сахара, соли, кислоты, содержащиеся в растительных и животных тканях, образуют в основном истинные растворы. Равномерное распределение растворенных веществ, диффузия их через полупроницаемые мембраны происходит вследствие ионного или молекулярного диспергирования, оно не устраняет возможность локального образования насыщенных растворов.

Коллоидные растворы в продуктах образуются при растворении гидрофильных макромолекул, например, пектина и белков. Растворимость коллоидов, их водосвязывающая способность зависят от рН среды и являются минимальными в изоэлектрической точке.

При диспергировании в воде соединений низкой растворимости образуются эмульсии.

Для описания состояния воды в биологических объектах пользуются параметрами, характеризующими изменение свойств воды и других компонентов объекта под влиянием внешних факторов.

При исследовании свойств растворов, введены понятия свободной и связанной воды. Под свободной понимают такую воду, молекулы которой образуют структуру, близкую к стуктуре обычной воды. Свободная вода составляет около 95% от всей воды клетки; в ней растворены многочисленные пищевые вещества (сахара, органические кислоты, аминокислоты и др.);

эта вода является более подвижной, чем связанная.

Связанная вода, на долю которой приходится 45% всей воды клетки, прочно соединена с коллоидами, образующими гетерогенную систему.

Вода, связанная с частицами размером 101 106 мм, образует вокруг них тонкую оболочку, которая прочно соединена с ними. Плотность связанной воды выше, чем свободной; удельная теплоемкость ниже (часть связанной воды в некоторых случаях не замерзает и при минус 75°С).

В большинстве случаев связанная вода не является растворителем для кристаллоидов и трудно удаляется при замораживании и сушке. Содержание в продуктах связанной воды колеблется в довольно широких пределах.

В мясе оно составляет 1316%, в плодах и овощах 811%, в молоке 3,03,5%. Поэтому из плодов и молока вода удаляется сравнительно легко.

Большая прочность связей между молекулами в жидкой воде обусловлена электрической полярностью молекул воды, связанной со специфическим расположением электронов в атомах кислорода и водорода [25].

Уменьшение количества связанной воды может служить признаком изменения (старения) коллоидной системы, поэтому раздельное определение свободной и связанной воды представляет большой научный и практический интерес.

Известно, что вода связана с компонентами пищевых продуктов энергетически неоднородно. Формы связи воды необходимо учитывать при переработке и хранении пищевого сырья и производства продуктов питания.

В ряде работ предлагаются схемы, по которым классифицируются формы связи воды в различных материалах, в том числе и в пищевых продуктах [25].

Академик П. А. Ребиндер предложил следующую классификацию форм связи влаги на основе энергии связи:

механическая влага смачивания, содержащаяся в капиллярах и макрокапиллярах. Эта форма связи наименее прочная; влага легко удаляется путем механического воздействия, например, посредством центрифугирования или прессования;

физико-химическая адсорбционная, осмотическая и структурная влага, содержащаяся в клетках и микрокапиллярах. Для разрушения этой формы связи требуется значительно больше энергии. Для удаления такой влаги необходимо предварительно превратить воду в пар, затратив существенное количество теплоты;

химическая форма связи наиболее прочная. Это ионнная связь и вода в кристаллогидратах. Такая связь может быть разрушена либо путем химического воздействия, либо путем нагрева до высоких температур, например посредством прокаливания, но не всегда. Химически связанная вода удерживается продуктом в точных количественных соотношениях и не удаляется при замораживании и сушке.

При взаимодействии молекул воды с молекулами компонентов пищевых продуктов, различают водородные, ионные, гидрофобные и другие виды связи. Водородная связь характеризуется взаимодействием ионов водорода с молекулами воды в жидкой воде и во льду. Расположение электронов вокруг атома кислорода близко к тетраэдрическому, т.е. каждая молекула воды стремится связаться водородной связью с четырьмя соседними молекулами воды. Важная особенность водородных связей их меньшая прочность по сравнению с ковалентными. Энергия водородных связей в жидкой воде составляет около 18,8 кДж.моль1, а энергия ковалентной связи (в молекуле воды, образованной за счет спаривания электронов) равна 461 кДж.моль1.

Другое важное свойство водородных связей их строго определенное направление в пространстве, что связано с вполне конкретным направлением связывающих орбиталей атомов водорода и кислорода.

Скорость образования и разрыва водородных связей в водных системах значительно превосходит скорость образования и разрыва ковалентных связей. Именно поэтому водородные связи обладают существенным преимуществом по сравнению с ковалентными связями с позиции возможности реализации различного рода биомолекулярных процессов, протекающих при переработке и хранении пищевого сырья и продуктов питания.

Мерой прочности связи влаги в пищевых продуктах является активность воды, влияющая на ферментативные, химические и физические изменения в них.

Активность воды аw представляет собой отношение равновесного давления водяных паров над продуктом к равновесному давлению паров чистой воды при одних и тех же температурах. Этот показатель служит количественной оценкой качественного изменения связи воды в продукте по отношению к чистой (дистиллированной) воде.

Для чистой воды аw = 1; уменьшается при растворении в воде различных веществ. Устойчивость пищевых продуктов к микроорганизмам при их хранении зависит от активности воды окружающей среды и пищевого продукта. Микроорганизмы могут расти на продуктах, имеющих значение показателя аw между 0,99 и 0,63. Для многих микроорганизмов эти величины определены, они постоянны для каждого вида и не зависят от природы растворенных веществ. По мере уменьшения аw среды (начиная с оптимального значения) продолжительность лаг-фазы обычно увеличивается, а скорость роста и количество клеток микроорганизмов уменьшаются. В целом, бактерии развиваются в среде с более высокими значениями аw (0,990,93), чем дрожжи и плесени. Оптимальные значения а w для роста дрожжей также варьируют, но минимальные величины для этих организмов (0,910,88) ниже, чем для большинства бактерий.

3.6.2. Минеральные элементы Минеральные элементы делятся на макро- и микроэлементы и входят в состав всех пищевых продуктов в небольшом количестве (0,50,7% съедобной части).

В органах человека можно обнаружить почти все химические элементы. К макроэлементам относятся углерод, кислород, водород, азот, кальций, фосфор, калий, сера, натрий, хлор, магний. Углерод, кислород, водород и азот являются макроэлементами-органогенами и входят в состав основных пищевых веществ (белков, жиров, углеводов). Вместе с водой они составляют около 96% массы тела человека; остальные из вышеперечисленных макроэлементов в среднем составляют 4%.

К микроэлементам относятся железо, цинк, медь, йод, фтор, кобальт, ванадий, молибден, олово, кремний и другие элементы, содержащиеся в количестве менее 0,01%.

Попадая в организм человека в большом количестве, некоторые минеральные элементы могут проявлять токсические свойства, поэтому содержание их в пищевых продуктах регламентируется медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества (см. разд. 5.2.2). Минеральный состав организма человека приведен в табл. 4 [2, 11, 23].

Минеральные элементы играют важную роль в различных обменных процессах растительной, животной клеток и тканей, а также организма человека. Они участвуют в построении костной ткани, выполняют пластическую, каталитические и другие регуляторные функции.

Макро- и микроэлементы являются составной частью многих ферментов и метаболитов; участвуют в различных процессах обмена между клетками и межклеточной жидкостью; регулируют водно-солевой и кислотно-щелочной обмен; используются при образовании буферных систем, среди которых важную роль играют бикарбонатная и фосфатная системы.

Многие минеральные элементы участвуют в поддержании осмотического давления и электролитического равновесия внутри и вне клетки.

Важное значение имеют минеральные элементы в образовании и формировании белков. Общеизвестна их роль в деятельности эндокринных желез (например, йода для щитовидной железы), и в различных ферментативных процессах.

Магний, железо, марганец, медь, йод, стронций, молибден и др.

Минеральные вещества участвуют в нейтрализации кислот и предотвращают "закисление" организма, т.е. развитие так называемого ацидоза, нарушающего нормальное течение реакций обмена веществ и приводящего к развитию ряда патологических расстройств. Изучение роли минеральных веществ в организме как составной части пищи тесно связано с предупреждением ряда эндемических заболеваний эндемического зоба, флюороза и других.

Недостаток того или иного минерального элемента приводит к очень серьезным нарушениям важнейших физиологических функций любого живого организма.

Не все микроэлементы, обнаруженные в тканях организма, относятся к жизненно необходимым. Последними являются: железо, цинк, медь, кобальт, магний, стронций, молибден, марганец. При недостатке в питании меди, цинка и йода в организме человека возникают патологические изменения.

Содержание минеральных элементов в пищевых продуктах существенно зависит от вида продукта (табл. 5), почвенно-климатических и агротехнических условий, способов переработки и технологий производства продуктов питания и многих других факторов [11, 23].

Содержание минеральных элементов в основных продуктах Недостаточное поступление минеральных элементов в организм может быть связано с нарушением питания, а также с наличием в пище веществ, препятствующих утилизации минеральных составляющих пищи, в первую очередь кальция, железа, цинка и меди. К таким веществам относятся различные природные компоненты, образующие с этими элементами труднорастворимые комплексные соединения.

Например, фитин и клетчатка прочно связывают цинк, препятствуя его всасыванию в кишечнике. Фитин (гексафосфорный эфир инозита) содержится в значительном количестве в бобовых и некоторых овощах.

Щавелевая кислота с ионами Са2+ образует нерастворимые в во-де соли. Продукты, богатые щавелевой кислотой, способны резко уменьшить усвояемость кальция в организме и вызвать тяжелые отравления. Наиболее богатыми источниками щавелевой кислоты (от 0,3 до 1%) являются щавель, ревень, красная свекла, чай, бобы, какао. В большинстве фруктов щавелевой кислоты содержится мало.

При переработке пищевого сырья и производстве продуктов питания происходит, как правило, уменьшение содержания минеральных веществ. Например, при очистке картофеля и овощей теряется от 10 до 30% минеральных веществ; при тепловой обработке растительных продуктов (варке, жарке, тушении) от 5 до 30%. В мясных и рыбных продуктах теряется кальций и фосфор при отделении мякоти от кости. При тепловой обработке мяса потери минеральных веществ составляют 550%. Из костей в бульон при варке выделяется до 20% кальция. При использовании металлосодержащих оборудования и тары в продукте может увеличиться количество железа, свинца, кадмия, олова.

Более подробно значение отдельных минеральных элементов в питании человека изложено в источниках [2, 10, 13, 14].

Пищевые добавки это вещества, используемые для получения продуктов специализированного назначения (диетических, лечебных и др.), усовершенствования технологий, сохранения требуемых или придания новых свойств, повышения стабильности и улучшения органолептических показателей пищевых продуктов.

В пищевой промышленности применяются пищевые добавки природного происхождения и получаемые искусственным путем.

В соответствии с технологическим предназначением пищевые добавки делятся на следующие группы:

группа А пищевые добавки, обеспечивающие необходимый внешний вид и органолептические свойства продукта, включающие в себя: пищевые красители, улучшители консистенции, ароматизаторы, вкусовые вещества;

группа Б пищевые добавки, предотвращающие микробиальную (консерванты) или окислительную (антиоксиданты) порчу продуктов;

группа В пищевые добавки, необходимые в технологическом процессе производства пищевых продуктов; ускорители технологического процесса; фиксаторы миоглобина; технологические пищевые добавки: разрыхлители теста, желеобразователи, пенообразователи, отбеливатели и др.

группа Г улучшители качества пищевых продуктов.

В настоящее время выделяют 23 функциональных класса пищевых добавок в соответствии с их технологическими функциями [26].

Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они при длительном использовании не угрожают здоровью человека. Пищевые добавки по остроте, частоте и тяжести возможных заболеваний относят к разряду веществ минимального риска. Решающую роль играет доза (количество вещества, поступающего в организм в сутки), длительность потребления, режим, пути его поступления в организм и т.п.

С целью гигиенической регламентациии экспериментально обосновывают предельно допустимые концентрации (ПДК), т.е. концентрации, которые не вызывают при ежедневном воздействии на организм в течение сколь угодно длительного времени отклонений в здоровье. При установлении величины ПДК учитывается очень большое число факторов. Исследования проводятся специальными организациями и регламентируются определенными правилами [8, 12, 26].

Все компоненты, в том числе пищевые добавки, применяемые в области Codex Alimentarius, имеют в международной цифровой системе INS свой номер, который делает идентификацию вещества точной и позволяет их выделить в продуктах питания. INS-номера применяются вместе с названием класса, к которому относится это вещество. Классы означают: антиокислители (Ан), регуляторы влажности (Вл), газ для упаковки продуктов (Га), диспергирующие, размельчающие вещества (Ди), желеобразующие (Же), загустители (За), консерванты (Ко), красители (Кр), средства для обработки муки (Му), подсластители (Сл), эмульгаторы (Эм) и др.

Система INS-номеров разработана на основе цифровой системы классификации пищевых добавок, принятой в странах Европы, для краткости называемой системой Е-нумерации. Идентичность пищевых добавок, требования к их чистоте, достоверность их проверки на безвредность, защищаются путем присвоения специального Е-номера и трехзначного числа.

Например, пищевые красители: Е-100 куркумины, Е-140 хлорофилл, Еиндигокармин; химические консерванты: Е-220 диоксид серы, Е- низин и др. [26].

Для придания пищевым продуктам и полуфабрикатам различной приятной окраски используются пищевые красители.

Пищевые красители делятся на три группы в зависимости от их происхождения:

натуральные красители растительного и животного происхождения;

синтетические органические красители;

минеральные красители.

Ниже (табл. 6) приведены основные натуральные и синтетические красители, применяемые в странах Европы и России.

Натуральные красители. К ним относятся каротиноиды, флавоноиды, хлорофиллы, алканнин, сахарный коллер (карамель) и другие. Натуральные красители делятся на жиро- и водорастворимые.

Натуральные жирорастворимые красители растительного происхождения широко применяются при окрашивании масла, маргарина, различного рода жировых наполнителей, напитков и сыра. Наиболее распространенными красителями из этой группы являются каротиноиды полиненасыщенные соединения желтого, красного и оранжевого цвета. Они устойчивы к изменению рН и к веществам, обладающим восстановительными свойствами, но легко окисляются. Для окрас- ки пищевых продуктов применяются,, -каротины из моркови; сапеантин и сапсорубин из сладкого перца;

биксин и норбиксин из семян орлеанского дерева. Наибольшее значение имеет безвредный -каротин, заменивший во многих странах получаемые из смолы красители, предназначенные для окраски жиров от желтого до красного цвета. Он находит применение не только как краситель, но и как источник биологически активного провитамина А.

К натуральным безвредным жирорастворимым красителям относится алканнин краситель из корня растения Alkanna tinсtoria, представляющий собой производное 1,4-нафтохинона. Придает продуктам красно-бордовую окраску, отличается низкой стабильностью. Для окраски жиров этот краситель не нашел широкого применения, так как придает не свойственный им красноватый оттенок.

К натуральным водорастворимым красителям относятся некоторые фенольные соединения (антоцианы, флавоны, флавонолы, ксантоны), хлорофиллы, сахарный коллер и др.

Основные натуральные и синтетические пищевые красители Оранжевый Каротины Ли- Желтокопины Ан- оранжевый S Коричневый Сахарный А н т о ц и а н ы голубые, красно-фиолетовые и красные красители, содержащиеся во фруктах, овощах, а также во многих цветах. По химическим свойствам эти красители относятся к группе флавоновых соединений.

Антоцианы чувствительны к изменениям рН среды, воздействию температуры и света, особенно в присутствии ионов металлов. Поэтому они находят ограниченное применение; чаще используются соки из интенсивно окрашенных плодов (черники, ежевики, вишни, аронии, ирги).

Ф л а в о н ы, ф л а в о н о л ы, к с а н т о н ы желтые или оранжевожелтые красители, находящиеся в виде гликозидов в клеточном соке различных цветов, листьев и некоторых фруктов. Растворимы в воде; в качестве красящих веществ для пищевых продуктов используются мало. Широко применяется энокраситель, который 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 продуктов энокрасителем зависит от рН среды. В нейтральных и слабощелочных средах энокраситель придает продукту синий оттенок, в кислых красный. Поэтому энокраситель в кондитерской промышленности используют совместно с органическими кислотами для создания необходимого рН Среды.

В последнее время в качестве желтых, розово-красных красителей начали использовать пигменты, содержащиеся в соке кизила, красной и черной смородины, клюквы, брусники, аронии, в состав которых входят антоцианы; пигменты чая, содержащие антоцианы и катехины; красный краситель бетаин, выделенный из свеклы.

Х л о р о ф и л л ы красители зеленого цвета, очень неустойчивы, превращаются в феофитины грязно-желтого цвета, поэтому применение их ограничено. В качестве красителей чаще используются интенсивно-зеленые хлорофиллиновые и хлорофиллоподобные комплексы, содержащие вместо магния медь.

С а х а р н ы й к о л л е р (карамель) темно-коричневый продукт термического разложения различных видов сахара. Темно-коричневая стекловидная масса имеет своеобразный вкус, растворяется в воде, образуя после фильтрации темно-коричневую приятно пахнущую и вкусную сиропообразную жидкость. Применяется для окраски пива, ликеров, водки, уксуса, всевозможных напитков, кондитерских изделий и сладостей, супов и соусов. Сахарный коллер не является универсальным красителем, так как имеет различную растворимость в воде и в спирте. Канцерогенное действие не установлено.

К а р м и н натуральный краситель красного цвета, производное антрахинона, красящим веществом которого является карминовая кислота.

Кармин получают из кошенили насекомого, обитающего на кактусах в Африке и Южной Америке.

К у р к у м и н желтый природный краситель, получаемый из многолетних травянистых растений семейства имбирных Curcuma larga, культивируемых в Китае и на Зондских островах.

Ш а ф р а н получают из цветков ирисового растения Crocus sativatus L. Шафран представляет собой цветочное рыльце в виде желтооранжевых нитей. Используют в кондитерской, хлебопекарной и ликероводочной промышленности как красящее вещество, придающее продуктам приятный желтый цвет. Шафран может быть использован также в качестве ароматизатора. Данные о токсичности шафрана отсутствуют.

К а р о о к с и н краситель из крови убойных животных. Используется для подкрашивания колбасных изделий (1,52,0% к массе фарша).

В настоящее время нет возможности использовать только естественные красители с соответствующими свойствами, промышленность вынуждена применять искусственные органические красители.

Синтетические красители. Синтетические органические красители по сравнению с натуральными имеют некоторые преимущества:

обладают более сильной окрашивающей способностью и дают блестящую поверхность;

устойчивы к изменению рН среды, действию кислот, тепла и света, окислителей, влиянию ферментов и некоторых химических кон- сервантов;

в присутствии металлов их цвет мало изменяется;

легче поддаются дозировке, образуется равномерный и неизменный цветовой тон;

в большинстве случаев значительно дешевле, чем натуральные красители.

Синтетические красители в зависимости от их химической структуры делятся на следующие группы:

азо, диазо- и полиазокрасители;

дифенилметановые, трифенилметановые, пиразолоновые;

нитрокрасители;

индигокрасители, ксантеновые, антрахиноновые, хинолиновые.

По растворимости делятся на водо-, жиро- и спирторастворимые. В зависимости от реакции они подразделяются на кислые, основные и нейтральные красители.

Красители, разрешенные для пищевых продуктов, относятся в большинстве случаев к кислотным красителям. Характерным для них является наличие одной или нескольких групп: НSO3, OH, COOH. Это водорастворимые красители. Особенно хорошо растворяются натриевые и калиевые соли. В спирте и жирах они, как правило, совсем не растворяются или растворяются в небольшой степени. К кислотным красителям относится большинство азокрасителей, некоторые дифенилметановые и трифенилметановые красители, нитрокрасители.

Основные красители характеризуются наличием одной или нескольких свободных или замещенных аминогрупп [NH2, NHCH3, N(CH3)2] и отсутствием кислотных групп. Эти красители плохо растворяются в воде, но хорошо в спирте, жирах и органических растворителях. К ним относится большинство дифенилметановых и трифенилметановых красителей, а также некоторые азокрасители.

Нейтральные красители не имеют характерных функциональных групп. Большинство из них не растворяется в воде, но хорошо в жирах и спирте. Их применяют для окрашивания жиров или водно-жировых эмульсий.

Для каждого красителя характерны два вида групп:

хромоформные группы ( азо-нитрогруппы);

ауксохромные группы (гидрокси- сульфокарбокси- и аминогруппы).

Наличие групп характеризует устойчивость красителей к свету, теплу, кислотам, щелочам и другим веществам, что имеет важное технологическое и токсикологическое значение. Иногда применяются многокомпонентные красители, получаемые путем смешивания основных красителей.

К синтетическим пищевым красителям, а также к сырью, используемому для их производства, предъявляются определенные требования. Так, сырье и пищевые красители не должны содержать солей хромовой кислоты, ртути, селена, свободных ароматических аминов, высших ароматических углеводородов, а также существенного количества физиологически бесполезных и других вредных веществ. Красители могут содержать на один килограмм сухого вещества не более 5 мг мышьяка, 200 мг сурьмы, бария, свинца, хрома, кадмия, меди, галлия, цинка (все в пересчете на каждый элемент) и 200 мг цианистых соединений и нитритов (в пересчете на кислоту).

Концентрация синтетических красителей не должна превышать 0,01% (в пересчете на чистый краситель по отношению к массе пищевых продуктов).

При контакте красителей с металлами (Fe, Sn, Zn, Pb, Al) может произойти изменение цвета. Поэтому все металлические части ем- костей и трубопроводов должны быть заменены инертным материалом (фарфором, стеклом, деревом, нержавеющей сталью).

Поступающие в продажу пищевые красители, как правило, разбавлены наполнителями. Растворители и наполнители также должны быть безвредны для здоровья человека. Чаще всего для этих целей применяют поваренную соль, глюкозу, сульфат натрия, сахарозу, соду, крахмал, глицерин, этиловый спирт, воду и пчелиный воск.

Минеральные красители. Неорганические соединения в качестве пищевых красителей применяются для поверхностной окраски драже и кондитерских изделий. Карбонат кальция, сульфат кальция и двуокись титана используются как белый пигмент, окись и гидроокись железа как красный, желтый или черный пигменты, алюминий как серебряный пигмент; могут использоваться также серебро и золото, которые в России запрещены. В применяемых концентрациях они безвредны в гигиеническом и токсикологическом отношении.

О т б е л и в а ю щ и е с р е д с т в а. Влияние на цвет пищевого продукта может оказывать не только добавление красителей. Существуют добавки, реагирующие с определенными составными частями пищевых продуктов и образующие с ними окрашенные соединения. Некоторые добавки, например отбеливатели, предотвращают разрушение натуральных красителей, а другие разрушают нежелательные красители, возникающие в пищевых продуктах под воздействием кислорода воздуха, температуры, света и т.п., или предотвращают их возникновение. Иногда эти добавки оказывают консервирующее действие.

Для стабилизации цвета и консервирующего эффекта применяются диоксид серы и его соединения: водные растворы сернистой кислоты и ее соли; бисульфит натрия, бисульфит кальция, пиросульфит натрия или калия, а также метабисульфит калия. Перечисленные соединения замедляют ферментативное потемнение свежих фруктов, овощей и картофеля, сухих белковосодержащих продуктов, возникающее в результате реакции Майяра.

Диоксид серы используется для отбеливания овощных консервов, рыбопродуктов, крабов, лесных орехов и грибов. Не установлено канцерогенное действие разрешенных в качестве добавок сернистых соединений, однако сернистая кислота необратимо разрушает тиамин (витамин В1) и дисульфидные связи в белках. Поэтому установлены предельно допустимые концентрации для указанных соединений [26]. Обработка мясных продуктов SO2 запрещена, так как таким образом можно придать свежий вид испорченным продуктам и узаконить их фальсификацию.

Н и т р а ты и н и т р и т ы. Нитрит и нитрат калия или натрия применяются как добавки при посоле мяса и мясных продуктов для сохранения красного цвета. При посоле красный мясной краситель миоглобин, превращающийся при кипячении в серо-коричневый метмиоглобин, реагирует с нитритами, образуя красный нитрозомиоглобин. Это соединение, придающее мясным изделиям типичный красный цвет соленого мяса, не изменяется при кипячении и более устойчиво, чем миоглобин, к воздействию кислорода воздуха. Однако нитрозомиоглобин может превращаться в нитрозомиохромоген, придающий соленым мясным изделиям коричневый или зеленоватый оттенок. Добавка нитратов приводит также к образованию нитрозомио-глобина, но предварительно нитраты должны быть восстановлены в нитриты под действием микроорганизмов, содержащих фермент нитрит-редуктазу. Чтобы создать необходимую для их жизнедеятельности благоприятную среду, в рассол добавляется нитрат сахарозы.

Наряду со стабилизацией окраски нитраты и нитриты совместно с поваренной солью оказывают консервирующее действие. Они применяются в виде посолочных смесей, состоящих из поваренной соли и небольшого количества нитратов и нитритов. Используются различные посолочные смеси: нитритная посолочная смесь содержит 0,50,6% нитрита натрия или калия; смесь, содержащая 0,50,6% нитрита и 0,91,0% нитрата натрия, и другие. Нитраты и нитриты рекомендуется применять как средство, предупреждающее развитие CL.botulinum.

Токсичность нитратов обусловлена главным образом превращением их в нитриты. Восстановление нитратов в нитриты в результате микробиологических процессов может происходить не только в пищевых продуктах, но и в пищеварительном тракте. Кроме того, нитраты могут восстанавливаться и чисто химическим путем (например, в результате их реакции с оловом консервной банки, в которой находится продукт).

Нитриты с вторичными аминами образуют канцерогенные вещества натрозамины, а также способствуют разрушению каротина.

Нитриты в количестве около 500 мг на один килограмм продукта могут вызвать у человека метгемоглобинемию. Поэтому экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам строго регламентирует применение нитратов и нитритов в качестве пищевых добавок.

Приемлемое суточное поступление (ПСП) в организм человека нитритов натрия или калия не должно превышать 0,2 мг, а нитратов натрия или калия 5 и 10 мг на один килограмм массы тела.

Токсикологическая оценка. Большинство синтетических красителей токсично, поэтому установлены предельно допустимые концентрации их в пищевых продуктах, обеспечивающие безвредность для здоровья человека.

Проблема токсичности синтетических красителей заключается в их кумулятивном действии, а также во взаимодействии красителей и компонентов химического состава продукта. Образуются комплексы красителей с аминокислотами (цистеином и глютатионом), пептидами. Синтетические красители влияют на активность ферментов (пепсина, трипсина, липазы и др.). Наиболее токсичны кислотные красители, менее основные, нитрокрасители снижают количество эритроцитов и гемоглобина в крови.

В каждой стране имеется соответствующая нормативная документация, в которой перечислены как красители, разрешенные для окраски пищевых продуктов, так и пищевые продукты, к которым разрешена добавка красителя.

Синтетические красители, предназначенные для особых целей, могут быть применены только для окрашивания поверхности определенных продуктов. Например, метилвиолет применяется, в основном, для клеймения мяса и мясных изделий, яиц, а также для поверхностной окраски засахаренных фруктов и корки сыров.

Основные продукты питания не подлежат окраске. Натуральными органическими красителями могут быть окрашены следующие продукты:

маргарин и сливочное масло каротином; маргарин, сыр и сырная корка аннато; пиво, вино, шампанское и подобные напитки, коньяк, сироп и уксус сахарным коллером.

Натуральными или синтетическими органическими красителями допускается окрашивать без указания на этикетке следующие пищевые продукты: рыбу ломтиками и кусочками для консервов в масле "под лососевые", сухие пудинги, супы и соусы, сладкие блюда, стерилизованные консервы из земляники, вишни и сливы, варенья и мармелады, некоторые газированные безалкогольные напитки и порошки для шипучих напитков, ликероводочные изделия, искусственный мед, конфеты, начинки для конфет, мороженое, жиросодержащие наполнители, засахаренные или посыпанные сахаром фрукты и нарезанные фрукты, за исключением лимонов и апельсинов.

Добавка сахарного коллера не требует дополнительного отражения на этикетке. Запрещена окраска продуктов даже сахарным коллером в коричневый цвет, имитирующая содержание в них какао, шоколада или кофе, так же как и окраска в желтый цвет, засахаренных или посыпанных сахаром фруктов и нарезанных фруктов. Разрешена окраска в темно-коричневый цвет сахарным коллером кофейного драже, мороженого и некоторых сортов конфет.

4.2. Вещества, изменяющие консистенцию Для придания продуктам желаемой консистенции, ее улучшения и стабилизации применяются загустители, желе- и студнеобразователи, эмульгаторы и стабилизаторы.

Консистенцию продуктов изменяют также умягчители, пенообразователи, пеногасители и другие поверхностно-активные вещества.

Большинство этих веществ натурального происхождения; как правило, они являются естественными компонентами пищевых продуктов.

Принцип и механизм действия добавок основан на изменении коллоидных систем пищевого продукта.

В химическом отношении вещества, влияющие на консистенцию пищевых продуктов, как правило, инертны, и поэтому на изучение их токсичности обращали меньше внимания, чем на другие пищевые добавки (например, красители). Однако токсикологическая оценка многих перечисленных выше добавок все же проводится, так как их добавляют к пищевым продуктам в значительно большем количестве, чем другие. Установлено, что относительно высокие концентрации добавок, изменяющих консистенцию, влияют на процессы пищеварения, могут изменять характер всасывания как пищевых веществ, так и посторонних примесей. Предъявляются определенные требования к наличию загрязнителей и посторонних примесей в пищевых добавках, при этом учитываются характер обработки пищевого продукта, технологические особенности производства пищевых добавок.

4.2.1. Загустители и студнеобразователи Загустители образуют с водой высоковязкие растворы, а студне- образователи и желирующие средства гели. В обоих случаях вода оказывается связанной, так как в коллоидной системе она теряет свою подвижность и изменяет консистенцию пищевого продукта. В химическом отношении обе группы очень схожи. В обоих случаях это макромолекулы, в которых равномерно распределены гидрофильные группы. С этими группами вступает во взаимодействие вода из окружающей среды. У студнеобразователей возможно обменное взаимодействие с неорганическими ионами (водорода, кальция) и т.п. Четкого разграничения между этими двумя группами нет.

Загустители и студнеобразователи делятся на натуральные, полу- синтетические и синтетические.

Натуральные загустители это вещества растительного происхождения, за исключением желатина. К ним относятся растительные камеди и слизи из "ирландского мха" (каррагена), ятрышников (салепа), семян льна и айвы, рожкового дерева, астрагала, аравийской акации, а также агар и пектин.

Полусинтетические загустители относятся также к веществам растительного происхождения, близким к целлюлозе или крахмалу. Это производные натуральных продуктов, физико-химические свойства которых изменены в желаемом направлении путем введения в них определенных функциональных групп. К ним относятся метилцеллюлоза, этилцеллюлоза (этоксоза), карбоксиметилцеллюлоза (например, ультранабухающая целлюлоза, фондин, целлин), амилопектин.

Синтетические загустители это водорастворимые поливиниловые спирты или эфиры, полиакрилэфиры.

Натуральные и полусинтетические загустители допускаются в производстве пищевых продуктов в ограниченном количестве. Синтетические загустители применяются только в производстве косметических изделий.

Рассмотрим основные загустители и студнеобразователи (прос-тые эфиры целлюлозы, модифицированные крахмалы, пектины, альгиновую кислоту и др.) широко применяются метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, оксипропилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза. Они применяются при изготовлении соусов, рыбных паштетов, мороженого и т.п. Кроме того, они ускоряют кристаллизацию сахара в производстве кондитерских изделий и осветляют мутные растворы и напитки.

Дневной суммарный прием с пищей всех производных целлюлозы не должен составлять более 25 мг на один килограмм массы тела. С точки зрения гигиены пищевых продуктов эти вещества безвредны, потому что эфиры целлюлозы проходят пищевой тракт и выделяются без изменения.

На основе целлюлозы изготавливается микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ). МКЦ это частично гидролизованная кислотой целлюлоза, применяется в пищевой промышленности как наполнитель. МКЦ не переваривается, и относительно большие частицы оста-ются в системе кровообращения и могут раздражать и даже повреждать стенки кровеносных сосудов, особенно капилляров. Поэтому в настоящее время МКЦ применяется в производстве пищевых продуктов в ограниченном количестве.

М о д и ф и ц и р о в а н н ы е к р а х м а л ы. В пищевой промышленности в качестве загустителей и студнеобразователей приме-няются нативный крахмал и частично расщепленные модифицированные крахмалы.

Применяются декстрины; крахмалы, обработанные кислотами, щелочами или ферментами; крахмалы с функциональными группами (ацетилированные); фосфорилированные и окисленные крах-малы; гидрооксипропиловые и другие модификации крахмала.

Применение всех видов крахмалов ограничивается только исходя из технологических соображений изготовления качественных пищевых продуктов. К нативному и модифицированным крахмалам предъявляются различные требования по чистоте. Ограничивается содержание в нативном крахмале диоксида серы и золы (во всех модифицированных крахмалах), мышьяка, марганца (в отбеленных крахмалах), хлористого натрия и карбоксильных групп в окисленных крахмалах, ацетильных групп в ацетилированных крахмалах, остатков фосфатов в фосфорилированных крахмалах.

ее производные это полисахариды, полученные из D-ман-нуровой и Lглюкуроновой кислот, соединенные гликозидными связями. Альгиновая кислота не растворяется в воде, но хорошо ее связывает; соли этой кислоты (альгинаты) хорошо растворяются в воде.

Альгинаты применяются в качестве загустителей, желеобразова-телей и эмульгаторов. В пищевой промышленности их применяют для изготовления фруктовых желе, мармелада, пудингов, мягких конфет, для осветления вин и соков. Кроме того, из них изготавливают защитные покрытия для мясопродуктов, сыров и фруктов. Концентрация альгинатов в пищевых продуктах регламентируется в пределах от одного грамма до 10 г. В соответствии с рекомендациями ФАО-ВОЗ допустимо употреблять альгиновую кислоту и ее соли в пищу без риска для здоровья людей в количестве до 25 мг на один килограмм массы тела (в пересчете на свободную альгиновую кислоту).

П е к т и н ы. Пектины это натуральные вещества, у которых фрагменты D-галактуроновой кислоты соединены гликозидными связями в нитеобразные молекулы. Пектины вырабатывают из фруктов методом кислой или щелочной экстракции или путем ферментативного расщепления. Карбоксильные группы частично этерифицированы метанолом. В зависимости от степени этерификации различают высоко- и низкоэтерифицированные пектины.

Высокоэтерифицированные пектины применяют в количестве 15 г на один килограмм продукта для приготовления мармеладов, желе, фруктовых соков, мороженого, рыбных консервов, майонезов, соусов и т.п., а для приготовления творожного крема до 8 г/кг. Низкоэтерифицированные пектины применяются для производства продуктов с низким содержанием сахара, главным образом овощных желе и паштетов, студней, молочных пудингов и т.п.

В организме человека расщепляется и переваривается до 90% пе- ктинов. Отрицательного воздействия пектинов на здоровье людей не установлено. Пектины могут применяться без количественного ограничения, за исключением амидированных пектинов, у которых часть свободных карбоксильных групп превращена в амиды. Для этих пектинов ПСП составляет до 25 г на один килограмм массы тела.

А г а р. Агар представляет собой смесь полисахаридов агарозы и агаропектина и в большом количестве содержится в водорослях. Агар в виде солей кальция или магния встречается во многих красных водорослях, из которых добывается методом экстрагирования водой. Желеобразующая способность агара в 19 раз выше, чем у желатина.

Агар применяют при консервировании мяса и рыбы, в производстве мармелада, кондитерских изделий, пудингов, мороженого и многих сладких блюд в концентрациях до 20 г/кг. В производстве некоторых видов сыра агар применяют как отдельно, так и в сочетании с другими загустителями в количестве до 8 г/кг. Кроме того, агар используется для осветления соков.

Агар является безвредным для организма человека. Его примене-ние разрешено во многих странах.

К а р р а г е н ("ирландский мох"). Карраген состоит из полисахаридов, и в виде солей кальция, натрия или калия он входит в состав различных красных водорослей, из которых экстрагируется водой.

Карраген применяется в пищевой промышленности как желирующее средство для мясных и рыбных студней, желе, пудингов, а также изделий из овощей и фруктов в концентрациях 25 г/кг. Он может применяться как стабилизатор и эмульгатор при производстве напитков из какао с молоком в концентрации 200300 мг/л. При приготовлении мороженого добавление каррагена предотвращает образование крупных кристаллов льда.

Аналогичным каррагену веществом, добываемым из определенных видов морской травы, является фурцелларан. Он обладает свойствами, характерными для каррагена. Установлено ПСП каррагена и фурцелларана до 75 мг на один килограмм массы сухого вещества, из них 2040% составляют сульфаты.

Г у м м и а р а б и к. Гуммиарабик это полисахарид, в состав которого входит D-галактоза, L-арабиноза, L-рамноза и D-глюкуро-новая кислота.

Его добывают из африканских и азиатских видов акаций и применяют в пищевой промышленности при производстве овощных консервов, соусов, кремов и т.п. в качестве стабилизатора и связывающего вещества. Допускается применение его без ограничения, но с учетом технологических особенностей для некоторых видов овощных консервов рекомендовано содержание гуммиарабика 10 г/кг.

Ж е л а т и н. Желатин это линейный полипептид без вкуса и запаха, его получают из костей и кожи животных. В производстве мясных изделий желатин применяется при изготовлении зельца, консервированных окороков и т.п. В рыбоперерабатывающей промышленности он используется для приготовления различных соусов и заливок, в кондитерской промышленности для изготовления фруктовых желе, пудингов, мороженого, жевательной резинки. Кроме того, желатин ис-пользуется для осветления вина.

В пищевых продуктах дозировка желатина колеблется в пределах от до 60 г/кг в зависимости от ви- да и технологии изготовления. В соответствии с рекомендациями ФАО-ВОЗ желатин применяется без ограничений, но при этом предъявляются требования к его химической и микробиологической чистоте. Например, содержание золы должно быть не более 3,5%, диоксида серы до 100125 мг/кг.

В качестве загустителей и эмульгаторов в ряде стран применяют- ся растительные камеди полисахариды гуаран, трагант, камедь ка-райч, камедь рожкового дерева и другие. В нашей стране они не нашли применения.

Камеди содержат остатки D-галактозы, D-глюкуроновой кислоты, арабинозы и рамнозы. Являются компонентами клеточных стенок.

Камедь рожкового дерева и гуарана это полисахариды семян (бобов) рожкового дерева Ceratonia siliqua, стручки которого извест-ны под названием цареградских. Эти полисахариды применяются как загустители и эмульгаторы. В их состав входит в основном галактоманнан (галактоза и манноза).

Гуаран это полисахарид галактоманнон, но в нем преобладает галактоза. Получают из семян индийского растения Cyamopsis tetragonolobus. Ограничений по его применению нет.

Трагант (трагакант) смесь нейтральных и кислых полисахари- дов, состоящих из L-арабинозы, D-ксилозы, D-галактозы и галактуро- новой кислоты. Добывают из растений вида астрагалус, растущих на Ближнем Востоке. Применяется как связующее вещество для мороженого и как загуститель желе до 20 г/кг.

Камедь карайч индийский трагант. Получают из дерева стеркулиа, произрастающего в Индии.

4.2.2. Эмульгаторы и стабилизаторы К эмульгаторам относятся вещества, уменьшающие поверхностное натяжение на границе раздела фаз, поэтому их добавляют к пищевым продуктам для получения тонкодисперсных и устойчивых коллоидных систем. С помощью эмульгаторов создают эмульсии жира в воде или воды в жире, а также аэрозоли при получении дисперсности в газовой фазе. Эти вещества могут вызывать образование пены или предупреждать вспенивание, придавать изделию эластичность.

Стабилизаторы имеют такой же принцип действия, как и эмульгаторы;

применяются для стабилизации уже приготовленных гомогенных систем или для увеличения степени гомогенизации смесей. Поверхностная активность стабилизаторов обычно меньше, чем у типичных эмульгаторов.

В зависимости от вида гидрофильных групп различают ионогенные и неионогенные эмульгаторы. В соответствии с электрическим зарядом ионогенные гидрофильные группы разделяют на анионо- и катионоактивные эмульгаторы.

Для пищевых продуктов применяются неионогенные поверхностноактивные эмульгаторы и стабилизаторы. Из анионоактивных веществ только незначительное число пригодно для пищевых продуктов. Большинство анионоактивных соединений используется в качестве моющих и очищающих средств. Катионоактивные вещества, как правило, не используются в пищевых продуктах, за исключением лецитина, содержащего как анионную группировку (остаток фосфорной кислоты), так и катионную (четвертичное аммониевое основание).

В основном пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ) представляют собой производные одно- и многоатомных спиртов, мо-но- и дисахаридов, структурными компонентами которых являются остатки различных кислот, в основном органических. Обычно в пищевой промышленности в качестве ПАВ применяются не индивидуальные вещества, а многокомпонентные смеси, а название препарата соответствует основному компоненту.

Например: лактоэфир, ацилированный моноглицерид, малат-эфир, эфиры сахарозы, эфиры сорбита, сукцинаты, тартраты, цитраты, ацетилцитраты, стероилмолочная кислота, натрийстелат, кальцийстелат (кальциевая соль стеароилмолочной кислоты) и др.

Лецитины являются смесью фосфатидов и состоят из двух жирных кислот, фосфорной кислоты, глицерина и холина. Получают их, в основном, из растительных масел (соевого или рапсового) и применяют в качестве эмульгаторов. Они применяются при изготовлении маргарина, шоколада, некоторых видов кондитерских изделий, сиропов и жировых эмульсий в концентрациях 15 г/кг. В некоторых странах для производства шоколада используют аммониевую соль фосфотидной кислоты как производную лецитина (эмульгатор YN).

С физиологической точки зрения лецитины не являются посторонними веществами, так как они входят в состав основных продуктов питания (яичного желтка, пищевого масла и др.) как неотъемлемая составная часть клеток. Поэтому экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам не счел необходимым устанавливать ПСП лецитинов в качестве добавок к пищевым продуктам. Однако сами лецитины способны быстро окисляться, так как содержат ненасыщенные жирные кислоты. В связи с этим существуют рекомендации по критериям чистоты лецитина: содержание свободных жирных кислот не должно превышать 4% (в пересчете на олеиновую кислоту), золы не выше 7%, перекисное число должно быть не выше 10%.

Величина ПСП для эмульгатора YN до 15 мг на один килограмм массы тела.

Моно- и диглицериды. Сложные моно- и диэфиры жирных кислот и глицерина (1-моноглицерид, 1,2-диглицерид, ацетилированный 1-моноглицерид) являются хорошими эмульгаторами при изготовлении кондитерских изделий, молочных напитков и маргарина в концентрациях г/кг.

Моно- и диглицериды, ацетилированные или этерифицированные какой-либо другой органической кислотой (винной или лимонной), обладают не только эмульгирующими, но и стабилизирующими и антиокислительными свойствами. Их можно применять в качестве съедобных защитных покрытий для сыра, орехов, фруктов и мяса Экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам разрешает применение моно- и диглицеридов, а также эфиров уксусной, лимонной, винной и молочной кислот. Для моно- и диглицеридов диацетилвинной кислоты установлен ПСП до 50 мг на один килограмм мас- сы тела. Для пищевых масел концетрация моно- и диглицеридов составляет 20 г/кг, для маргарина 10 г/кг, для молочного порошка до 2,5 г/кг.

Сложные эфиры жирных кислот, сахара и сорбита. Создана группа эмульгаторов с широким диапазоном поверхностно-активных свойств, представляющая собой этерифицированные жирными кислотами сахара (сахароза, глюкоза) и сорбиты. Их комбинируют с полиоксиэтиленами, получая при этом эмульгаторы с измененными эмульгирующими свойствами.

Наиболее широко распространены эмульгаторы этой группы спены и твины.

Спены это сложные эфиры жирных кислот с сорбитами, а твины это соединения полиоксиэтиленов со спенами. Твины это спен-эмульгаторы;

применяются при изготовлении жировых эмульсий, шоколада, печенья, других кондитерских изделий, мороженого из сухого молока, яичного и какаопорошков, а также для улучшения растворимости кофе.

Полиоксиэтилены можно использовать для стабилизации пивной пены, а также для защитных пленок таблетированных пищевых продуктов. Сложные эфиры сахара, сорбита и жирных кислот не представляют опасности в токсикологическом отношении, но они не должны содержать растворителей.

Для сложных эфиров сорбита и жирных кислот (монопальмита-та, моностеарата и тристеарата), а также для сложных эфиров полиоксиэтиленсорбата и жирных кислот (монолаурата, моноолеата, моностеарата и тристеарата) установлен ПСП до 25 мг на один килограмм массы тела; для сложных эфиров сахарозы, сахароглицеридов и жирных кислот 2,5 мг на один килограмм массы тела. При этом допустимое содержание диметилформамида как остатка растворителя ограничивается 50 мг на один килограмм препарата. Содержание в пищевых жирах сложных эфиров не должно превышать 20 г на один килограмм продукта, в маргарине 10 г/кг.

Сапонины это растительные гликозиды, получаемые из корней мыльнянки, сахарной свеклы и наперстянки. С теплой водой они обра- зуют сильно пенящиеся коллоидные растворы с высокой поверхностной активностью. Их разрешено добавлять в мороженое и как стабилизатор пены во взбитые сливки, газированные напитки и пиво.

В пищевой промышленности в качестве стабилизаторов и эмульгаторов используют свободные жирные кислоты (олеиновую, пальмитиновую, стеариновую и др.), а также натриевые, калиевые, кальциевые, магниевые, или алюминиевые соли этих кислот в концентрации до 5 г/кг. В качестве стабилизаторов (в основном при приготовлении печенья) применяют алифатические спирты жирного ряда, получаемые в результате гидрирования соответствующих жирных кислот. Чаще всего используются стеариновые и олеиновые спирты, а также их производные (сложные эфиры уксусной, молочной, фумаровой, яблочной, лимонной и других кислот). В качестве эмульгаторов и веществ, предотвращающих кристаллизацию, используют этерифицированные полиглицериды. Для сложных эфиров полиглицеридов жирных кислот установлен ПСП до 25 мг на один килограмм массы тела, за исключением сложных эфиров рацинолевой кислоты, для которых ПСП составляет не более 7,5 мг на один килограмм массы тела. В пищевых маслах содержание сложных эфиров полиглицерина и полипропиленгликоля не должно превышать 20 г/кг, а в маргарине 5 г/кг продукта.

На зарубежных рынках широко применяется эмульгатор "Атлан-та", получаемый методом конденсации изомеризованного соевого масла с ангидридом малеиновой кислоты. В токсикологическом отношении препарат безвреден.

Другие стабилизаторы. В качестве стабилизаторов допущены к применению в пищевых производствах без ограничений карбонаты кальция и магния, окись магния, аморфная двуокись кремния, силикат кальция и алюминия или натрийкальцийалюмосиликат, стеараты, пальмитаты, миристаты, казеинаты и холин. ПСП холевой или дезоксихолевой кислоты 1, мг, оксистеарина до 25 мг, сульфата меди до 0,5 мг и ферроцианидов кальция, калия или натрия до 0,025 мг на один килограмм массы тела.

Применение добавок, изменяющих консистенцию продуктов, регулируется в различных странах, в том числе в РФ, постановлениями или специальными разрешениями органов здравоохранения, государственными стандартами и другими регламентирующими документами.

Конденсированные фосфаты и полифосфаты. В качестве стабилизаторов при производстве многих видов пищевых продуктов используют нейтральные и кислые монофосфаты, дифосфаты, трифосфаты и высшие полифосфаты. Кроме стабилизирующего эффекта эти соединения сохраняют цвет продуктов при некоторых видах обработки.

Применение витамина С в сочетании с полифосфатом натрия (соль Грэхема) позволяет достичь высокой степени стабилизации продукта. Для создания оптимальных условий при экстракции и набухании белков мышечной ткани фосфаты непосредственно добавляют в мясные изделия, например, при производстве колбасы 0,5% от массы изделия (0,1% в пересчете на фосфор).

Монофосфаты используются в технологических процессах для регулирования величины рН, в производстве кофесодержащих напитков, для стабилизации сгущенного молока и сыра.

Для смягчения питьевой воды к ней можно добавлять до 3 мг на один литр фосфата (в пересчете на фосфор). Полифосфаты улучшают консистенцию, цвет и аромат консервированного окорока. Они пре- дотвращают образование винного камня, осветляют вина (устраняют так называемые металлические помутнения), применяются при производстве мороженого.

Во многих странах разрешена добавка полифосфатов в плавленые сыры, сосиски, печенье, кондитерские изделия, хлебобулочные изделия, в наполнители для шоколадных конфет. Фосфаты являются естественными компонентами пищевых продуктов: молока, сыра, мяса, яиц, зерновых, фруктов. Неорганические фосфаты необходимы для синтеза АТФ, ферментов, фосфолипидов и др.

Одним из основных факторов, определяющих роль фосфатов в пище, является соотношение кальций:фосфор. Поэтому при определении предельного количества фосфатов следует учитывать потребление кальция.

Экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам рекомендует ПСП всех фосфатов в пределах от 0,1 до 70 мг на один килограмм массы тела.

Для различных продуктов предельно допустимое содержание их различно.

В молочный порошок разрешается добавлять до 10 г/кг трикальций- и тримагниймонофосфатов. При изготовлении сыров предельное содержание фосфатов составляет 20 г/кг.

Фосфаты могут быть загрязнены следами токсичных элементов и особенно мышьяком. Его содержание не должно превышать 5 мг на один килограмм фосфора.

Силиконы. Эти органические полисилоксановые соединения добавляют к пищевым продуктам для стабилизации суспензии или для предотвращения вспенивания прохладительных напитков при розливе в бутылки, или при производстве жевательной резинки. Их используют также для смазки противней в хлебопекарной промышленности. Силиконы иногда применяют в комбинации с двуокисью кремния. Допускается содержание силоксана в пищевых продуктах от 0,25 до 10,0 мг/кг в зависимости от вида продукта.

Комплексообразующие вещества и осветлители. Наиболее распространенным комплексообразующим веществом является этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА). Она способна образовывать стабильные комплексы с ионами металлов, поэтому в пищевых производствах применяется для связывания следов металлов. Для замедления каталитического действия ионов меди при окислении аскорбиновой кислоты допускается применять динатриевую соль ЭДТА. В пищевой промышленности широко используются соли натрия и натрий-кальция. ЭДТА применяется для осветления вин.

Допустимые ПСП для указанных солей ЭДТА составляют до 2,5 мг на один килограмм массы тела.

В качестве осветлителя пива, вина, уксуса и т.п. в концентрациях около 0,1 г/л применяется танин, представляющий неоднородную смесь различных эфиров глюкозы и галловой кислоты. Танин имеет вяжущий вкус, растворяется в этаноле и глицерине, в воде дает коллоидные растворы. Танин связывает белки и выпадает из растворов или суспензий в виде осадка.

Предельный ПСП для танина колеблется от 0,3 до 0,6 мг на один килограмм массы тела.

Для осветления вин применяются фитиновая кислота и ее соли. Фитиновая кислота это эфир фосфорной кислоты и мезоинозита, встречающийся в растениях в виде солей кальция и магния. Сведений о ее токсичности в литературе нет.

Многоатомные спирты это различные гликоли, глицерин и сорбит. Они хорошо растворимы в воде и сильно гигроскопичны.

Глицерин применяется в качестве смягчителя и для поддержания влажности в пищевых продуктах. Кроме того, он улучшает вязкость. Для этих целей используют также сорбит, представляющий собой многоатомный спирт. В природе встречается в плодах рябины. В промышленности его получают ферментативным путем из виноградного сахара. За счет комплексообразующих свойств сорбит способен удалять железо и медь из жидких продуктов, например, вин или масел. Кроме того, в концентрациях г/кг сорбит применяется как подслащивающее вещество для диабетиков.

С токсикологической точки зрения гликоли очень различны. Например, этиленгликоль не разрешен для применения в пищевых продуктах, для пропиленгликоля ПСП составляет до 25 мг на один килограмм массы тела, сорбит и глицерин разрешены для применения без ограничения.

К ароматическим веществам относятся все компоненты пищевых продуктов, которые сами или в комбинации с другими веществами, имеющими запах или вкус, создают приятный характерный аромат пищевого продукта. Ароматические вещества являются биологически активными, могут быть естественного или искусственного происхождения, и в токсикологическом отношении многие из них небезвредны. Ароматические вещества не обладают значительной питатель-ной ценностью, но являются важной составной частью пищевого продукта, отвечающей за его качественную характеристику. Известно, что по аромату можно определить порчу продукта, отличить съедобную пищу от несъедобной. Ароматические вещества стимулируют работу слюнных и выделяющих желудочный сок желез.

Некоторые ароматические вещества оказывают выраженное возбуждающее действие на центральную нервную систему.

Ароматические вещества образуются в пищевых продуктах в результате специфических естественных процессов. Например, при созревании фруктов улучшается их аромат за счет синтеза новых ароматических веществ в процессе метаболизма растительной клетки; при созревании сыров под действием микроорганизмов формируется аромат; при выпечке хлеба, поджаривании кофе, жарке мяса и т.п. также улучшается вкус и аромат готовых продуктов. Аромат пищевого продукта создается в результате комбинации многих ароматических и вкусовых веществ. Обычно одно или несколько соединений определяют основной аромат пищевого продукта, остальные дополняют запах и вкус. Например, в лимонах основным ароматическим веществом является цитраль; в малине n-гидроксифенил-3бутанон; в яблоках этил-2-ме-тилбутират; в чесноке аллилсульфид и т. п.

Ниже (табл. 7) приведено содержание ряда ароматических веществ, найденных и идентифицированных в некоторых пищевых продуктах.

Ароматические вещества некоторых пищевых продуктов жаренный какао Все ароматические вещества подразделяются на три категории:

экстракты из растений и органов животных (препараты);

эфирные масла растительного происхождения;

отдельные химические соединения, полученные из простых природных соединений или синтетическим путем.

Эфирные масла и душистые вещества. Запах растительных продуктов и некоторых продуктов животного происхождения обусловлен наличием в них летучих веществ, главную группу которых составляют эфирные масла. На основе естественных эфирных масел со второй половины 19-го века начала постепенно развиваться промышленность синтетических душистых веществ. Из эфирных масел и синтетических душистых веществ составляются отдушки, эссенции и композиции для придания определенного запаха пищевым продуктам. Вначале эти вещества ароматизаторы применялись в ликероводочном и кондитерском производствах, а затем и в других отраслях для замены пряностей.

Некоторые натуральные и синтетические ароматические вещества могут быть ядовитыми, поэтому проводится токсикологическая оценка.

Состав эфирных масел сложен: в них обнаружены терпеновые и гетероциклические углеводороды, фенолы, алкоголи, альдегиды, кетоны, кислоты, лактоны, эфиры, оксикислоты и перекиси.

Природные эфирные масла обычно получают перегонкой с водяным паром, простым отжатием (из кожуры цитрусовых), экстракцией эфирных масел из растений летучими органическими растворителями, например, спиртом, эфиром, жирами или парафинами.

Эфирные масла плохо растворяются в воде, легче в спирте, хло- роформе, эфире, жирных маслах. При нагревании эфирные масла улетучиваются без остатка, однако небольшое количество смолистых веществ допускается.

В настоящее время применяется более 50 видов эфирных масел. Например: анисовое, горько-миндальное, аирное, тминное, гвоздичное, ромашковое, укропное, фенхелевое, лавровое, мелиссовое, горной южной и сибирской сосны, лавандовое французское, мятное, мускатного ореха, душицы, полынное, лимонное, розовое, шалфейное, горчичное, валериановое, имбирное, можжевельниковое, мандариновое, кипарисовое.

Эссенции. Они представляют собой сложные композиции, в состав которых входит до 1015 ингредиентов. По концентрации компонентов в растворе эссенции подразделяют на одно-, дву- и четырехкратные. Для улучшения запаха эссенции в них, наряду с синтетическими душистыми веществами вводят натуральные эфирные масла, настои, плодово-ягодные соки. Однократные ароматические эссенции применяют для кондитерских изделий (пастила, шоколад, мармелад, конфеты и т.п.) в концентрации до мл/кг. При использовании дву- и четырехкратных эссенций их количество соответственно уменьшается в два и 4 раза. Применяют эссенции при производстве мороженого, безалкогольных и ликероводочных напитков, маргаринов, сухих киселей, сиропов.

В нашей стране не допускается ароматизация синтетическими душистыми веществами натуральных пищевых продуктов для усиления их естественного, свойственного им аромата, например, молока, хлеба, фруктовых соков и сиропов, какао, чая, пряностей и т.п. Не разрешается также введение ароматизаторов в пищевые продукты, предназначенные для детского питания.

Эссенциями разрешено ароматизировать кондитерские и ликероводочные изделия, безалкогольные напитки и сиропы, мороженое и сухие кисели. Ванилин разрешено применять для ароматизации некоторых видов хлебобулочных изделий из сдобного теста и некоторых видов молочных продуктов, например, творожных сырков, кремов, желе и мороженого. Ванилин также применяется в кондитерской, ликероводочной и безалкогольной промышленности. Для ароматизации маргарина используют диацетил, придающий маргарину приятный молочный аромат.

Напитки и сухие кисели, изготовленные с применением эссенций, не могут называться "фруктовыми", на этикетках или упаковках должно быть обязательно указано, что эти продукты изготовлены с добавлением ароматических эссенций.

Перечислим основные душистые вещества, входящие в состав эссенций для ароматизации пищевых продуктов и напитков (35 веществ, из них 9 для безалкогольных напитков, остальные для кондитерской промышленности): альдегид ананасный, амилацетат, анисацетилат, амилобутират, амиловалерианат, бензальдегид, бензиловый спирт, ванилин, коричный альдегид, фенилацетальдегид, фенилуксусная кислота, цитраль, этилформиат, этилкаприлат, этилсалицилат, этилацетат, этилбутират, этилвалерианат.

Количество синтетических душистых веществ для безалкогольных напитков ограничено (всего 9) по сравнению с кондитерскими изделиями и ликероводочными напитками.

Для изготовления ароматических эссенций, предназначенных для пищевых продуктов и безалкогольных напитков, наиболее часто используются следующие натуральные душистые вещества:

эфирные масла (анисовое, апельсиновое, гераниевое, лимонное, мандариновое, розовое, мятное, мускатного ореха, шалфея;

соки натуральные: малиновый, вишневый и др.;

настои натуральные: гвоздики, корицы, какао, кофе, фиалкового корня, почек черной смородины, малины, мускатного ореха, апельсинового масла, лимонного масла;