«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 ...»

экстракты: черники, фруктово-ягодные.

Промышленность выпускает ароматические эссенции, представляющие собой концентраты душистых веществ естественного или искусственного происхождения в соответствующем растворителе. Используются также твердые носители душистых веществ, например, крахмал, молочный сахар, поваренная соль и др.

Натуральные эссенции получают путем экстракции или настаивания фруктов или растений. Например, из цитрусовых, тмина, аниса, фенхеля выделяют ароматические вещества в виде эфирных масел.

В искусственных эссенциях синтетические ароматические вещества содержатся в растворенном виде. По своим свойствам они приближаются к концентрированным натуральным эссенциям. К искусственным также относятся эссенции, приготовленные из синтетических ароматических веществ идентичных натуральным.

Для токсикологической оценки ароматических экстрактов и других препаратов, приготовленных из растений и животных, а также эфирных масел, полученных с помощью физических методов обработки, учитывается не только биологическая активность основных компонентов, но и токсикологические характеристики растворителей и сопутствующих им веществ загрязнителей. При оценке токсикологической безопасности учитывается также возможность употребления ароматизированных продуктов детьми в повышенном количестве.

Ароматические вещества и ароматизированные продукты не должны содержать вредных для здоровья людей веществ. Для применения искусственных и приравненных к ним токсичных натуральных ароматических веществ (например, кумаринов) требуется разрешение министерства здравоохранения. Применение искусственных ароматических веществ до сих пор осуществляется на основе специальных разрешений. Экстракты должны быть обозначены по названию фруктов или частей растений, из которых они были приготовлены.

Согласно нормативам ограничивается суммарная добавка эфирных масел до 0,05%, других ароматических веществ до 0,1%, эссенций до 1,5% [26].

Для жевательной резинки допускается десятикратное превышение добавки ароматических веществ, а применение искусственных ароматических веществ для готовых блюд, безалкогольных напитков и продуктов для детского питания запрещено в ряде стран (Чехия, РФ, Германия и др.).

Установлены требования к чистоте эссенций. Так, например, содержание сложных эфиров не должно превышать 12%, синильной кислоты в миндальной эссенции не более 0,4 мг/л, во всех других эссенциях наличие синильной кислоты недопустимо.

Экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам установил ПСП для многих индивидуальных ароматических веществ, разрешенных в качестве ароматизаторов пищевых продуктов.

Ниже (табл. 8) приведены наиболее распространенные ароматические вещества и ПСП для них.

В последнее время с учетом современных требований науки о пи- тании, расширения производства низкокалорийных пищевых продуктов, а также продуктов для людей, страдающих различными заболеваниями, увеличивается выпуск заменителей сахара как природного происхождения (нативных или модифицированных), так и искусственных.

Вещества неуглеводного характера, обладающие большей сла- достью, чем сахароза, относятся к сладким веществам. К ним также принадлежат многоатомные спирты: сорбит, ксилит и маннит.

Сладкие вещества играют важную роль в диетическом питании, рекомендуются для больных диабетом и другими видами "сахарной непереносимости".

В качестве пищевых добавок применяются синтетические и натуральные сладкие вещества. К синтетическим сладким веществам относятся сахарин, многоатомные спирты: сорбит, ксилит и маннит, цикламаты, сукралоза трихлоргалактосахароза и др.

Сахарин это о-сульфимид бензойной кислоты. Широко распространен как подслащивающее вещество во многих странах мира. Сахарин применяется в форме натриевых и кальциевых солей. Как правило, выпускается в смеси с бикарбонатом натрия в виде таблеток, в этом случае один грамм смеси соответствует примерно 110 г сахарозы, а один грамм сахарина по сладости соответствует примерно 550 г сахарозы. Он применяется в производстве печенья, лимонадов, различных сладостей для диабетиков с обязательным указанием о его наличии на этикетке. При концентрациях выше 0,035% сахарин имеет выраженный горький привкус. При варке, особенно кислых блюд, сахарин медленно разлагается с образованием осульфобензойной кислоты, имеющей неприятный привкус фенола. К чистоте сахарина и препаратов на его основе предъявляются следующие основные требования:

содержание основного вещества должно быть не менее 95%;

тяжелых металлов не более 0,005%;

п-сульфоаминобензойной кислоты не более 4%;

о-толуолсульфонамид не допускается, так как он загрязняет продукт при синтезе сахарина.

С токсикологической точки зрения установлено, что в организме человека сахарин не подвергается биохимическим превращениям и практически полностью выводится в неизмененном виде, поэтому нет оснований опасаться накопления этого вещества в крови и тканях. Однако большие дозы сахарина вызывали у мышей повышение частоты летальных мутаций.

Экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам рекомендует в качестве ПСП для сахарина и его натриевой и кальциевой солей в общем случае не более 2,5 мг на один килограмм массы тела человека.

Сорбит сладкий многоатомный спирт. Сладость сорбита составляет 60% от сладости сахарозы. Сорбит полностью усваивается организмом, причем вначале окисляется до фруктозы, затем до СО2 и Н2О. Сохраняет в организме витамины группы В, способствует росту кишечной микрофлоры, но при большом количестве (2040 г в день) увеличивает выделение тиамина, рибофлавина и никотинамида. ПСП не установлено.

Ксилит сладкий пятиатомный спирт. Быстро усваивается и не оказывает влияния на содержание сахара в крови. Для диабетиков рекомендуется в диетических кондитерских и хлебобулочных изделиях, безалкогольных газированных напитках. Обладает желчегонным действием, положительно влияет на состояние зубов. ПСП нет.

Цикламаты это натриевые, калиевые и кальциевые соли циклагексиламино-N-сульфоновой кислоты. Относительная сладость цикламатов значительно ниже, чем у сахарина, но в 30 раз выше, чем у сахарозы. Цикламаты имеют приятный сладкий вкус без привкуса горечи даже при высоких концентрациях. Они устойчивы к высоким температурам; при варке и выпечке хорошо сохраняются. Однако установлено, что при длительном употреблении или употреблении в высоких концентрациях они действуют на нервную систему и могут вызвать раковые опухоли. Было показано, что в цикламатах присутствуют следы используемого при синтезе токсичного циклогексиламина и что в организме возникают многочисленные продукты его превращения, в том числе, дициклогексиламин, циклогексанол, циклогексанон и циклогексилглюкуронид. Показано, что в организме человека цикламаты могут частично превращаться в циклогексиламин под влиянием определенной микрофлоры кишечника.

Продукты, содержащие цикламат, не должны употреблять беременные и кормящие женщины, а также маленькие дети. Поэтому использование цикламатов в производстве безалькогольных напитков и мороженого запрещено во многих странах. Цикламат натрия разрешен для производства компотов, мармеладов и шоколада, предназначенных для лиц, страдающих диабетом, в количестве не более 0,14%, причем на этикетке должно быть указано наличие цикламата. Для того, чтобы уменьшить количество потребляемого цикламата, рекомендуется применять цикламат натрия вместе с сахарином в соотношении 10:1.

Экспертный комитет ФАО-ВОЗ установил временное ПСП для цикламатов до 4 мг на один килограмм массы тела. Содержание циклогексиламина в циклогексилсульфаминовой кислоте не должно превышать мг/кг, дициклогексиламина и амина один милиграмм на килограмм, а в натриевых и кальциевых солях 10 мг/кг.

Природные сладкие вещества. В природе встречаются различные сладкие вещества, по сладости в 1007000 раз превышающие сахарозу. Однако не все природные сладкие вещества являются безвредными для человека.

Известен лакричный корень или корень солодки (Glycyrrhiza galbra), содержащий сапонин глицирризин, который в 100 раз слаще сахарозы, но вызывает побочное действие в организме человека. Поэ- тому употребление его ограничено.

Красные ягоды тропического растения Dioscoreophyllum cuminsii содержат гликозид, в 1500 раз более сладкий, чем сахароза. Это бэрри сладость или серендипитибэрри сладость известна также как монеллин. Используется как подслащивающее средство и в качестве лекарства. Токсикологическое действие не установлено.

Листья куста Kebadianum eupatorium содержат гликозид стевиозид, в 300 раз более сладкий, чем сахароза. Это вещество токсикологически безвредно и предполагают, что оно найдет широкое применение в пищевой промышленности.

Дигидрохальконы получают из натуральных флавоноидов путем перевода в хальконы с последующим гидрированием; отличаются высокой сладостью, в 3007000 раз превышающую сладость сахарозы. Эти сладкие вещества можно вырабатывать из горьких гликозидов прунина, неогеспередина и нарингина, имеющихся в коре цитрусовых. Дигидрохальконы токсикологически безопасны, что дает возможность применять их без ограничения.

Дипептиды обладают различной сладостью в зависимости от структуры и наличия аминокислот, различных групп и других соединений. Наиболее распространены метиловый эфир l-аспарагил-l-фе-нилаланин (АФМ), известный под названием аспартам. Это вещество в зависимости от концентрации слаще сахара в 180 раз. Оно обладает приятным сахароподобным вкусом и устойчиво к повышенной температуре. В воде аспартам растворяется слабо. Отличается низкой стабильностью в кислой среде, что делает его непригодным в производстве лимонадов. При производстве АФМ в качестве побочного продукта образуется дикетопиперазин (ДКП), который может быть в организме, как метаболитом, так и продуктом разложения in vitro. Токсикологическое действие ДКП пока не установлено. В некоторых странах его использование разрешено в качестве пищевой добавки без особых ограничений.

Экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам установил ПСП для аспартама до 40 мг, для ДКП как посторонней приме- си до 7, мг на один килограмм массы тела.

Сладкие аминокислоты. Такие кислоты, как глицин и l-аланин, Dизомеры аспарагина, тирозина и валина, D,L-триптофан и D,L-ала-нин обладают сладким вкусом. L-глютаминовая кислота оказывает комплексное вкусоусиливающее действие. D,L-триптофан имеет почти такую же сладость, как и цикламат. Однако применять аминокислоты в качестве сладких веществ не рекомендуется, так как это может нарушить баланс аминокислот в организме человека.

Известны и другие сладкие вещества: дульцин (п-фенейолкарбамид), ультрасладость (1-пропокси-2 амино-4 нитробензол, в 3100 раз слаще сахарозы), суозан (п-нитрофенилкарбамидопропионовая кислота, в раз слаще сахарозы), п-метокси-о-бензоилбензокислый натрий (в 150 раз слаще, чем сахароза), син-5 (бензил-2-фурфураль-доксим, в 690 раз слаще, чем сахароза) и другие. Однако эти вещества в настоящее время не получили широкого распространения в качестве пищевых добавок, так как являются небезопасными для здоровья человека.

Глутаминовая кислота и глутаматы (соли L-глутаминовой кислоты) "оживители", "усилители" вкуса. При добавлении в пищевые продукты усиливают их природные вкусовые свойства, а также восста- навливают, "освежают" эти свойства, ослабленные в процессе хранения пищевого продукта. Глутаминовую кислоту и ее соли добавляют в готовые блюда и кулинарные изделия, в концентраты и консервы. "Глутаминовый эффект" сохраняется в продукте после тепловой обработки, замораживания или консервирования.

Глутамат натрия обладает антиокислительными свойствами. Для детских продуктов не допускается. В нашей стране разрешено применение глутаминовой кислоты, глутамата натрия. В странах ЕС разрешено применение глутамата калия, глутамата кальция и магния.

Консервирование пищевых продуктов один из основных процессов в пищевой промышленности, широко применяемый для продления сроков хранения, снижения потерь от микробиальной порчи и сохранения качества скоропортящихся продуктов. Консервирование позволяет обеспечить население широким ассортиментом пищевых продуктов независимо от времени и места производства.

Среди разнообразных способов консервирования пищевых продуктов (квашение, маринование, соление, замораживание, стерилизация, пастеризация, облучение и т.п.) особое место занимает сохранение скоропортящегося пищевого сырья и готовых продуктов с помощью химических консервантов веществ, обладающих антимикробиальным действием.

В практике консервирования обычно используют бактерицидные или фунгицидные, но чаще бактериостатические или фунгистатические свойства химических консервантов. В первом случае бактерии и плесени погибают, во втором замедляется их развитие. Добавление консервантов в соответствующей концентрации обеспечивает стерильность продукта в течение определенного времени при условии, что не будет повторного загрязнения или существенного изменения ок-ружающей среды.

При химическом консервировании обычно различают бактерицидную (фунгицидную) активность консерванта, при этом определенную роль играет концентрация и продолжительность воздействия.

Механизм антимикробного действия консервирующих веществ заключается предположительно в следующем:

накапливаются химические вещества на поверхности или внутри микроорганизмов в результате адсорбции, обычной диффузии и активного поглощения;

возникает химическая реакция консерванта со структурными компонентами клетки или метаболитами внутри клетки;

прекращается нормальная деятельность микробиальной клетки в результате изменения химической реакции среды;

происходит постепенное или мгновенное угнетение биохимических механизмов процесса развития микробов.

На эти механизмы существенное влияние оказывают свойства среды:

рН среды консервируемого продукта;

парциальное давление кислорода;

окислительно-восстановительный потенциал субстрата;

влажность продукта;

осмотическое давление;

абсорбционная способность;

температура и относительная влажность воздуха;

содержание витаминов.

Эти параметры могут оказывать влияние на антимикробную активность веществ в результате улучшения или ухудшения условий для жизнедеятельности микроорганизмов. На действие консервирующих веществ косвенное влияние оказывает содержание витаминов в консервированных продуктах. Например, витамины группы В могут способствовать росту микроорганизмов.

Антимикробное действие одного вещества может быть усилено в определенных условиях действием другого вещества. Так, поваренная соль способствует лучшему проникновению консервирующего ве-щества через клеточную мембрану микроорганизмов. Комбинация химических веществ, слабо действующих при повышенных рН, с органическими кислотами (например, лимонной, винной, яблочной) повышает консервирующий эффект.

Комбинируя различные консерванты, можно существенно усилить антимикробное действие в смешанной среде с гидрофильными и липофильными свойствами. В результате применения консервантов, обладающих различной растворимостью или специфическими эффектами, значительно расширяется и область их использования.

В качестве консервирующих средств разрешается применять химические вещества, подавляющие прорастание и замедляющие развитие микроорганизмов при хранении пищевых продуктов в свежем виде.

Консерванты и консервирующие смеси разрешается растворять в воде, этиловом спирте, глицерине, карбонате кальция, уксусной, молочной, винной и лимонной кислотах и в таком виде использовать в производстве.

Применение консервирующих средств в пищевой промышленности не может быть полностью исключено, несмотря на их отрицательное действие на любые биологические объекты. Однако оно должно быть ограничено, так как их безопасность может быть доказана с известной степенью вероятности.

Применение консервантов оправдано только в тех случаях, если при этом достигается технологический экономический эффект и если подобного эффекта нельзя достичь другими, например физическими, методами.

При выдаче разрешения на применение какого-то консерванта допускается минимальная концентрация данного вещества, необходимая для достижения требуемого эффекта для данного продукта.

Химические консерванты делятся на неорганические и органические.

Неорганические консерванты:

борная кислота и ее производные (бораты или бура);

перекись водорода;

двуокись серы, сернистая кислота, сульфит натрия, гидросульфит натрия и калия; пиросульфит натрия и калия;

серебро и его соединения (хлорид серебра, комплекс натрия с хлористым серебром, сульфат серебра);

окислы азота;

хлористый азот NCl3;

хлор, смесь хлора и нитрозилхлорида (NOCL);

нитраты и нитриты.

Рассмотрим некоторые неорганические консерванты, наиболее применяемые в пищевой промышленности.

Бура и бораты. Консервирующее действие борной кислоты и боратов основывается на нарушении метаболизма фосфатов и интенсивном блокировании декарбоксилирования аминокислот в микробиальной клетке. Следы боратов встречаются не только в почвах, минеральных водах, горных породах, но и в меде, винах, фруктах и других растительных продуктах.

Борная кислота и бораты быстро всасываются организмом, но медленно выделяются. Установлено, что в организме нарушается утилизация жиров и белков из консервированных борной кислотой продуктов. Кроме того, кислота разрушает витамин В6, так как образует комплексы с пиридоксалем и пиридоксамином. Экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам и комиссия Сodex Аlimentarius считают, что применение борной кислоты и буры для консервирования пищевых продуктов является небезопасным для здоровья человека в связи с их токсичностью. ПСП должно быть не более 0,1 г на один килограмм массы тела.

Перекись водорода обладает бактерицидными свойствами, особенно при кислой реакции субстрата. Ее можно применять для консервирования питьевой воды, молока, студня, крабов, пива, а также как добавку ко льду при перевозке морских рыб и брожении теста. Перекись водорода придает продуктам неприятный привкус, неблагоприятно действует на белки, компоненты жиров и витаминов.

Сернистая кислота и ее соли, диоксид серы. Консервирующим действием обладает в основном недиссоциированная часть сернистой кислоты. Чем меньше рН и больше температура, тем сильнее консервирующее действие сернистой кислоты.

Действие этой кислоты связано с растворением липопротеинового комплекса микробиальной клетки и попаданием в плазму. Структура плазменной оболочки при этом изменяется, и микроорганизмы гибнут.

Кроме того, сернистая кислота обладает восстанавливающими свойствами;

является акцептором кислорода и задерживает дыхание микроорганизмов, изменяя значение окислительно-восстановительного потенциала. Кислота может вступать в реакцию с промежуточными продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, нарушать обмен веществ и тем самым вызывать гибель микроорганизмов.

Консервирующее действие кислоты наблюдается при содержании в продукте 0,10,2% диоксида серы. Эффективность его действия зависит от величины рН, химического состава среды, концентрации микроорганизмов и температуры. Чем выше начальная обсемененность продукта, тем больше микроорганизмов выживает.

Сернистая кислота и диоксид серы применяются не только как консерванты, но и как отбеливатели, так как предотвращают окисли- тельные изменения фруктовых и овощных полуфабрикатов, вызванные ферментативным потемнением фенольных соединений и разрушением аскорбиновой кислоты.

Однако SО2 разрушает витамин В1, разлагая его на пиримидин и тиазол. В повышенных дозах SO2 вредно влияет на организм человека и придает продуктам специфический запах, который ощущается при концентрации около 5 мг на 100 г продукта.

Ввиду токсичности сернистых соединений сульфитированные продукты используются только для переработки на такие виды продукции, технология которых предусматривает возможность тепловой обработки с целью десульфитации.

Из сульфитированных полуфабрикатов, где часть антисептиков находится в связанном виде, полного удаления SO2 не происходит, и часть его остается в продукте. Содержание остаточного количества SO2 в продукте строго нормируется, и для большинства продуктов оно не должно превышать 0,01% к массе общего количества продукта (связанный + свободный) или 0,02% свободного.

Соли сернистой кислоты сульфиты и бисульфиты могут применяться для консервирования полуфабрикатов с рН 3,5 и ниже. Реагируя с органическими кислотами плодов, соли выделяют диоксид серы, который и является антисептиком.

Для замены одного грамма диоксида серы необходимо добавить 1, г бисульфита натрия или 1,8 г бисульфита калия. Соли должны быть химически чистыми, без каких-либо примесей.

Сульфитация применяется при заготовке целых плодов, пюре и соков.

Целые плоды можно консервировать газообразным SO2 или его растворами (мокрый способ). Косточковые плоды при консервировании газом растрескиваются, теряют сок, и консистенция их очень размягчается. Поэтому для косточковых плодов и ягод используется сульфитация мокрым способом. Семечковые плоды и цитрусовые хорошо сохраняют форму и консистенцию, их сульфитируют газообразным SО2. Газообразный SО2 применяется также для сульфитирования пюре и соков.

Сухая сульфитация семечковых плодов (окуривание) состоит в применении SО2, получаемого путем сжигания серы, или жидкого из баллонов. Продолжительность окуривания примерно 1020 ч в зависимости от сорта и вида плодов.

Диоксид серы и сульфиты применяются также при производстве плодово-ягодных и виноградных вин, напитков, фруктовых уксусов, сушеных картофеля и овощей, крахмала и других продуктов.

ПДК в зависимости от вида продукта изменяется от 30 до 3000 мг SО на один килограмм продукта. В таких концентрациях SО2 благодаря летучести и хорошей выделяемости из организма не представляет для человека опасности. Сульфиты ускоряют окислительные процессы, разрушают витамин Е, тиамин и биотин. В организме человека сульфиты окисляются в сульфаты и легко выделяются.

К специальной группе консервантов относятся окислы азота, хлор, нитрозилхлорид, хлористый азот, фтор, серебро, озон, нитриты, нитраты [27].

Органические химические консерванты:

бензойная кислота и ее соли;

п-оксибензойная кислота и ее производные;

сорбиновая кислота и ее производные;

салициловая кислота и ее натриевая соль;

муравьиная кислота и ее натриевые, кальциевые и калиевые со-ли;

этиловый и пропиловый эфиры п-оксибензойной кислоты и ее соли;

гексаметилентетраамин;

дифенил, о-фенилфенол и его натриевая соль;

пропионат и ацетат кальция;

диэтиловый эфир пироугольной кислоты.

Рассмотрим наиболее распространенные органические химические консерванты.

Бензойная кислота и ее соли. Бензойная кислота С6Н5СООН представляет собой бесцветные кристаллы, имеющие форму иголок или листочков. Плотность ее 1,265 г/см3 при 15°С, температура плавления 122,4°С.

Кислота плохо растворяется в воде, но хорошо в спирте и эфире.

В небольшом количестве (менее 0,1%) кислота содержится в некоторых ягодах и плодах (чернике, малине, смородине, сливе), а также в гвоздике, анисовом масле и др.

Консервирующее действие бензойной кислоты и ее солей основано на подавлении активности каталазы и пероксидазы, в результа- те чего в клетках накапливается перекись водорода. В малых концентрациях эти консерванты тормозят рост аэробных микроорганизмов. Наиболее активна бензойная кислота и ее соли в концентрации 0,10,4%.

Бензойная кислота эффективна в кислой среде, в то время как в нейтральных и щелочных средах ее ингибирующее действие незначительно.

Поэтому этот консервант рекомендуется для консервирования пищевых продуктов, имеющих рН менее 5.

Наличие в продукте белков повышает устойчивость микроорганизмов и снижает консервирующее действие бензойной кислоты. При добавлении в продукт только небольшая часть бензойной кислоты остается свободной и действует как консервант, а большая часть связывается с белками.

Бензойная кислота и ее соли не обладают восстанавливающей способностью и отбеливающими свойствами, поэтому продукты с этими антисептиками более темные, чем сульфитированные.

Содержание бензоата натрия С6Н5СООNа в консервированных продуктах (пюре, соки) должно быть не более 0,100,12% в зависимости от вида сока, пюре. Так как бензоат натрия имеет специфический вкус, который ощущается в концентрациях 0,080,10%, то в продуктах, приготовленных из этих полуфабрикатов, содержание бензоата натрия должно быть не более 0,07%.

Консервант п-оксибензойная кислота и ее эфиры. Используется натриевая соль этой кислоты и ее эфиры: метиловый (нипагин М), этиловый (нипагин А), н-пропиловый (нипазол), н-бутиловый (нипа-бутил), бензиловый эфир нипабензил. Кислота и ее эфиры растительного происхождения входят в состав алкалоидов и пигментов. Кислота содержится в созревшем сыре. Как консервант п-оксибен-зойная кислота менее эффективна, чем ее эфиры. Бактерии, плесени и дрожжи гибнут в растворе этой кислоты при концентрации 0,86%. Эфиры эффективны при 0,050,1%. Эфиры пригодны для применения в нейтральных пищевых продуктах. Этиловый и пропиловый эфиры разрешены для консервирования большого числа пищевых продуктов.

Эфиры п-оксибензойной кислоты относятся к спазмолитикам; они ингибируют или стимулируют активность различных ферментов; из организма человека кислота выделяется в основном неизменной.

Сорбиновая кислота и ее соли.

Сорбиновая кислота (СН3СН=СНСН=СНСООН) это кристаллический порошок, плохо растворимый в воде. Соли сорбиновой кислоты (сорбаты) имеют более высокую растворимость.

Сорбиновая кислота и сорбаты подавляют рост дрожжей и плесеней;

на кислотообразующие и другие виды бактерий почти не действуют. Поэтому они применяются для консервирования только кислых продуктов или в смеси с другими антисептиками.

Концентрация сорбиновой кислоты в полуфабрикатах должна быть 0,050,06%, в готовых продуктах менее 0,05%.

Сорбиновая кислота и сорбаты в организме человека окисляются, распадаясь до СО2 и Н2О в присутствии глюкозы или до ацетоуксусной кислоты при отсутствии глюкозы в составе продукта.

Ввиду быстрого распада сорбиновая кислота и сорбаты не оказы- вают токсического действия на организм человека.

В последние годы сорбиновая кислота и ее соли были разрешены почти во всех странах в качестве консерванта в концентрациях 0,011,2% для маргарина, сыра, яичного желтка, овощных и фруктовых, рыбных и мясных изделий, печенья, вина и других продуктов. Сорбиновая кислота применяется для пропитки упаковок, используемых для хранения маргарина, сыров, хлеба.

Салициловая кислота и ее натриевая соль. Салициловая кислота плохо растворяется в воде, натриевая соль хорошо. Антимикробное действие основано на подавлении активности ферментов при образовании пантотеновой кислоты, торможении активности пепсина, каталазы и панкреатина.

Салициловая кислота раньше применялась в широких масштабах для консервирования огурцов и других овощей и фруктов. Для упаковки мармеладов и варений широко используют бумагу, пропитанную салициловой кислотой. В настоящее время в большинстве стран это вещество не применяется для консервирования.

Салициловая кислота быстро всасывается в кишечнике и долго не выводится из организма. Возможна кумуляция ее, что особенно опасно для детей. В небольшом количестве салициловая кислота переходит в материнское молоко. В высоких концентрациях она вызывает повреждение слизистых оболочек, нарушение деятельности центральной нервной системы и кровообращения, расстройства слуха и функции почек.

Экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам считает этот консервант опасным для здоровья человека даже в малых дозах и не рекомендует применять салициловую кислоту в качестве консерванта пищевых продуктов.

Антибиотики. Для предупреждения порчи пищевых продуктов применяются антибиотики в основном из группы тетрациклинов (хлортетрациклин и террамицин).

Кроме того, для консервирования предложены пенициллин, субтиллин, стрептомицин, левомицетин, низин и др.

Антибиотики применяются при следующих видах обработки:

орошение или погружение продуктов в раствор антибиотиков (акронизация);

инъецирование растворов антибиотиков и поваренной соли в сосудистую систему животных;

использование льда, содержащего антибиотики, при транспортировке и хранении (в основном для рыбы);

добавка растворов к различным пищевым продуктам (молоку, сыру, овощным консервам, сокам, пиву);

опрыскивание свежих овощей.

Чаще применяется акронизация. Продукты погружают в раствор, содержащий 1050 мг/л антибиотика, и выдерживают в нем от нескольких минут до двух часов. Этот способ часто применяется в комбинации с охлаждением. Сохраняемость мяса увеличивается в два раза.

Эффективно на микроорганизмы действует хлортетрациклин. Но при этом могут появиться резистентные разновидности стаффилококков и сальмонелл.

Применяемые в качестве консервантов антибиотики, как правило, частично разрушаются в процессе хранения или при кулинарной обработке продуктов.

По устойчивости к температурному воздействию антибиотики делятся на такие, как:

термочувствительные (пенициллин, хлортетрациклин);

термостойкие (стрептомицин, канамицин);

умеренно стойкие (тетрациклин, эритромицин, окситетрациклин).

Термостойкость антибиотиков зависит от многих факторов: величины рН, температуры и длительности процесса, вида тепловой обработки, вида белков и концентрации антибиотиков.

Во многих странах по гигиеническим соображениям отказались от применения антибиотиков в качестве консервантов. В ряде стран разрешено применение низина для увеличения срока хранения плавленых сыров, печенья, майонезов, начинок, готовых блюд, консервированных и маринованных овощей, некоторых молочных продуктов.

А н т и о к с и д а н т ы это вещества, предотвращающие окислительные процессы в липидах путем блокирования цепной реакции в результате образования стабильных промежуточных продуктов.

С и н е р г и с т ы это вещества, усиливающие действие антиоксидантов, но не обладающие антиокислительными свойствами. К синергистам относятся также вещества, которые инактивируют ионы тяжелых металлов, связывая их в комплексные соединения.

Однако в ряде случаев одно и то же вещество может выполнять различные функции, являясь и антиоксидантом, и синергистом.

Применение антиоксидантов в сочетании с синергистами позволяет увеличить продолжительность хранения жиров и жиросодержащих продуктов, максимально сохранить их пищевую ценность и качество.

Механизм действия антиоксидантов основан на прерывании реакции автоокисления липидов. Механизм окислительной порчи жиров подробно изложен в ряде учебников [5, 15, 19], поэтому в этом разделе рассмотрим некоторые особенности действия антиоксидантов и их синергистов. В соответствии с перекисной теорией БахаЭнглера и учением о цепных вырожденно-разветвленных реакциях в процессе окисления липидов образуются свободные радикалы путем отнятия атома водорода от углеводородной цепи свободной или связанной с глицерином жирной кислоты.

Свободный радикал жирной кислоты R присоединяет кислород под действием тепловой или световой энергии и образуется свободный пероксид-радикал.

Этот радикал способен к реакции с донатором водорода, при этом образуется первый стабильный промежуточный продукт самоокисления гидроперекись RООН и вновь свободный радикал жирной кислоты.

Эта последовательность реакций зависит от образования радика-лов и протекает вначале медленно.

Однако, когда накапливается достаточно гидроперекисей, они распадаются в ходе бимолекулярной реакции на радикалы, освобождающие высокореакционные фрагменты и создающие таким образом самоускоряющуюся цепную реакцию автоокисления.

Антиокислители АН вступают в реакцию (2), причем возникающие радикалы А более стабильны, чем радикалы R и не ускоряют реакцию (1).

Вследствие этого увеличивается период индукции.

Синергисты (SН2) могут восстанавливать радикалы А, но не в состоянии реагировать с RОО по реакции (4).

Антиокислители способны отщеплять водород и образовывать относительно стабильные радикалы. Синергисты также являются донаторами водорода (5), его акцепторами будут только радикалы А, но не пероксидрадикалы.

В результате этих реакций замедляется образование продуктов распада перекисей и гидроперекисей (альдегидов, кетонов, эпоксидов, низших жирных кислот), а также продуктов полимеризации и конденсации различного строения, ухудшающих органолептические свойства, пищевую ценность и качество жира.

В пищевой промышленности применяются естественные и синтетические антиоксиданты.

К естественным антиоксидантам относятся: токоферолы (вита-мин Е, флавоны, рутин, кверцетин), эфиры галловой кислоты, гвояковая кислота, препараты из сои, овса, из различных семян и пряностей, госсипол хлопкового масла, сезомол кунжутного масла и другие.

К синтетическим антиоксидантам относятся: бутилоксианизол, бутилокситолуол, орто- и пародифенолы, пропилгаллат, додецилгаллат и другие.

В качестве синергистов чаще всего применяются аскорбиновая кислота и ее производные.

Токоферолы. Жировые продукты содержат определенное количество природных антиоксидантов среди них наибольшее значение имеют токоферолы, которыми особенно богаты растительные масла. В маслах токоферолы представлены смесью нескольких изомеров (,, - изомеры). токоферол проявляет большую витаминную активность и меньшую антиокислительную, -изомер наоборот. В животных жирах токоферолы встречаются лишь в небольшом количестве (530 мг/кг), недостаточном для консервирующего действия. Эффективность их достигается при добавлении в животные жиры или их жировые эмульсии антиоксидантов в количестве более 30 мг/кг. Сильные антиоксидантные свойства проявляются в сочетании с аскорбиновой и лимонной кислотами.

Масла из зародышей пшеницы и маиса содержат много токоферолов и могут использоваться в качестве антиоксидантов.

С токсикологической точки зрения нет отрицательных данных по использованию токоферолов в качестве антиоксидантов.

Аскорбиновая кислота и ее производные. К ним относятся L- и Dформы аскорбиновой кислоты, их пальмитаты, стеараты и миристаты, а также D-изоаскорбиновая кислота, эриторбовая кислота и ее натриевые соли. Они чаще применяются как синергисты.

Аскорбинпальмитаты широко применяются для растительных масел, маргаринов, сливочного масла и майонезов. L-аскорбиновая кислота добавляется в сухое молоко. Большое значение имеет добавление аскорбиновой кислоты в пищевые продукты растительного происхождения, приобретающие темную окраску вследствие ферментативных процессов. Добавление аскорбиновой кислоты в количестве 12 г/кг продукта позволяет сохранить цвет и запах многих консервированных фруктов.

Применение аскорбиновой кислоты сокращает использование нитритов при производстве мясных продуктов. Она предотвращает образование нитрозаминов.

В большинстве стран разрешается применять аскорбиновую кислоту и ее соли.

Препараты из сои. В сое содержатся токоферолы, поэтому препараты на основе сои можно использовать в качестве антиоксидантов. Соя содержит лецитин, поэтому применяется как эмульгатор. Экстракты из соевой муки хорошо сохраняют каротиноиды.

Препараты из овса. Беззародышевые зерна овса тормозят окисление жиров и жиросодержащих выпечных изделий, а также применяются для стабилизации аскорбиновой кислоты. Механизм действия изучается.

Производные флавона. К ним относятся кверцетин, кверцитрин и рутин. Антиокислительное действие их сильнее, чем галлатов. В качестве синергистов кверцетина применяется лимонная и аскорбиновая кислоты.

Эти соединения не токсичны и ограничений на их применение нет.

Гваяковая смола. Это нерастворимая в воде аморфная масса, состоящая из - и -гваяковых кислот. Добывается из тропических деревьев семейства гваяковых. Применяется для животных жиров в концентрациях г/кг.

Эфиры галловой кислоты (галлаты). К наиболее распространенным эфирам галловой кислоты относятся пропилгаллат, октилгаллат, додецилгаллат и лаурилгаллат. В воде они не растворимы, в жирах хорошо растворяются лишь октил- и додецилгаллат.

Галлаты очень эффективные антиоксиданты, они применяются для сохранения жиров, масел и эмульсий в количестве 50200 мг/кг. Их действие усиливается добавлением синергистов лецитина или лимон- ной кислоты. Галлаты добавляют в сухое молоко, картофельные чипсы, сельдь жирную, а также для стабилизации витамина А.

Пропилгаллат используют при производстве бульонных куриных и мясных кубиков.

Однако галлаты способны образовывать с ионами тяжелых металлов, особенно с ионами железа (Fе3+), интенсивно окрашенные соединения, что может ухудшить окраску жиров. Допустимое содержание галлатов в продуктах 0,2%.

К антиоксидантам естественного происхождения относятся экстракты из семян редиса, рапса, томатов, различных пряностей (анис, кардамон, кориандр, укроп, горчица, имбирь, красный перец, шалфей, розмарин), а также препараты из шелухи какао.

Из синтетических антиоксидантов широко в мире применяются бутилоксианизол (БОА) и бутилокситолуол (БОТ). Они имеют идентичный механизм антиокислительного действия и эффективно подавляют автоокисление липидов в концентрациях 20200 мг/кг продукта.

Этими веществами также можно пропитывать упаковочный материал для жиров и изделий, содержащих значительное количество жира.

В РФ допущены: аскорбиновая кислота (ПДК не лимитируется) для задержки окисления маргарина; БОА и БОТ (ионол) для животных топленых жиров и шпика соленого (ПДК 200 мг/кг); додецилгаллат для жиров пищевых концентратов (ПДК 100 мг/кг). БОТ применяется для пропитки упаковочных материалов, используемых для кексов, шоколадных изделий, крупяных и других продуктов из расчета 0,5 г на один килограмм упаковочного материала.

Активность этих окислителей повышается в присутствии других фенольных антиокислителей или синергистов. Они не вызывают изменения органолептических свойств пищевых продуктов.

Для производства многих видов пищевых продуктов требуется длительное время.

Определенное место в совершенствовании технологических процессов, ускорении производства различных продуктов питания отводится ферментным препаратам. Ферменты, добавляемые к продуктам питания, позволяют ускорить процессы созревания мяса и рыбы, выход сока из плодов и овощей, брожение крахмала, теста и т.д. Это дает возможность снизить себестоимость продукции, ускорить сроки ее изготовления, улучшить качество пищевых продуктов. Ферментные препараты в настоящее время широко применяются при производстве пива, спирта, консервов, в хлебопекарной, рыбо- и мясоперерабатывающей промышленности. Чаще всего ферментные препараты применяются при производстве плодовых и овощных соков, для увеличения выхода сока, его осветления [28].

Все ферментные препараты (ФП) тщательно изучаются в гигиеническом отношении, так как среди продуцентов ФП грибного или бактериального происхождения могут быть токсикогенные штаммы микроорганизмов.

ФП, используемые при обработке пищевых продуктов с целью токсикологической оценки, подразделяются на 5 классов:

1. Ферменты, полученные из тканей животных, обычно используемых в пищу. Они рассматриваются как пищевые продукты и считаются допустимыми при условии, что для них могут быть разработаны удовлетворительные химические и микробиологические спецификации;

2. Ферменты, полученные из частей растений, используемых в пи- щу.

Они также рассматриваются как пищевые продукты и считаются допустимыми при условии, если для них могут быть разработаны удовлетворительные химические и микробиологические спецификации;

3. Ферменты, полученные из микроорганизмов, традиционно используемых в приготовлении пищи. Эти препараты также рассматриваются как продукты питания и считаются допустимыми при условии, что они снабжены микробиологическими и химическими спецификациями;

4. Ферменты, полученные из непатогенных микроорганизмов, являющихся контаминантами пищи. Эти препараты не считаются продуктами питания. Для них необходимо разработать спецификации, проводя краткосрочные токсикологические исследования. Оценка этих ферментов в каждом случае производится индивидуально, после чего устанавливается величина допустимого суточного потребления.

5. Ферменты, получаемые из малоизвестных микроорганизмов. Эти препараты требуют химических и микробиологических спецификаций и более подробного токсикологического изучения.

Оценка безопасности ферментов не зависит от того, добавляются ли ферменты непосредственно в пищу или используются в иммобилизованной форме. Особенно важна токсикологическая оценка ферментов, относящихся к 4-му и 5-му классам.

При этом необходимо учитывать следующее:

ферментные препараты добавляют непосредственно в пищевой продукт и не удаляют из него;

ферментные препараты добавляют в пищевой продукт, но удаляют из конечного продукта в соответствии с технологией;

иммобилизованные ферментные препараты находятся в контакте с продуктами питания только в процессе обработки.

Наименование препаратов, согласно принятой в России и СНГ номенклатуре, указывает на вид ферментной активности (протеолитическая и др.), продуцент и метод культивирования (поверхностный П, глубинный Г), а также степень концентрирования ферментов по сравнению с исходной культурой продуцента. Так, например, из названия "Протосубтилин Г10х" следует, что фермент протеолитический, получен из В.Subtilis глубинным методом и концентрирован десятикратно.

Ферментные препараты широко применяются при производстве соков. Так, для увеличения выхода сока используются ферментные комплексы, содержащие: протеолитические, пектолитические, гемицеллюлазные и целлюлазные составляющие; в некоторых случаях содержатся амилазные, если в сырье содержится крахмал.

В настоящее время принята следующая номенклатура пектолитических ферментов.

Пектинэстераза (ПЭ) гидролизует эфирные связи метилового спирта, и последний выделяется в свободном состоянии.

Эндополиметилгалактуроназа (эндо-ПМГ) разрывает цепь пектина произвольно по длине, причем соседние галактуроназные остатки должны быть метилированными.

Экзополиметилгалактуроназа (экзо-ПМГ) разрывает крайние - 4-связи, т. е. отщепляет только крайние галактозные кольца, что способствует образованию свободного сахара (глюкозы).

Эндополигалактуроназа (эндо-ПГ) фрагментирует полигалактуроновую (пектовую) кислоту и слабо этерифицированную полигалактуроновую кислоту, называемую еще пектиновой кислотой.

Экзополигалактуроназа (экзо-ПГ) осахаривает крайние галактоз- ные кольца, если они неэтерифицированы.

Трансэлиминазы разрывают негидролитическим путем пектиновые вещества с образованием двойной связи в галактуроновом остатке между четвертым и пятым атомами углерода.

По субстратной специфичности трансэлиминазы делятся на эндопектинтрансэлиминазу (эндо-ПТЭ), экзопектинтрансэлиминазу (экзо-ПТЭ), эндополигалактуроназотрансэлиминазу (эндо-ПГТЭ) и экзополигалактуроназотрансэлиминазу (экзо-ПГТЭ), аналогично делятся полигалактуроназа и полиметилгалактуроназа.

Ферментативный препарат (комплекс) подбирается в зависимости от химического состава плодов и цвета.

Для слабоокрашенных (яблоки, груши, белый виноград, айва и т.п.) комплекс ферментов должен содержать пектинэстеразу, эндополи- галактуроназу, эндополиметилгалактуроназу. Желательно содержание протеиназы, экзополигалактуроназы, гемицеллюлазы и целлюлазы. Нежелательно наличие пектинтрансэлиминазы, аскорбатоксидазы, антоцианоксидазы. Недопустимо наличие пероксидазы, фенолоксидазы, каталазы.

Для сильноокрашенных красных плодов (вишня, малина, клубника, смородина и др.) ферментный препарат должен содержать: пектинэстеразу, эндополигалактуроназу и пектинтрансэлиминазу. Желательно содержание аналогичных ферментов, нужных для светлых плодов. Нежелательно наличие пероксидазы, полифенолоксидазы и каталазы. Недопустимо присутствие антоцианоксидазы и аскорбиназы.

Чем объяснить, что одни ферменты нужны, другие не нужны? При получении осветленного сока из светлых плодов образуется мезга, которую необходимо обработать. Под действием эндополигалактуроназы (эндо-ПГ), экзо-ПМГ и пектинэстеразы резко снижается вязкость полученного сока.

Протеиназа, экзо-ПГ, целлюлаза и гемицеллюлаза повышают проницаемость клеточных стенок, способствуя увеличению выхода сока. Наличие пектинтрансэлиминазы нежелательно, потому что она катализирует разложение нерастворимого пектина и активизирует мацерацию плодовой ткани; это ухудшает дренажные свойства плодовой мезги. Окислительные ферменты ухудшают цвет.

При производстве соков с мякотью (нектаров), наоборот, желательно наличие мацерирующих ферментов, но нежелательно присутствие эндополигалактуроназы, которая понижает вязкость жидкой фазы и ускоряет расслоение нектара. При производстве этих соков определяющую роль играют пектинтрансэлиминаза, гемицеллюлаза и целлюлаза. Пектинтрансэлиминаза способствует превращению протопектина в пектин, а целлюлаза и гемицеллюлаза улучшают консистенцию сока. Полигалактуроназа и особенно эндополигалактуроназа нежелательны, потому что уменьшают вязкость и гомогенность.

Максимальная сокоотдача и хорошее осветление, а также наиболее низкая вязкость отжатого после прессования сока получаются под действием эндо-ПГ и эндо-ПМГ, т.е. двух ферментов. Чем выше степень этерификации пектина, тем больше вязкость сока и тем слабее будет эффективность эндо-ПГ, а выше эффективность эндо-ПМГ.

Обычно трансэлиминазы имеют оптимум действия в нейтральном рН, поэтому в нормальных условиях мало эффективны, но все-таки способствуют мацерации тканей плодов и овощей.

Дубильные вещества отрицательно влияют на пектолитические ферменты, но и сами изменяются под действием ферментов. Ингибирующий эффект на них оказывает лимонная кислота, а полигалактуроназа чувствительна к фенольным соединениям и особенно к окисленным лейкоантоцианам и катехинам.

Выпускаемые в настоящее время пектолитические препараты обычно являются полиферментами и их ферментный состав зависит от продуцента (микроорганизма) и условий получения. Поэтому для каждого препарата необходимо предварительно установить оптимальные условия его использования для данного сырья. Кроме того, следует иметь в виду, что сырье тоже содержит пектолитические ферменты.

Расщепление пектиновых веществ происходит под действием двух групп пектолитических ферментов гидролитических (эндо-ПГ, экзо-ПГ, эндо-ПМГ) и ферментов липазного типа, разрывающих -14-связи и образующих ненасыщенные мономерные остатки галактуроновой кислоты (эндо-ПТЭ, экзо-ПТЭ, эндо-ПГТЭ и экзо-ПГТЭ).

У яблок, груш и айвы под влиянием пектинэстеразы и полигалак- туроназы разрушается растворимый пектин, вязкость клеточного сока понижается, выход сока увеличивается.

Если ферментный препарат содержит пектинтрансамилазу и другие мацерирующие ферменты, то часть нерастворимых пектиновых веществ переходит в растворимые формы. Это приводит к повышению вязкости клеточного сока и соответствующему понижению выхода сока.

Для нежных плодов земляники, малины, смородины под влиянием пектолитических ферментов быстро нарастает проницаемость клеточных мембран, нарушается целостность самих клеток, вязкость сока падает, а выход увеличивается на 20%.

Для черешни, вишни и винограда, у которых окрашена лишь кожица, обработка ферментами должна обеспечить мацерацию не только мякоти, но и кожицы, для того чтобы могли экстрагироваться и антоцианы, содержащиеся в них. Это достигается примерно за три часа. Выход сока повышается на 57%.

Для некоторых косточковых плодов (созревших слив, абрикосов, персиков и др.), обработка ферментами обязательна в целях понижения вязкости сока. При этом выход сока повышается на 1220%, достигая 5055%.

Для предотвращения ухудшения цвета под действием окислительных ферментов, рекомендуется бланшировать сливы, черные сорта винограда и другие плоды. Термическая обработка яблок, айвы, белых сортов винограда исключена. Вместо нее используется обработка химическими препаратами, которые, однако, не должны мешать гидролитическим процессам. Применяют SО2, сорбиновую кислоту, бензоат натрия, аскорбиновую кислоту и др.

В противном случае в течение трех четырех часов обработки ферментами окислительные ферменты сильно ухудшают качество полученного сока.

К сокам и компотам перед герметизацией банок прибавляют глюкозидазу и каталазу с целью понижения окислительных реакций.

Глюкозидаза окисляет глюкозу до глюконовой кислоты, и выделяется пероксид водорода, который разлагается каталазой.

Протеолитические ферментные препараты понижают содержание белков в осветленных соках и этим предотвращают их помутнение на белковой основе.

При производстве соков из цитрусовых плодов добавляют фермент Пектолитические препараты также гидролизуют нарингин с образованием прунина и нарингинина, которые не имеют горького вкуса. Но этот процесс протекает намного медленнее.

Ферментные препараты нашли широкое применение не только при производстве соков, но и в других отраслях пищевой промышленности.

Так, ферментные препараты из грибов Aspergillus terricola, штамм 3374 и As.oryzae, штамм КС ускоряют созревание соленой сель- ди, а также разрешены в качестве размягчителей полуфабрикатов из грубых сортов мяса.

Фицин растительный фермент, получаемый из сока инжира, применяют для обработки мяса перед приготовлением вторых блюд. Под влиянием ферментного препарата мясо приобретает нежную, мягкую консистенцию и приятный вкус, что объясняется гидролитическим изменением белка.

ФП липооризин ГЗХ, выделяемый Rhizopus cryzae, может использоваться для структурированных рыбных продуктов.

Иммобилизованные ферменты. Ферменты могут использоваться "однократно" и "многократно". При классических методах ферментативной обработки сырья ферменты остаются в продукте или инактивируются при однократном использовании.

Созданы новые формы ферментных препаратов, используемых многократно. Их называют иммобилизованными связанными, фиксированными, матрицированными, но чаще употребляется термин "иммобилизованные". Для иммобилизирования ферментов используют разнообразные носители неорганического и органического происхождения.

Органические носители полимеры природного и синтетического характера. К полимерам природного происхождения относятся полисахариды и белковые носители в качестве остатков целлюлозы, декстрина, крахмала (амилозы и амилопектина), агарозы.

В качестве синтетических полимерных носителей используются полиметиленовые, полиамидные и полиэфирные соединения.

Наиболее перспективными неорганическими носителями являются микропористые силикагели, пористые стекла, аэросилогели и др.

К носителям предъявляются определенные требования: они не должны растворяться в среде, которая будет обрабатываться ферментом, вызывать конформационные изменения в молекулах белков ферментов и других белков, содержащихся в обрабатываемом продукте, и должны отличаться по электрическому заряду от заряда фермента, обладать высокой химической, биологической и механической устойчивостью, иметь высокую гидрофильность, легко поддаваться гранулированию и активизации. Носители могут выпускаться в форме зерна, волокон, колец, трубочек и т.д.

Все способы связывания ферментов с носителями делятся на две группы: без образования ковалентных связей между белком и матрицей (физические методы иммобилизации) и с образованием ковалентных связей (химические методы иммобилизации). В настоящее время химические методы являются основными. Полученные посредством этого метода препараты являются стабильными, ферменты "не отмываются" от носителя, понижая отрицательное действие матрицы на сам фермент. Существенным недостатком является частичная инактивация фермента, который иммобилизован.

Современное направление иммобилизация целых микробных клеток и их использование для определения соответствующих ферментных реакций.

Иммобилизованные ферменты отличаются по свойствам от нативных ферментов, так как несколько изменяется пространственная структура ферментной белковой молекулы, поэтому иммобилизация понижает активность ферментов. Однако иммобилизация приводит к расширению границ температуры и рН, более эффективному действию ферментов, что является преимуществом. Кроме того, активизация ферментативных реакций сохраняется и снижается отрицательное влияние ингибиторов.

5. ПРИРОДНЫЕ ТОКСИКАНТЫ И ЗАГРЯЗНИТЕЛИ

В пищевых продуктах наряду с полезными веществами часто содержатся микрокомпоненты, которые в определенном количестве могут оказать отрицательное действие на организм человека. Это природные токсиканты и загрязнители токсичные вещества, поступающие в пищу из окружающей среды, при нарушении различных технологических процессов производства, хранения пищевого сырья и продуктов питания.

Природные токсиканты это вещества, содержащиеся в микроколичестве в нативном пищевом сырье и продуктах или образующиеся в процессе ферментации, маринования и других видов консервирования некоторых скоропортящихся продуктов.

К природным токсикантам относятся биогенные амины, некоторые алкалоиды, цианогенные гликозиды и кумарины.

Наиболее распространенные и опасные биогенные амины это серотонин, тирамин, гистамин, менее путресцин, кадаверин, спермидин. Эти соединения, особенно гистамин, обладают сосудорасширяющим действием, и поэтому содержание их в пищевых продуктах в значительном количестве может оказать отрицательное влияние на здоровье человека.

Больше, чем в других продуктах, серотонин содержится в томатах, сливе и шоколаде; тирамин и гистамин в ферментированных продуктах (сыре), маринованных рыбных продуктах, в рыбных консервах, вяленой рыбе. Причем количество путресцина, кадаверина и спермидина увеличивается при хранении различных рыбных консервов.

К алкалоидам относятся кофеин, теобромин, теофилин, содержащиеся в зернах кофе, листьях чая, напитках кока-кола, пепси-кола. Эти вещества обладают возбуждающим действием на нервную систему человека и при избыточном употреблении могут оказать отрицательное влияние на здоровье человека.

При хранении на свету в картофеле и овощах образуются стероидные алкалоиды (соланин и чаконин), способные вызвать отравление организма при концентрации около 500 мг/кг продукта.

Цианогенные глюкозиды, из которых наиболее распространен амигдалин, содержатся в косточках миндаля, персиков, сливы, абрикосов. При ферментативном или кислотном гидролизе амигдалина выделяется синильная кислота, вызывающая поражение нервной системы. При варке варенья, джема, компотов из косточковых плодов не происходит образования синильной кислоты, при приготовлении различных настоек и наливок с использованием косточковых плодов возможно образование этой кислоты, особенно при нарушении технологии данного процесса.

Кумарины относятся к мономерным фенольным соединениям, обнаружены в листовых овощах, и в настоящее время они мало изучены.

Под загрязнителями или токсикантами окружающей среды понимают такие вредные вещества, которые распространяются в окружающей нас среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения и в связи с этим оказывают вредное воздействие на животных, растения, а в ряде случаев и на человека [29, 30].

В последние десятилетия во многих странах проблема охраны здоровья населения в связи с возможностью поступления в организм с пищей химических загрязнителей из окружающей среды становится все более острой.

К загрязнителям, поступающим из окружающей среды, относятся ядовитые отходы промышленности, транспорта и домашнего хозяйства, попадающие через воздух, воду и почву в продукты питания. Чаще всего это продукты сгорания, токсичные элементы и другие химические вещества.

Наиболее значительную группу загрязнителей представляют собой сельскохозяйственные ядохимикаты, пестициды и удобрения.

К загрязнителям относятся компоненты упаковочных материалов.

Они представлены в виде загрязнений от металлической тары, от пропитанной бумаги и дерева, а также в виде вспомогательных синтетических веществ, добавляемых в пластмассы и полимерные материалы для придания им желаемых свойств.

К загрязнителям пищевых продуктов относятся также бактериальные токсины и микотоксины продукты жизнедеятельности плесеней, многие из которых идентифицированы и отнесены к чужеродным веществам.

Для пищевых продуктов, а следовательно, и для человека наибольшую опасность представляют пестициды, соли тяжелых металлов (токсичные элементы), микотоксины, нитраты, нитриты и нитрозамины, радиоактивные загрязнения.

5.2.1. Пестициды Пестициды это химические вещества, применяющиеся для уничтожения микроорганизмов (фунгициды), сорняков (гербициды) и насекомых (инсектициды), вредоносных или нежелательных с точки зрения экономики или здравоохранения [31].

Практически все продукты растениеводства в процессе роста или хранения подвергаются действию химических веществ (пестициды, минеральные удобрения, продукты загрязнения атмосферы).

Современное промышленное животноводство также использует разнообразные химические вещества (пестициды, стимуляторы роста, кормовые добавки, гормональные препараты, консерванты и другие).

Применение пестицидов во всем мире увеличивается, так как они сохраняют урожай, снижают потери от микроорганизмов и сельскохозяйственных вредителей, уничтожают сорняки. В то же время возникает ряд проблем и негативных моментов, связанных с отравлением людей, животных, растений, загрязнением окружающий среды, особенно водного и воздушного бассейнов земли, нарушением равновесия в экологической системе между отдельными видами и различными представителями растительного и животного мира. Пестициды могут попадать в организм человека с пищей, из почвы, воды и воздуха. Велико влияние пестицидов на экологическую систему, многие пестициды способны разрушать природные ферменты, необходимые для жизни растений, животных и полезных насекомых.

Эффективное применение различных химических веществ и особенно пестицидов в сельском хозяйстве, исключающее попадание их в определенном количестве в окружающую среду и продукты питания, одна из главных проблем химизации сельского хозяйства, а также органов здравоохранения.

Большинство современных пестицидов относится к малотоксичным и малостойким соединениям. К моменту зрелости и сбора урожая в продуктах растениеводства либо вовсе не обнаруживаются пестициды, либо их количество настолько мало, что не может оказать через пищу вредного влияния на организм человека. Только при грубом нарушении правил пользования пестицидами (увеличении доз, кратности и сроков обработки) в пищевых продуктах могут остаться пестициды в количестве, превышающем ПДК.

Однако и при правильном использовании пестициды могут оказать отрицательное влияние на качество продуктов. Это в первую очередь относится к "системным пес-тицидам" внутрирастительного действия, которые проникают внутрь растений, попадают в их организм и ткани.

В настоящее время выпускается и применяется в сельском хозяй- стве большое количество пестицидов различной химической структуры. Все пестициды, используемые в растениеводстве и животноводст-ве, делятся на следующие группы:

1. Хлорорганические химические вещества; применяются как инсектициды (гексахлорциклогексан ГХЦГ, кельтан, каптан, полихлоркамфен, сульфон) для обработки картофеля, овощных, ягодных и зерновых культур.

2. Фосфорорганические химические вещества, применяемые как инсектициды (карбофос, хлорофос, тетраметилтиурамид сульфид, метатион, дуребан и другие).

3. Производные карбаминовой, тиокарбаминовой и дитиокарбаминовой кислот; применяются как фунгициды (бенлат, поликарбацин, цинеб), гербициды (бетанол, ронит), инсектициды (севин, карбат, карбендазин).

4. Хлорпроизводные фенолоксикислот; используются как гербициды (кротилин, дипал, карнокс, бутирал, бексон, метаксон) для обработки зерновых культур и картофеля.

5. Производные сими-триазина; применяются как гербициды (приматол, метазин, мезоранил, мезурон, зенкор, прометрин, сульфазин) для обработки овощей, картофеля, ягодных, бобовых и цитрусовых культур.

6. Нитро- и хлорпроизводные фенола; используются как инсекти-циды (динофен, динобуто, крезанит и другие), гербициды (каратан, аратан, динокап, мороцид и другие); как инсектицид, фунгицид и гер-бицид применяется нитрафен для яблонь, груш, ягодных культур, винограда.

7. Производные мочевины; применяются как гербициды (аре-зин, вензар, диурон, линурон, монурон и другие) и фунгициды (карпен, церкобан, метилтиофан и другие) для картофеля, овощей, яблонь, груш и пшеницы.

8. Медьсодержащие соединения; используются как фунгициды (сульфат меди, оксихлорид меди, бордосская жидкость и другие) для многих плодовых, ягодных и овощных культур.

Более опасны для окружающей среды и человека хлорорганические соединения, менее фосфорорганические, так как они быстрее разлагаются и их остатки в продуктах обнаруживаются в 45 раз реже, чем хлорорганические.

Широкое применение во многих странах мира получили карбаматы.

Они используются в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов, фунгицидов, гербицидов, нематоцидов, регуляторов роста растений, а также для борьбы с переносчиками инфекций [31].

Карбаматы это большая группа синтетических пестицидов, Nзамещенные эфиры карбаминовой кислоты, имеющие общую структурную формулу где R' алкильные радикалы; R" арильные радикалы.

Простые эфиры и N-замещенные производные карбаминовой кислоты это нестойкие соединения, особенно в щелочной среде, распадающиеся с образованием спирта, фенола, аммония, амина и СО2.

Соли и эфиры замещенной карбаминовой кислоты более стойки, чем сама карбаминовая кислота.

Производное карбаматного эфира это твердое кристаллическое вещество с низким давлением пара и плохой растворимостью в воде, но хорошей в органических растворителях. Некоторые карба-маты могут сублимировать с поверхности слоя почвы в атмосферный воздух, загрязняя его.

Карбаматы быстро разлагаются в воде и легко смываются дождевыми водами с растений после их обработки, загрязняя воду рек и озер.

В почве карбаматы разлагаются по-разному в зависимости от влажности и типа почв, рН, наличия микроорганизмов, способности абсорбции, вида карбамата (например, карбендазин очень медленно разлагается).

Механизм токсического действия карбаматов основан на подавлении активности ацетилхолинэстеразы (АХЭ) и других эстераз; АХЭ способствует гидролизу ацетилхолина до холина и уксусной кислоты.

Установлено, что под влиянием химических веществ возможно изменение качества продуктов, которое может иметь как положительную, так и отрицательную направленность. Качество продуктов в результате применения химических веществ может повышаться за счет улучшения минерального состава, уничтожения микроорганизмов, накопления ценных веществ.

Однако под влиянием пестицидов, способных проникать в растения, происходят физиолого-биохимические изменения, приводящие к изменению и ухудшению качества продуктов. Так, ухудшаются органолептические показатели за счет остаточного количества пестицидов (появляются посторонний запах и вкус); изменяется химический состав и биологическая ценность (уменьшается количество витаминов, -каротина, углеводов, аминокислот); образуются новые химические соединения, являющиеся метаболитами пестицидов. Некоторые промежуточные продукты распада пестицидов представляют собой стойкие соединения, которые могут сохраняться после сбора урожая.

Сохранение остатков пестицидов в овощах и плодах представляет особую опасность, так как они часто используются в пищу в сыром виде и, следовательно, термического разложения пестицидов не происходит. Овощи в большей мере накапливают пестициды, чем плоды. Морковь, томаты и огурцы обладают высокой способностью накапливать пестициды, из которых чаще всего встречается севин.

Многие пестициды хорошо растворяются в жирах и могут накапливаться в продуктах животноводства, в частности, молоке, яйцах, сметане, масле и т.п.

В последние годы в связи с запрещением хлорорганических пестицидов, улучшением санитарного контроля, использованием малостойких пестицидов их содержание в пищевых продуктах выше предельнодопустимых концентраций (ПДК) практически не обнаруживается.

В настоящее время в нормативной документации на качество пищевых продуктов и в сертификатах соответствия указывается ПДК для пестицидов.

5.2.2. Токсичные элементы Токсичные элементы. К основным токсичным элементам относятся:

ртуть, свинец, кадмий, олово, медь, цинк, мышьяк, хром [32].

Ртуть токсичный элемент кумулятивного действия принадлежит к числу рассеяных в природе микроэлементов, легко образует большое число органических и неорганических соединений, подавляющее большинство которых ядовито. Наиболее ядовиты органические соединения ртути.

Ртуть в металлической или связанной форме вместе с отходами химических предприятий попадает в сточные воды или в воздух, а затем в воду.

Этот элемент попадает в воду также при вымывании почв дождевой водой.

Всего в мире ежегодно производится около 9000 т ртути, из них примерно 5000 т впоследствии попадает в реки, озера, океаны.

В большинстве пищевых продуктов содержится очень мало ртути (менее 0,01 мг/кг следы). Больше ее обнаружено в орехах, какао-бобах и в шоколаде (до 0,1 мг/кг). Ртуть накапливается в почках живот- ных и в рыбах-хищниках, особенно в тунце (до 0,7 мг/кг). Из всего количества ртути, которое поступает в организм человека с пищей, примерно половина приходится на продукты животного происхождения и одна треть на растительную пищу.

Наиболее опасны в наземных и водных пищевых цепях и для организма человека метилртуть и другие алкильные соединения. Именно они применяются в качестве фунгицидов (например, для обработки зерновых культур), при производстве бумажной массы, служат катализаторами при синтезе пластмасс и в большом количестве с отходами производства попадают в окружающую среду.

Метилртуть представляет собой высокотоксичное жирорастворимое и устойчивое к воздействию внешних факторов соединение. Значительное количество этого вещества накапливается в воде при преобразовании ртути под действием микроорганизмов, обитающих в водных бассейнах.

Частое употребление в пищу рыбы даже при относительно низкой концентрации в ней метилртути приводит к отложению ртути в волосах (до 50 мг/кг). Если накапливается в волосах около 300 мг/кг, то это опасно для жизни.

Метилртуть оказывает вредное влияние на координацию движения, поражает головной мозг, ухудшает зрение.

По данным комитета ФАО-ВОЗ, в пищевых продуктах метилртути допускается 0,05 мг/кг, для рыбы до 0,5 мг/кг, в питьевой воде до 0,001 мг/л.

Недельное поступление ртути не более 0,3; метилртути 0,2 мг для человека.

Свинец относится к наиболее изученным ядам высокой токсичности.

В большинстве продуктов животного и растительного происхождения его содержится мало (не более 0,51,0 мг/кг). Чаще всего этот элемент обнаруживается в хищных рыбах, ракообразных и моллюсках.

В основном повышенное содержание свинца наблюдается в консервах, помещенных в жестяную тару. Большое загрязнение окружающей среды, пищевых продуктов и человека связано со сгоранием этилированного бензина. Тетраэтилсвинец, добавляемый в бензин для повышения октанового числа в количестве 0,1%, летуч и более токсичен, чем сам свинец.

В настоящее время практически все пищевые продукты, вода и другие объекты окружающей среды загрязнены свинцом, и тенденция к загрязнению со временем возрастает. Больше всего свинец накапливают листовые овощи, причем 95% свинца поглощается из воздуха и 5% из почвы.

По данным ФАО-ВОЗ, среднее количество свинца, попадающего в организм с нормальными пищевыми продуктами, составляет 230250 мкг в день; из воздуха 90 мкг в день.

Свинец, подобно другим солям тяжелых металлов, включается в различные клеточные ферменты, в результате чего эти ферменты не могут выполнять предназначенные им в растительной, животной клетках или в организме человека функции. Токсичное действие свинца связывают с тем, что ионы свинца образуют с сульфгидрильными группами ферментов устойчивые меркаптиды. Свинец влияет на биосинтез нуклеиновых кислот, протеинов гемоглобина и различных гормонов.

Свинцовое отравление сопровождается поражением головного мозга, расстройством нервной системы и ухудшением зрения.

ПДК свинца для пищевых продуктов составляет от 0,1 до 1, мг/кг, ПСП для человека 0,05 мг на один килограмм массы тела.

Кадмий один из самых опасных токсикантов (токсичнее свинца). В природной среде он встречается в очень малом количестве.

Но в последние 3040 лет кадмий нашел широкое техническое применение: например, при нанесении гальванических покрытий (кадмирование неблагородных металлов), для получения красителей, в качестве стабилизатора для пластмасс (например, поливинилхлорид), в электрических батареях. При этом много кадмия с промышленными отходами попадает в воздух и воду. Так, в Балтийское море поступает примерно 200 т кадмия, в том числе 45% из воздуха. А во всем мире в окружающую среду выбрасывается примерно 5000 т кадмия.

Больше всего кадмия накапливается в растительных продуктах. Он легко переходит из почвы в растения, 70% кадмия поглощается из почвы, 30% из воздуха. Кадмий накапливается в грибах, поч- ках животных, в какао-порошке. Кадмий опасен в любой форме доза 3040 мг может быть смертельной. Он плохо выводится из организма и вызывает хронические заболевания, поражает почки, нервную систему, приводит к костным заболеваниям, нарушает функции легких. Предполагается, что он обладает канцерогенным действием.

ПДК кадмия для пищевых продуктов составляет от 0,01 до 0, мг/кг.

Мышьяк. Источником загрязнения окружающей среды и, как следствие, продуктов питания и человека могут быть дымовые выбросы в виде мышьяковистого ангидрида медеплавильных заводов, электростанций, работающих на буром угле, при переработке некоторых руд. В ряде стран для ускорения роста цыплят, свиней и кроликов используют корм с добавлением солей мышьяковистой кислоты. Установлено, что при правильном вскармливании в мышечной ткани мышьяк не обнаруживается, но в печени может накапливаться. Человек принимает с пищей 1,52,0 мг мышьяка.

В продуктах питания содержится мышьяка до 0,3 мг/кг, больше всего его обнаружено в дрожжах (до 17 мг/кг) и в морских моллюсках (до 120 мг/кг).

Комитет ФАО-ВОЗ установил суточное поступление мышьяка 0,05 мг на один килограмм массы тела человека.

Хром. Металлический хром безвреден, так как не растворим. Сое- динения трехвалентного хрома не токсичны, а шестивалентного сильно ядовиты. Хромированные изделия устойчивы к коррозии и не могут быть источником загрязнения. Наиболее опасны краски, содержащие хром, катализаторы и другие хромсодержащие соединения.

Поглощение хрома человеком очень мало. Организм содержит около 0,020,04 мг хрома на один килограмм массы тела. Кумуляция хрома в организме человека не обнаружена, выделение его происходит через почки.

Олово считается естественным компонентом пищевых продуктов низкой токсичности. Физиологическое значение не изучено. Органические соединения олова токсичны, применяются как фунгициды в сельском хозяйстве. Главным источником загрязнения пищевых продуктов являются луженые консервные банки из белой жести. Содержание олова в консервах составляет 20175 мг/кг при соблюдении сроков хранения, в противном случае количество его в продуктах увеличивается в десятки раз.

Содержание в натуральных продуктах олова мало, до 4 мг/кг. До настоящего времени накопления олова в тканях и органах человека не наблюдалось. Безопасная ежедневная доза для человека неизвестна.

ПДК по олову устанавливается только в консервах: для взрослых до 200 мг/кг и для детей до 100 мг/кг.

Медь. Медь принадлежит к микроэлементам, необходимым для жизнедеятельности человека. Как недостаток, так и избыток меди вызывает нарушение обменных процессов в организме. Основными источниками загрязнения пищевых продуктов являются изделия из меди, применяемые в пищевой промышленности (котлы, трубопроводы, аппаратура и другие), а также медьсодержащие пестициды. Медь катализирует окисление жиров и аскорбиновой кислоты, ее присутствие может отрицательно повлиять на пищевую ценность и вкус продуктов питания. Естественное содержание меди в продуктах составляет 0,45,0 мг/кг, допустимые концентрации ее в продуктах 0,550 мг/кг в зависимости от вида. Общее количество меди в организме человека составляет примерно 100150 мг, а ПСП 0,5 мг на один килограмм массы тела.

Цинк. Цинк принадлежит к малотоксичным элементам. Источником загрязнения пищевых продуктов является оцинкованная посуда, ее неправильное использование, особенно для кислых продуктов.

В продуктах питания основная часть цинка представлена металлом естественного происхождения и содержится его примерно до 100 мг/кг. Высоким содержанием цинка отличается желатин (до 2000 мг/кг), зерновые культуры и особенно пшеница, некоторые фрукты и яичный желток до мг/кг). Предельно-допустимая концентрация цинка в продуктах колеблется от 5 мг/л (напитки) до 100 мг/кг (фрукты, овощи). Для человека ПСП цинка комитетом ФАО-ВОЗ не установлено.

5.2.3. Радиоактивные загрязнения Радиация это один из наиболее распространенных источников загрязнения пищевых продуктов. В настоящее время увеличилась доза радиации в окружающей среде (авария на Чернобыльской атомной станции 1986 г.), а следовательно, и в пищевых продуктах.

Ниже приведена схема (рис. 5), характеризующая источники попадания радиоактивных элементов через окружающую среду в пищевые продукты и в организм человека [29].

Ядерные испытания, проводимые в различных странах, являются одной из причин радиоактивного загрязнения окружающей среды и пищевых продуктов.

Естественная радиоактивность изменяется и, скорее, подвергается постоянному снижению в результате превращения радиоактивных элементов в нерадиоактивные в соответствии с периодом полураспада.

Радиоактивные осадки (локальные или всемирные) опасны с точ-ки зрения содержания радиоактивных изотопов с длительным периодом полураспада, как, например, стронций-90 (89 лет) и цезий-137 (30 лет). Другие изотопы, например, йод-131 (8 дней) и стронций-89 (55 дней) менее опасны. Однако они могут создавать состояние опасности, вызванной локальным осаждением в районе взрыва.

Одним из важных показателей радиоактивности окружающей среды в случае локального осадка и при аварийном положении является изотоп йод-131. Он легко усваивается, хорошо растворяется в воде и в жидкостях организма. Содержание изотопа йод-131 в молоке характеризует зараженность окружающей среды.

Содержание стронция-90 и цезия-137 играет ту же роль при посто- янном контроле радиоактивного загрязнения.

Расщепление атомных ядер радиоактивных элементов сопровождается излучением, и -лучей. -лучи это высокоскоростные электроны; лучи коротковолновые рентгеновские лучи. Энергия квантов радиоактивных излучений очень высока, в связи с чем они химически и биологически очень активны. При этом -лучи менее активны, чем - и -лучи. Характерной особенностью радиоактивных излучений является их способность вызывать ионизацию атомов и молекул, сопровождающуюся разрушением молекулярных структур.

Эффект действия ионизирующих излучений (радиации) на организм зависит от поглощенной дозы облучения. Очень малые дозы активируют некоторые жизненные процессы микроорганизмов, воздействуя на их ферментные системы; с повышением дозы облучения обмен веществ значительно нарушается, наблюдаются различные паталогические изменения в клетках (лучевая болезнь), которые могут привести к их отмиранию. При дозе ниже смертельной может восстановиться нормальная жизнедеятельность облученных клеток.

Губительное действие радиоактивных излучений обусловлено многими факторами. Они вызывают радиолиз воды в клетках и субстрате. При этом образуются свободные радикалы, атомарный водород, перекиси. Эти вещества, обладая высокой химической активностью, вступают во взаимодействие с другими веществами возникает большое количество реакций, не свойственных нормально функционирующему организму. В результате наступают необратимые нарушения обмена веществ, разрушаются ферменты, изменяются внутриклеточные структуры.

Рис. 5. Схема радиоактивного загрязнения пищевых Годовая радиоактивная нагрузка в пище человека не должна превышать 700 нанокюри. Органы здравоохранения учитывают особенно-сти радиоактивных изотопов: период полураспада, вид излучения, метаболизм (скорость поглощения и удаления, способность накопления в организме), защитные и обеззараживающие вещества.

Среди защитных мероприятий определенную роль играют адсорбция и связывание изотопов в почве с целью оборвать цепь попадания их в пищевые продукты.

В пищевых продуктах поиски ведутся по связыванию изотопов в нерастворимые комплексные соединения (сульфаты, оксалаты) или их разбавлению c помощью наполнителя, так, для стронция это кальций (например, муку обогощают соединениями кальция). Обеззараживание возможно производить механическим путем посредством удаления наружного слоя (помол зерна) и химическим посредством использования растворимости в воде или с помощью ионообменников (молоко, вода).

5.2.4. Микотоксины Микотоксины это ядовитые продукты обмена веществ плесеней, развивающихся на пищевых продуктах. Из плесеней, поражающих пищевые продукты, примерно 75% способны выделять токсичные вещества, отравляющие при определенных концентрациях организм человека и животного.

Микотоксины делятся на высоко-, средне- и малотоксичные. К высокотоксичным относятся: афлатоксины, охратоксины, патулин, спородесмин, лютеосцерин, фузариогенин, рубратоксин, мальторицин, нидулотоксин и другие; к среднетоксичным: глиотоксин, цитринин, аспергиловая кинитропропионовая слота и ее производные, пенициллиновая кислота, кислота, роридин, иридиоскирин, ругулозин и другие; к малотоксичным:

гризеофурен, койевая кислота, щавелевая кислота, фузариновая кислота, фумагилин, трихотеция и триходермин, микофеноловая кислота, виридин, хетамин, фузидиновая кислота, геодин, кротоцин и другие. Широко распространенными и наиболее опасными являются афлатоксины, охратоксины, патулин и лютеосцирин [33].

Афлатоксины. Источником афлатоксинов являются плесневые грибы Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus. Эти грибы широко распространены в окружающей среде, особенно их много обитает в почве. Они являются основными возбудителями инфекционных заболеваний многих овощных, плодовых и зерновых культур.

Афлатоксины, как и все другие микотоксины, попадают в пищевые продукты из следующих источников:

из видимо загнившего сырья;

из сырья без видимой плесени;

из растительных продуктов, в которых присутствие плесени не доказано;

из продуктов животного происхождения, в которых наличие афлатоксинов обусловлено характером корма;

из продуктов ферментации.

В явном виде заплесневелое сырье не применяется в пищу. Однако его скармливают животным, а затем афлатоксины через мясопродукты попадают в пищу. Такой продукт выбрасывается целиком, иногда удаляют очаги поражения; но метаболиты чаще всего проникают в продукт глубже, чем мицелий плесневого гриба, поэтому удаление очага плесени не гарантирует отсутствия токсинов. Способность к проникновению зависит в большой степени от пищевого продукта, во влажных и водянистых средах она больше, чем в сухих или бедных влагой. Особой осторожности с точки зрения гигиены требуют те продукты, которые производятся из заплесневелого сырья, так как в таких случаях потребитель не обнаруживает налета плесени, а микотоксины весьма устойчивы к применяемым при переработке температурам, кислотам или восстановителям.

К сырью без видимой плесени относятся плоды, на которых между семядолями может появиться плесень. Например, в скорлупе орехов, косточковых плодах, ядрах персиковых и абрикосовых косточек, миндале, каштанах может находиться незамеченная плесень, чаще A.parasiticus.

По цвету флуоресценции в УФ-свете афлатоксины обозначаются В1 и В2 (сине-голубая флуоресценция), G1 и G2 (зеленая флуоресценция), М1 и М2 (сине-фиолетовая флуоресценция).

Наиболее токсичен афлатоксин В1. Афлатоксины оказывают как острое, так и хроническое воздействие на большинство видов животных, а также на организм человека. В первую очередь поражается печень. Поэтому в настоящее время в нормативных документах на качество многих пищевых продуктов указывается предельно-допустимая концентрация афлатоксинов, определяемых методом газожидкостной хроматографии.

Охратоксины выделяются в основном грибом Aspergillus ochraceus.

Выделены три химически родственных токсических метаболита охратоксины А, В и С. Охратоксин А является производным кумарина, продуцируется не только As.ocyraceus, но и другими грибами, например, Penicillium veridicatum, P.variabile, P.commune, P.cyclopium. Охратоксин А отличается высокой острой токсичностью в малых дозах, устойчив к температуре. Охратоксины могут поступать в организм человека не только с пищей, но и проникать через кожу и в дыхательные пути.

Охратоксины, и особенно охратоксин А, обнаруживаются в заплесневелых пшенице, ячмене, овсе, сырых кофейных зернах.

Патулин ядовитый продукт обмена ряда плесневых грибов рода Penicillium, встречающихся на фруктах, фруктовых изделиях и на другой плодоовощной продукции. Основными продуцентами патулина является гриб Penicillium expancum возбудитель "коричневой гнили" в яблоках, грушах, айве, абрикосах, персиках и томатах; P.urticaе гриб, развивающийся на многих плодовых культурах и вызывающий гниение; Byssochlamis nivea термоустойчивый гриб, выделенный из фруктовых соков.

Патулин обладает мутагенным и канцерогенным действием и поэтому в нормативной документации на многие пищевые продукты указывается ПДК.

Лютеосцерин выделяется грибом Penicillium islandicum, поражающим рис и рисопродукты. Этот гриб является обычным представителем почвенной микрофлоры во всем мире. Он образует желтый пигмент, названный лютеосцерином. Химически он относится к группе оксиантрахинонов. Лютеосцерин высокотоксичное соединение, вызывающее серьезные поражения печени и почек.

5.2.5. Канцерогенные вещества Полициклические ароматические углеводороды относятся к самой большой группе известных канцерогенов, из которых наиболее распространены: бензапирен, фенантрен, 20-метилхолантрен, флу- рантрен, 9,10диметилбензантрацен. Эти соединения являются со- ставной частью сажи и смога, образующихся в результате пиролиза органических соединений [29].

Источником загрязнения окружающей среды, особенно воды, и пищевых продуктов могут быть отработанные газы двигателей внутреннего сгорания, сажа, смолы, промышленные сточные воды. Кроме того, полуциклические ароматические углеводороды образуются при термической обработке пищевых продуктов (обжаривании, копчении, выпечке).

Бензапирен один из наиболее распространенных углеводородов попадает в организм человека с такими пищевыми продуктами, в которых существование канцерогенов до настоящего времени не предполагалось. Он обнаружен в хлебе, овощах, фруктах, маргарине, растительных маслах, обжаренном кофе, копченостях и в мясных продуктах, поджаренных на древесном угле, зерне, высушенном с использованием бурого угля.

Образование канцерогенных углеводородов можно снизить путем правильно проведенной термической обработки продуктов питания. Однако даже при традиционном методе копчения с дымом в колбасу, мясо и рыбу попадает в среднем 0,510 мкг бензапирена на один килограмм продукта. В подгоревшей корке хлеба содержание бензапирена повышается до 0,5 мкг/кг, в подгоревшем бисквите до 0,75 мкг/кг.

Овощи и фрукты, выращенные в непосредственной близости от предприятий, вырабатывающих смолу и сажу, очень сильно загряз-нены.

Но при мытье до 20% углеводородов удаляется с поверхности плодов и овощей, некоторая часть этих соединений обнаруживается внутри плодов.

Другими источниками экзогенного загрязнения продуктов питания могут быть упаковочные материалы, например пакеты, покрытые парафином.

Содержание бензапирена в пищевых продуктах колеблется в широких пределах: от 0,73 мкг/кг (мука) до 90 мкг/кг (овощи, выращенные вблизи промышленных предприятий).

Нитрозамины это вещества, характеризующиеся наличием нитрозо-группы, соединенной с атомом азота. Это сильнейшие химические канцерогены, и образуются они в результате взаимодействия нитритов с вторичными и третичными аминами.

Причиной нежелательного повышения содержания нитратов и нитритов в плодах и овощах может быть применение избыточных доз азотных удобрений, некоторых гербицидов, например 2,4-дихлорфе-ноксиуксусной кислоты, а также недостаток молибдена в почвах. Это создает благоприятные условия для образования нитрозаминов.

Нитраты и нитриты во многих странах добавляют в мясо, колбасу, рыбу и сыры в качестве консерванта и для сохранения естественной окраски мясопродуктов. В организме человека нитраты восстанавливаются до нитритов с участием ферментов нитрат- и нитритредуктазы, выделяемых микрофлорой желудка. Образовавшиеся нитриты могут взаимодействовать с вторичными и третичными аминами, попадающими в организм человека с пищевыми продуктами, например, с овощами, фруктовыми соками, а также с лекарственными препаратами и из окружающей среды. При этом образуются канцерогенные нитрозамины, синтез которых можно замедлить путем добавления аскорбиновой, изо-аскорбиновой кислот или их натриевых солей.

Для предотвращения образования нитрозаминов регламентируется ПДК для нитратов и нитритов во многих пищевых продуктах.

Следовательно, пища современного человека представляет собой не только комплекс многих тысяч веществ, каждое из которых обладает определенной биологической активностью, не только источник энергии, пластических веществ и ряда других эссенциальных факторов. Пища в то же время может быть источником контаминантов (пестицидов, солей тяжелых металлов, радионуклидов, микотоксинов и многих других ксенобиотиков), отрицательно влияющих на здоровье человека.

Таким образом, современные представления о химическом составе пищевых продуктов, биохимических и физико-химических процессах, протекающих в продовольственном сырье и продуктах при их переработке и хранении, об основах теории адекватного питания и биохимии пищеварения помогут студентам-технологам сформировать научный подход к проблеме, связанной с технологией производства высококачественных экологически безопасных продуктов, с заданными химическим составом, биологической и энергетической ценностью.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Скурихин И. М., Нечаев А. П. Все о пище с точки зрения химика.

М.: Высш.шк., 1991. 288 с.

2. Позняковский В. М. Гигиенические основы питания. Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 1998. 432 с.

3. Родина Т. Г., Вукс Г. А. Дегустационный анализ продуктов. М.:

Колос, 1994. 192 с.

4. Окрепилов В. В. Всеобщее управление качеством. Кн.1. Учебник.

СПб.: Изд-во СПбУЭФ, 1996. 454 с.

5. Шаробайко В. И. Биохимия холодильного консервирования пищевых продуктов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1986. 224 с.

6. Покровский А. А. Роль биохимии в развитии науки о пита- нии.

М.: Пищ. пром-сть, 1974. 128 с.

7. Окрепилов В. В. Всеобщее управление качеством. Термины и определения. Кн.2. Учебник. СПб.: Изд-во СПбУЭФ, 1996. 170 с.

8. Окрепилов В. В. Всеобщее управление качеством. Законодательные и нормативные документы. Кн.3. СПб.: Изд-во СПбУЭФ, 1996. 9. Окрепилов В. В. Всеобщее управление качеством. Защита прав потребителей. Кн.4. СПб.: Изд-во СПбУЭФ, 1996. 211 с.

10. Павлоцкая Л. Ф. и др. Физиология питания: Учеб. для вузов.М.:

Высш. шк., 1989. 368 с.

11. Химический состав пищевых продуктов: Справ. Кн.1 и 2. /Под ред.

И. М. Скурихина, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1987.

360 с.

12. Новые гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. СПб.: ТестПринт, 1997.

304 с.

13. Лифляндский В. Г., Закревский В. В., Андронова М. Н. Лечебные свойства пищевых продуктов, Т.1. СПб.: Азбука-Терра, 1997.

336 с.

14. Лифляндский В. Г., Закревский В. В., Андронова М. Н. Лечебные свойства пищевых продуктов, Т.2. СПб.: Азбука-Терра, 1997.

228 с.

15. Ленинджер А. Биохимия. М.: Мир, 1976. 960 с.

16. Биохимические методы /Под ред. В. Л. Кретовича, К. Ф. Шо- льца.

М.: Наука, 1980. 224 с.

17. Ванханян В. Д., Лебедева В. А. Руководство к практическим занятиям по гигиене питания. М.: Медицина, 1987. 254 с.

18. Горчиков А. И., Липатова О. В. Гигиена питания. М.: Медицина, 1987. 416 с.

19. Кучеренко Н. Е. и др. Биохимия. Киев: Выща шк., 1988. 20. Владимиров Ю. А., Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М.: Наука, 1972. 252 с.

21. Петровский К. С., Белоусов Д. П., Беляева А. С., Смирнова Н. Н. Витамины круглый год. М.: Россельхозиздат, 1983. 96 с.

22. Колотилова А. И., Глоужанкова Е. П. Витамины (химия, биохимия, их физиологическая роль). Л.: Наука, 1976. 245 с.

23. Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности блюд и кулинарных изделий. М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1984. 328 с.

24. Запрометов М. Н. Фенольные соединения растений и их биосинтез. М.: ВИНИТИ, 1988. 188 с.

25. Вода в пищевых продуктах /Под ред. Р. Б. Дакуорта. М.: Пищ.

пром-сть, 1980. 376 с.

26. Булдаков А. Пищевые добавки: Справочник. СПб.: "UT", 1996. 240 с.

27. Габович Р. Д., Припутина Л. С. Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ. Киев: Здоровья, 1987. 248 с.

28. Грачева И. М. Технология ферментных препаратов. М.: Агропромиздат, 1987. 335 с.

29. Эйхлер В. Яды в нашей пище /Пер. с нем. М.: Мир, 1993. 189 с.

30. Буслович С. Ю., Дубенецкая М. М. Химические вещества и качество продуктов. Минск: Ураджай, 1986. 200 с.

31. Карбаматные пестициды: общее введение. Женева: ВОЗ, 1991. 224 с.

32. Рейли К. Металлические загрязнения пищевых продуктов. М.:

Агропромиздат, 1985. 183 с.

33. Клевакин В. М., Карцев В. В. Санитарная микробиология пищевых продуктов. Л.: Медицина, 1986. 175 с.

34. Растительный белок /Под ред. Т. П. Микуловия М.: Агропромиздат, 1991. 684 с.

35. Андронова М. Н. Лечебные свойства пищевых продуктов. Т.1.

СПб.: Азбука, 1997. 336 с.

36. Дудкин М. С., Щелкунов Л. Ф. Новые продукты питания. М.:

МАИК "Наука", 1998. 304 с.

37. Толстогузов В. В. Новые формы белковой пищи: Технологические проблемы и перспективы производства. М.: Агропромиздат, 1987.

303 с.

38. Николаева М. А. Товароведение потребительских товаров. М.:

Норма, 1997. 283 с.

39. Технология пищевых производств / Под ред. Л. П. Коваль-ской.

М.: Колос, 1997. 752 с.

40. Кислухина О. В., Кюдулас И. Биотехнологические основы переработки растительного сырья. Каунас: Технология, 1997. 185 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ И КАЧЕСТВО ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ....... 1.1. Пищевая ценность

1.2. Качество пищевых продуктов

2. ОСНОВЫ ПИТАНИЯ И БИОХИМИЯ ПИЩЕВАРЕНИЯ

2.1. Основы питания

2.1.1. Основы рационального питания

2.1.2. Концепция сбалансированного питания А. А. Покровского..... 2.1.3. Основы адекватного питания

2.2. Основы биохимии пищеварения

3. ИЗМЕНЕНИЕ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ХИМИЧЕСКОГО

СОСТАВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ

ПЕРЕРАБОТКЕ СЫРЬЯ

3.1. Белки

3.2. Липиды

3.3. Углеводы

3.4. Витамины

3.5. Фенольные соединения

3.6. Минеральные вещества

3.6.1. Вода

3.6.2. Минеральные элементы

4. ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ

4.1. Пищевые красители

4.2. Вещества, изменяющие консистенцию

4.2.1. Загустители и студнеобразователи

4.2.2. Эмульгаторы и стабилизаторы

4.3. Ароматические вещества

4.4. Подсластители

4.5. Химические консерванты

4.6. Антиоксиданты и их синергисты

4.7. Ферментные препараты

5. ПРИРОДНЫЕ ТОКСИКАНТЫ И ЗАГРЯЗНИТЕЛИ

5.1. Природные токсиканты

5.2. Загрязнители

5.2.1. Пестициды

5.2.2. Токсичные элементы

5.2.3. Радиоактивные загрязнения

5.2.4. Микотоксины

5.2.5. Канцерогенные вещества

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПИЩЕВАЯ ХИМИЯ