Глава 4
Пищевые добавки

---

В пищевой промышленности применяется большая группа веществ, объединенная общим термином - пищевые добавки. Под этим названием понимается группа веществ природного происхождения или полученных искусственным путем, использование которых необходимо для усовершенствования технологии. Пищевые добавки подразделяют на несколько групп: вещества, улучшающие внешний вид продуктов, ароматизаторы, подслащивающие вещества, вкусовые добавки и вещества, повышающие сохраняемость продуктов и увеличивающие сроки их хранения.

Наиболее важными группами пищевых добавок являются консерванты, подслащивающие вещества, пищевые красители и вещества, изменяющие структуру и свойства продукта.

Консерванты должны быть безвредны, не должны изменять органолептические свойства продуктов. Их эффективность, способы применения зависят от химической природы, концентрации, а иногда от рН среды. Химические препараты в консервной промышленности широко применяются в области самого процесса консервирования. К химическим относятся такие широко распространенные методы консервирования, как маринование, т.е. консервирование с помощью уксусной кислоты овощей, плодов, грибов, рыбы; консервирование с помощью молочной кислоты овощей, спиртование соков и фруктов, а также сульфитация плодов, ягод и некоторых овощей.

Список консервантов, разрешенных в Европейском Союзе для применения в пищевых продуктах, представлен в табл. 4.1.

Бензойная кислота является сильнодействующим консервантом по отношению к дрожжевой и плесневой микрофлоре и в меньшей мере к бактериям. Ее консервирующее действие проявляется только в кислой среде - рН 2,5-3,5. Однако вследствие плохой растворимости бензойной кислоты в воде применение для консервирования ее водных растворов весьма затруднено.

131

Поэтому практически в промышленности для консервирования применяют соль бензойной кислоты - бензойнокислый натрий или так называемый бензонат натрия (C₆H₅COONa), который хорошо растворяется в воде; при комнатной температуре можно получать растворы с концентрацией 50-60%.

132

В США бензонаты используются в производстве всех джемов и желе, а также соков. Максимально допустимая доза консерванта - 0,1%. Такая доза может обеспечить достаточно длительное сохранение фруктовых соков (в течение нескольких месяцев) лишь в случае изготовления их из чистого сырья с небольшой исходной загрязненностью микрофлорой.

Существенным препятствием в применении бензонатов является то, что в консервирующей концентрации они могут быть обнаружены органолептически.

Таким образом, хотя бензойная кислота и бензонат натрия допущены для применения в качестве консервантов в консервной промышленности, использование их носит ограниченный характер вследствие некоторого ухудшения органолептических показателей.

В табл. 4.2 приведены отдельные консерванты, используемые в наиболее; важных группах пищевых продуктов.

Сорбиновая, или 2,4-гексадиеиовая кислота (С₅Н₇СООН), представляет собой стойкое кристаллическое вещество со слабокислым вкусом и запахом. Соль сорбиновой кислоты - сорбат калия, также кристаллический порошок, хорошо растворим в воде.

Как показали многочисленные исследования, сорбиновая кислота и сорбат калия обладают сильным бактерицидным действием на плесневую и дрожжевую микрофлору, жизнедеятельность которой является основной причиной порчи плодоовощных продуктов. Сорбиновая кислота и ее соли нетоксичны для человека, при добавлении в пищевые продукты не придают им постороннего привкуса или запаха и не изменяют их собственные вкус и запах.

Применение сорбиновой кислоты в качестве консерванта для плодоягодного пюре в дозировках 0,09-0,1% дает значительный эффект.

В варенье-варочном производстве добавление 0,05% сорбиновой кислоты позволяет не подвергать пастеризации готовое варенье.

Подслащивающие вещества применяются в пищевой промышленности, кулинарии, при приготовлении пищи в домашних условиях с давних времен. В последнее время, с учетом требований науки о питании, расширяется выпуск заменителей сахарозы как природного происхождения, так и синтетических. В пищевой промышленности возрастает использование подслащивающих продуктов из крахмала: патоки, глюкозно-фруктозных сиропов, глюкозы.

Фальберг (1879 г.) случайно обнаружил, что сахарин обладает интенсивным сладким вкусом. К настоящему времени синтезированы сотни органических соединений интенсивного сладкого вкуса. Если

133

Примечание. Консервант применяется: ++ - часто; + - реже; (+) - в исключительных случаях; - - не применяется.

сахар является пищевым продуктом, то синтетические сладкие вещества представляют собой низкоэнергетические сенсорные добавки, используемые при приготовлении пищи для больных диабетом и для создания различных специальных диет.

В случае применения синтетических сладких веществ в пищевых продуктах и напитках их сенсорные свойства должны проявляться в течение 1-2 секунд. Это делает возможным применение их для подавления горького и других неприятных вкусовых ощущений.

Очень важным свойством синтетических сладких веществ является их термическая устойчивость, они должны выдерживать температуру от - 30 до +260°С.

134

Не менее важным их свойством является устойчивость в растворах в зависимости от рН, которая для пищевых продуктов колеблется от 2,5 до 8. Серьезным препятствием применения синтетических сладких веществ является их влияние на здоровье людей. При применении любого вещества нет абсолютной гарантии его безвредности.

Сахарин (3-оксо-2, 3-дигидробензоизотиазол - 1,1-диоксид) является первым синтетическим подслащивающим веществом, степень сладости которого в 300-500 раз больше, чем у сахарозы.

Сахарин представляет собой белое кристаллическое вещество с температурой плавления 228-229°С. 1 г сахарина растворяется в 290 см³ холодной или 25 см³ кипящей воды. Сахарин растворим в щелочах. Растворимость его увеличивается при добавлении лимонной, винной или уксусной кислоты. Сахарин является сильной кислотой (рН = 1,3). Он устойчив при нагревании до температуры 150°С.

Цикламаты как подслащивающие вещества были открыты случайно в 1937 г.

Циклогексиламино-К-сульфоновая кислота представляет собой белое кристаллическое вещество без запаха, сладкого вкуса, хорошо растворимое в воде.

Натриевая соль циклогексиламино-М-сульфоновой кислоты - белый кристаллический порошок интенсивного сладкого вкуса без постороннего привкуса, устойчива при нагревании, нерастворима в этиловом спирте. Степень ее сладости в 30 раз выше, чем у сахарозы. С повышением концентрации раствора степень сладости снижается.

Кальциевая соль данной кислоты образует белые кристаллы интенсивного сладкого вкуса без постороннего привкуса. Степень сладости кальциевой и натриевой соли примерно одинакова.

С медицинской точки зрения аспартам имеет одно важное достоинство по сравнению с сахарозой - он не способствует развитию кариеса зубов. Установлено, что незначительная добавка аспартама или его аналогов к сахарину полностью подавляет его неприятный привкус.

Среди применяемых в настоящее время синтетических подслащивающих веществ аспартам выгодно отличается своими положительными свойствами. Он прошел тщательную проверку на токсичность и канцерогенность. Установлено, что аспартам оказывает влияние на величину рН слюны человека и изменяет в ней концентрацию молочной кислоты.

Аспартам является подслащивающим веществом, не оказывающим побочных действий на пищеварительный тракт, сердечно-сосудистую и центральную нервную системы. Согласно фармацевтическим исследованиям,

135

в пищеварительном тракте происходит гидролиз метилкарбоксильной группы, а образовавшийся дипептид расщепляется на две аминокислоты, подобно тому как это наблюдается в пищевых продуктах.

Аспартам подходит для подслащивания пищевых продуктов, которые не требуют пищевой обработки. Он может быть также использован при приготовлении мороженого и кремов. При выпечке изделий препарат выдерживает в течение 45 минут температуру 150°С без снижения степени сладости.

К группе пищевых добавок, изменяющих структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов, могут быть отнесены: вещества, меняющие консистенцию пищевых продуктов - загустители, желе- и студнеобразователи, стабилизаторы, разрыхлители и др.

Загустители, желе- и студнеобразователи используются для получения коллоидных растворов повышенной вязкости, студней. Натуральные пищевые добавки - желатин, пектин, крахмал и вещества, полученные искусственным путем из натуральных компонентов: метилцеллюлоза, амилопектин, модифицированные крахмалы.

Наиболее распространенным загустителем является желатин. Это белковый продукт, представляющий собой смесь иолипептидов с различной молекулярной массой и их агригатов. Он не имеет вкуса и запаха. Желатин получают из костей, хрящей и сухожилий животных. Он хорошо растворим в горячей воде, при охлаждении его водные растворы образуют студни.

Студнеобразующая способность пектина зависит от его молекулярной массы, количества метальных групп, входящих в состав его молекулы, и содержания свободных карбоксильных групп. Пектины лучшего качества получают из корочек цитрусовых и яблок, более низкого - из свекличного жома (отход сахарного производства). Прочный студень пектин образовывает только при наличии сахара и кислоты.

Высокоэтерефицированные пектины применяют в кондитерской промышленности (мармелад, желе), в производстве фруктовых соков, мороженого, рыбных консервов, майонеза. Низкоэтерефицированные - в овощных желе, паштетах и студнях.

Пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ) используют для получения тонкодисперсных и устойчивых командных систем.

Основные ПАВ, применяемые в промышленности: моно- и диацилглицерины и их производные применяют в хлебопечении для улучшения качества хлеба, замедления процессов очерствения, а также в макаронной промышленности, что позволяет механизировать процесс,

136

снизить клейкость макаронных изделий, в маргарине повышает эластичность.

Среди веществ, определяющих внешний вид пищевых продуктов, важное место принадлежит пищевым красителям. Для придания пищевым продуктам и полуфабрикатам окраски используют натуральные и синтетические красители. Наиболее широко их применяют при производстве кондитерских изделий, напитков, маргарина и некоторых видов консервантов.

Используемые в пищевой промышленности красители подразделяют, в зависимости от происхождения, на три группы:

• натуральные красители (растительного или животного происхождения);
• синтетические органические красители (наиболее важная группа с точки зрения гигиены пищевых продуктов);
• минеральные красители неорганического происхождения (группа ограниченного применения).

В последние годы все более важное значение приобретают натуральные красители растительного происхождения. В токсикологическом отношении натуральные красители в подавляющем своем большинстве, в отличие от синтетических, не представляют опасности для здоровья. Широко распространены в качестве пищевых красителей такие натуральные красители, как каротиноиды, антоцианы, флавоноиды, хлорофиллы.

Каротиноиды - широко распространенные в природе жирорастворимые пигменты желтого, оранжевого и красного цветов. Для окраски пищевых продуктов используются каротиноиды различного происхождения: а и (3-каротин (из моркови и тыквы), кроцетин из шафрана, ксапеантин и ксапсорубин из перца и др.

Антоцианы - широко распространенная группа окрашенных соединений голубого, красного и красно-фиолетового цветов. По своей химической природе относятся к группе полифенольных соединений. Антоцианы содержатся во многих фруктах, овощах и цветах.

Флавоноиды - желтые и оранжевые красители, находящиеся в виде глюкозидов в клеточном соке различных цветов, листьев и некоторых фруктов.

Хлорофиллы являются зелеными пигментами растений, представляют по своему химическому строению сложные эфиры дикарбоновой и хлорофилловой кислот с двумя спиртами - фитолом и метанолом. Зеленый цвет хлорофилла очень нестоек.

137

Сахарный колер - темно-коричневый продукт термического разложения различных видов Сахаров. Имеет своеобразный вкус, хорошо растворяется в воде. Колер служит для окраски водок, ликеров, алкогольных и безалкогольных напитков, кондитерских изделий.

К натуральным красителям относятся:

• кармин - красный краситель, его получают из карминели (насекомых, живущих на кактусах);
• алканин - красно-бордовая окраска. Его еще в древности получали из корней растений. Производное 1,4-нафтохинона;

Каркума - желтый краситель, получаемый из многолетних травянистых растений. Используется в виде спиртового раствора, так как каркума плохо растворяется в воде.

Эпокраситель получают из выжимок красных сортов винограда и бузины. Окраска продукта эпокрасителем целиком зависит от рН среды: красная окраска - в подкисленных объектах; в нейтральных и щелочных - эпокраситель придает продукту синий оттенок. Поэтому эпокраситель в кондитерской промышленности используется одновременно с органическими кислотами для создания необходимой рН среды.

Также в качестве желтых и розово-красных красителей используют пигменты, которые содержатся в соке кизила, красной и черной смородины, чая, и краситель красного цвета, выделенный из свеклы.

Среди синтетических красителей, используемых в пищевой промышленности, выделяются следующие:

Индигокармин + динатриевая соль индигосульфокислоты дает окраску синего цвета. Применяется в кондитерской промышленности и производстве сахара-рафинада.

Татразин - желтый (натриевая соль азокрасителя). Хорошо растворим в воде, образует растворы оранжево-красного цвета. Используют в кондитерской промышленности и при производстве напитков.

Синтетические красители имеют по сравнению с натуральными красителями некоторые преимущества:

• высокоустойчивы к изменениям рН среды, действию кислот, света, окислителей, влиянию ферментов и некоторых консервантов, не реагируют с металлами;
• обеспечивают хорошее качество, высокие концентрации и чистоту;
• легче поддаются дозировке и обеспечивают таким образом получение стабильного цветового тона;
• в большинстве случаев значительно дешевле, чем натуральные.

138

Минеральные красители неорганического происхождения применяются только в качестве пищевых красителей для специальных целей, например для поверхностной окраски некоторых кондитерских изделий.

Окраска пищевых продуктов используется для их фальсификации. Путем окраски можно скрыть порчу пищевых продуктов, в частности, сопровождающуюся изменением цвета. За счет применения красителей потребителя вводят в заблуждение о пищевой ценности продукта. Так, при добавлении желтого красителя в тесто создается впечатление более высокого содержания в нем яиц, а добавка коричневого красителя к продуктам из какао - более высокого содержания какао или шоколада. Коричневые оттенки мясопродуктов свидетельствуют якобы о процессах копчения и высокой сохраняемости и безопасности пищи.

Идентификация природы красителей может быть проведена с помощью хроматографии, масс-спектрометрии и других методов современного качественного и количественного анализов.

В то же время существуют некоторые способы, имеющие физико-химическую основу, позволяющие достаточно просто и надежно выявить натуральную или синтетическую природу красителя. Среди них - экспресс-метод идентификации синтетических и натуральных красителей, основанный на способности аммиака изменять цвет натуральных пищевых красителей и оставлять без изменения синтетические, который заключается в следующем.

В пробирку наливают 3 см³ исследуемого раствора и добавляют 4 капли 10§ раствора аммиака. Содержимое пробирки осторожно нагревают до кипения. Если в пробирке содержится натуральный краситель, то раствор приобретает темное окрашивание с зеленоватым оттенком. Раствор синтетического красителя не изменяется, остается такого же цвета.

Определение присутствия амаранта в пище производят следующим образом: к 5 см³ исследуемого раствора добавляют 1 см³1§ раствора сульфата меди. При наличии в растворе амаранта смесь приобретает желтоватую окраску, переходящую в розовую при добавлении нескольких капель уксусной кислоты. Реакция специфична - таким образом можно обнаружить красный синтетический краситель в винах, безалкогольных напитках, сиропах, сливочных кремах.

К знакам, характеризующим содержание отдельных компонентов, относятся индексы Европейской комиссии по пищевым добавкам и контаминантам (Е). Индексы Е свидетельствуют о присутствии в пищевых продуктах разрешенных к применению пищевых добавок,

139

конкретные наименования которых кодируются трехзначным номером.

Номенклатуру и уровень пищевых добавок в различных пищевых продуктах устанавливает и вносит в свои перечни действующая комиссия в рамках ФАО/ВОЗ.

Фактическое потребление пищевых добавок обычно ниже допустимого суточного потребления (ДСП). Допустимое суточное потребление наиболее широко применяемых консервантов приведено в табл. 4.3.

Классификация пищевых добавок комиссии "Кодекс алиментариус" выглядит следующим образом:

• Е100-Е182 - красители (применяются для окраски некоторых пищевых продуктов);

140

• Е200 и далее - консерванты (применяются для продления сроков хранения пищевых продуктов);
• ЕЗОО и далее - антиокислители (антиоксиданты) (замедляют окисление, предохраняя тем самым пищевые продукты от порчи);
• Е400 и далее - стабилизаторы (сохраняют заданную консистенцию пищевых продуктов);
• Е500 и далее - эмульгаторы (поддерживают определенную структуру продуктов питания);
• Е600 и далее - усилители вкуса и аромата (усиливают вкусовые и ароматические свойства пищевых продуктов);
• Е700 и далее - запасные индексы;
• Е800 и далее - антифламинги (понижают пенистость пищевых продуктов);
• Е1000 - формируемая группа: глазирующие агенты, подсластители и др.

141