Пищевые и биологические добавки
Вопрос номер 5
Красители
В пищевой
промышленности, согласно классификации пищевых добавок, красители относятся к
веществам, улучшающим цвет продуктов. Красители добавляются к пищевым продуктам
для восстановления природной окраски, утраченной в процессе обработки или
хранения, повышения интенсивности природной окраски и окрашивания бесцветных
Красители делят на
органические и неорганические; на жиро-, водорастворимые и пигменты
(нерастворимые ни в воде, ни в жире).
Красители подразделяют
на натуральные и синтетические. Натуральные красители выделяют физическими
способами из растительных и животных источников. Иногда их подвергают
химической модификации для улучшения технологических и потребительских свойств.
Ряд красителей получают не только их выделением из природного сырья, но и
синтетически. Например, |3-каротин, выделенный из моркови, по своему химическому
строению соответствует |3-каротину, полученному микробиологическим или
химическим путём. При этом натуральный (3-каротин существенно дороже и поэтому
редко используется в пищевой промышленности как краситель.
Сырьём для натуральных
пищевых красителей могут быть ягоды, цветы, листья, корнеплоды и т.п., в том
числе в виде отходов переработки растительного сырья на консервных и
винодельческих заводах. Содержание красящих веществ в растительном сырье
зависит от климатических условий произрастания и времени сбора, но в любом
случае оно относительно невелико (обычно несколько процентов или доли
процента). Количество других химических соединений — сахаристых, пектиновых,
белковых веществ, органических кислот, минеральных солей и т.д. — может
превышать содержание красящих в несколько раз. Эти вещества не представляют
опасности для здоровья, а часто даже полезны для человека, но своим
присутствием снижают интенсивность окрашивания готового продукта. При
производстве препаратов натуральных красителей от побочных веществ в той или
иной степени избавляются. Современные технологии позволяют получать препараты
натуральных пищевых красителей с заданными свойствами и стандартным содержанием
основного красящего вещества.
По химической природе
красящие вещества природного происхождения чаще всего относятся к флавоноидам
(антоцианы, флавоны, флавонолы) и каротиноидам. Кроме того, в природе широко
распространён хлорофилл, встречаются бетанин, рибофлавин, кармин, ряд
пигментов, растительный уголь. К натуральным относят также сахарный
(карамельный) колер.
Синтетические пищевые
красители — это органические соединения, не встречающиеся в природе, то есть
искусственные. С химической точки зрения их можно разделить на азокрасители,
триарилметановые, ксанта новые, хинолиновые, индигоидные. Все они применяются
обычно в форме натриевых солей. Прекрасная растворимость в воде позволяет
вносить их в продукт в виде водных растворов или растворов в жидких компонентах
продукта. Если необходим нерастворимый краситель, например для окрашивания
драже, используют пигменты или алюминиевые лаки, которые получают
взаимодействием натриевых солей соответствующих красителей с гидроксидом
алюминия.
Синтетические пищевые
красители с содержанием основного красящего вещества, близким к 100%, в продаже
практически не встречаются по причине очень дорогостоящей операции их очистки
от сульфата и хлорида натрия. Обычно продажные красители имеют чистоту 80-85%,
как того требуют международные спецификации. Синтетические пищевые красители
обычно дешевле натуральных, менее чувствительны к условиям технологической
переработки и хранения, дают более яркие и легче воспроизводимые цвета.
Области применения:
производство кондитерских изделий, напитков, молочных продуктов, консервов,
мясных и рыбных продуктов, продуктов быстрого приготовления, чипсов, соусов.
Красители, идентичные натуральным,
были разработаны как аналоги
натуральным. Наиболее распространенными из них можно считать
каротиноиды, главным образом ß-каротин. Идентичный натуральному
ß-каротин впервые появился на рынке в 1954 г., а в настоящее время занимает значительную долю рынка красителей (около 17 % мирового и 40 %
16 вопрос
Подкислители
В пищевых продуктах и
напитках подкислители вызывают их приятный кислый вкус. В качестве
подкислителей используются как органические, так и неорганические кислоты. К
органическим кислотам относятся фруктовые кислоты, т. е. вещества,
встречающиеся в соответствующих фруктах и ягодах. Это винная, лимонная,
яблочная и другие кислоты. Применяются подкислители при производстве разных
напитков, маринованных ягод, фруктов и овощей, фруктовых и ягодных сиропов;
мармеладов, рыбопродуктов, желе, твердой и мягкой карамели, кислых драже,
жевательной резинки, фруктового мороженого и т.п.
Регуляторы кислотности
(кислоты, подкислители). Используются для придания пищевому продукту кислого
вкуса при рН < 4,5. Интенсивность, различные оттенки и продолжительность
кислого вкуса зависят от вида кислоты и особенностей химического состава
пищевой системы.
Регуляторы кислотности,
изменяя величину рН, влияют на реологические свойства и консистенцию продукта,
эффективность действия эмульгаторов, стабилизаторов, загустителей и других
пищевых добавок.
Широко распространены
уксусная, молочная, лимонная, яблочная, винная, янтарная, адипиновая,
фумаровая, фосфорная, серная, соляная кислоты, глюконо-дельта-лактон и другие
регуляторы кислотности. Многие из них являются естественными метаболитами
обменных реакций организма человека, широко распространены в природе и
повседневных продуктах питания. Поэтому использование этой группы пищевых
добавок регламентируется не гигиеническими заключениями, а технической
документацией (ТУ и ТИ) на конкретные виды пищевой продукции.
Уксусная кислота. Ее
получают путем уксуснокислого брожения и выпускают в продажу в виде эссенции,
содержащей 70... 80 % уксусной кислоты. В быту используют так называемый
«столовый уксус», представляющий собой разбавленную уксусную эссенцию. Для
пищевых целей разрешены следующие соли уксусной кислоты: ацетаты калия, натрия,
кальция, аммония. Уксусная кислота и ее соли используются, как правило, при
производстве овощных консервов и маринованных продуктов.
Молочная кислота (L-,
D-, DL-). Она производится как продукт молочнокислого брожения
сахаров. Коммерческой формой выпуска являются 40%-ный раствор и концентрат.
Последний должен содержать не менее 70 % молочной кислоты. Кислота и ее соли
(лактаты натрия, калия, кальция, магния, аммония) используются отдельно или в
комбинациях при производстве безалкогольных напитков, кондитерских изделий,
кисломолочных продуктов.
Лимонная кислота. Продукт
изготавливают путем лимоннокислого брожения Сахаров. В качестве регуляторов рН
используют ее соли — цитраты натрия, калия, кальция, магния, аммония в
различных комбинациях, в том числе с лимонной кислотой.
Яблочная кислота. Промышленное
производство основано на ее синтезе из малеиновой кислоты. Последняя является
токсичным соединением, поэтому критерием гигиенической безопасности
синтезированной яблочной кислоты является остаточное содержание в ней
малеиновой кислоты. При нагревании яблочной кислоты до температуры 100 °С она
превращается в ангидрид с потерей всех своих товарных свойств.
Соли яблочной кислоты —
малаты аммония, натрия, калия и кальция, как и сама кислота, обладают менее
кислым вкусом по сравнению с лимонной и винной кислотами, поэтому они
избирательно применяются в кондитерском и пивобезалкогольном производстве.
Винная кислота. Ее
получают как продукт переработки винных дрожжей, винного камня и других отходов
виноделия. Она не принимает участия в обменных процессах организма человека.
Под воздействием бактерий кишечника разрушается около 80 % поступившей в
организм винной кислоты. Для регуляции рН используются также ее соли —
тартраты, в основном в производстве кондитерских изделий и безалкогольных
напитков.
Янтарная кислота. Она
является побочным продуктом при производстве адипиновой кислоты, а также
получается из отходов янтаря. Солями янтарной кислоты являются сукцинаты
натрия, калия и кальция. Различные сочетания солей янтарной кислоты
используются в производстве безалкогольных напитков, концентратов супов и
бульонов, сухих десертных смесей и других концентратов в качестве регуляторов
рН пищевых систем.
Адипиновая кислота. Промышленное
производство адипиновой кислоты основано на двухстадийном окислении
циклогексана.
Соли адипиновой кислоты
— адипаты натрия, калия и аммония — применяются в качестве регуляторов
кислотности при изготовлении сухих десертов и напитков, начинок и различных
ингредиентов для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.
Фумаровая кислота. Она
широко распространена в природе в качестве метаболита многих растений и грибов.
Фумаровую кислоту в промышленности можно получить с помощью Aspergillus
fumaricus при сбраживании углеводов, а также путем изомеризации малеиновой
кислоты под действием соляной кислоты и брома.
Фумаровую кислоту и ее
соли — фумараты — используют в качестве заменителей лимонной и винной кислот,
учитывая ее более низкую стоимость.
Глюконо-делъта-лактон. Продукт
получают в аэробных условиях ферментативным окислением В, D-глюкозы
глюкозооксидазой. Он применяется в производстве фаршевых вареных колбасных
изделий, десертных смесей. Регулирование рН осуществляется за счет образования
глюконовой кислоты в процессе гидролиза глюконо-дельта-лактона в водной фазе.
Ортофосфорная кислота. В
качестве естественного ингредиента содержится во многих продуктах питания в
свободном виде и в виде солей — фосфатов натрия, калия, кальция. Фосфорная
кислота и ее соли применяются в производстве молочных продуктов, безалкогольных
напитков, кондитерских изделий.
Для формирования
кислого вкуса и в технологических целях могут использоваться другие кислоты с
учетом особенностей технологии и химического состава продукта.
На отдельные кислоты и
их изомеры существуют определенные ограничения. Например, грудные дети плохо переносят
D-изомер молочной кислоты. Регламентируется ДСД для мононатриевой соли
DX-молочной кислоты. В высоких дозах токсична фумаровая кислота, вызывающая
повреждение яичек: для нее ДСД равна 6 мг на 1 кг массы тела человека.
27 вопрос.
Пищевые добавки,
используемые для отбеливания муки
В качестве
отбеливателей, гл. обр. муки, применяют броматы и иодаты К и Ca,
бензоилпероксид, хлор и ClO2, персульфаты NH4 и К. В СССР разрешен бромат К.
Отбеливание. На
мукомольных предприятиях муку отбеливают. В качестве отбеливающего вещества
чаще всего используют пероксид бензоила, в виде порошка. В течении двух суток
препарат обесцвечивает пигменты хлебопекарной муки. Муку для выпечки
кондитерских изделий обрабатыввают газообразным хлором, который мгновенно
разрушает пигментацию - мука становится очень белой.
32 вопрос
Ароматизаторы
Натуральный
ароматизатор определяют как «Пищевой ароматизатор, вкусоароматическая часть
которого содержит один или несколько вкусоароматических препаратов и/или одно
или несколько натуральных вкусоароматических веществ.» Натуральные пищевые ароматизаторы извлекаются
физическими способами из исходных материалов растительного или животного
происхождения. Использование в производстве продуктов питания натуральных пищевых
ароматизаторов
ограничено по причине недостаточности и высокой стоимости природного сырья
(пример: эфирные масла, экстракты пряностей (олеорезины), сухие порошки
растений).
Идентичный натуральному
ароматизатор — это пищевой ароматизатор, вкусоароматическая часть которого
содержит одно или несколько вкусоароматических веществ, идентичных натуральным,
может содержать вкусоароматические препараты и натуральные вкусоароматические
вещества. Иными словами, это химические соединения, аналогичные по составу с
соединениями в сырье растительного или животного происхождения, но полученные
химическим синтезом, или выделенные из сырья химическим методом. Идентичные
натуральным ароматизаторы могут содержать в своем составе натуральные
компоненты. Ароматизаторы, идентичные натуральным, - это 100%-ная химия. По
своему химическому составу они действительно соответствуют природным, но
«добываются» путём органического синтеза, а значит, дёшевы и экономичны.
Например, ванилина, идентичного натуральному, на ароматизацию продукта
требуется в 40 раз меньше, чем натурального, полученного из стручка ванили. Широко
используются в пищевой промышленности, в отличие от натуральных, которые в
продуктах эконом-класса практически не встречаются. Как любой химический
продукт, такие ароматизаторы зачастую содержат токсические примеси, которые
ухудшают функцию печени и почек, угнетают сердечную и дыхательную деятельность,
негативно влияют на обменные процессы. В качестве примера можно привести
ароматизаторы фруктово-ягодной группы, предназначенные для производства
карамели, -цитрусовые Апельсин, Лимон и Грейпфрут, а также Мята, состоящие
более, чем на 50 % из натуральных эфирных масел; Земляника - ароматизатор,
который содержит идентичные натуральным (полученные химическим путем вещества,
находящиеся в натуральной землянике) ароматические компоненты, Черная
смородина. Персик, Абрикос. Все перечисленные выше ароматизаторы состоят из тех
же компонентов, что и натуральные ягоды и фрукты, только получают их
искусственным способом.
49 вопрос
Поверхностно активные
вещества, характеристика, свойства
К ним относятся группы
веществ, которые снижают поверхностное натяжение. Это позволяет использовать их
для получения тонкодисперсных и устойчивых коллоидных систем. Обычно молекулы
ПАВ имеют дифильное строение, т. е. содержат гидрофильные и гидрофобные группы.
Гидрофильные обеспечивают растворимость в воде, гидрофобные - в неполярных растворителях.
Соответствующим образом они располагаются на поверхности раздела фаз. Их
основные физико-химические, а отсюда и технологические свойства зависят от
химического строения и соотношения молекулярных масс гидрофильных и гидрофобных
групп. По типу гидрофильных групп различают ионные и неионные
поверхностно-активные вещества. Первые диссоциируют на ионы, одни из которых
поверхностно-активны, другие (противоионы) - нет. В зависимости от знака заряда
поверхностно-активного иона их делят на анионные, катионные и амфотерные.
Молекулы неионных ПАВ не диссоциируют в растворе.
С помощью ПАВ можно
регулировать свойства гетерогенных систем, которыми являются пищевое сырье,
полупродукты и готовые продукты.
Основные пищевые ПАВ -
это производные одноатомных и многоатомных спиртов, моно- и дисахаридов,
структурными компонентами которых являются остатки кислот различного строения.
Обычно ПАВ, применяемые
в пищевой промышленности, не являются индивидуальными веществами, это
многокомпонентные смеси. Название препарата соответствует лишь основному
продукту. ПАВ нашли применение практически во всех отраслях пищевой
промышленности. Рассмотрим основные группы пищевых ПАВ, применяющихся в
промышленности.
Моно-, диацилглицерины
(моно-, диелицериды) и их производные получают гидролизом ацилглицеринов или
этерификацией глицерина высокомолекулярными жирными кислотами; к ним может быть
отнесен и эмульгатор Т-1:
Применение моно- и
диглицеринов в хлебопечении улучшает качество хлеба, замедляет процесс
черствения, в макаронной промышленности позволяет механизировать процесс,
повышает качество, снижает клейкость макаронных изделий, в маргарине повышает
пластические свойства.
Фосфолипиды как
природного, так и синтетического происхождения применяют в хлебопекарной,
кондитерской, маргарино вой отраслях промышленности.
Природные фосфолипиды получают
из растительных масел при их гидратации. Они содержат до 60 % фосфолипидов, в
состав которых входят до 25 % фосфатидилхолинов (лецитины), до 25 %
фосфотидил-этаноламинов, 16-17 % дифосфатидилглицеринов, а также 5-10 %
фосфатидовых кислот, до 15 % фосфатидилсеринов, токоферолы, пигменты и т. д., а
также до 40 % триацилглицеринов. Их применяют при производстве хлеба, мучных
кондитерских изделий, шоколада, напитков, мороженого. Синтетические фосфолипиды,
применяемые в пищевой промышленности, по своему составу отличаются от природных
отсутствием в их молекулах азотистых оснований.
Их применение в
шоколадном производстве позволяет экономить масло-какао, в маргариновой
получать низкожирные маргарины с содержанием жировой фазы 40-50 %. В
производстве маргарина применяют эмульгатор Т-Ф - смесь эмульгатора Т-1 и
фосфатидных концентратов (3:1).
Эфиры полиглицерина -
соединения, представляющие собой сложные эфиры жирных кислот с полиглицерином.
Кроме того, эти продукты содержат свободные полиглицерины, некоторое количество
моно-, ди-, триглицеридов. Применяют в хлебопекарной, кондитерской и
маргариновой отраслях промышленности.
Эфиры сахарозы по
составу представляют собой сложные эфиры природных кислот с сахарозой. Спектр
применения этих соединений очень широкий - кондитерские изделия, хлебопечение,
производство мороженого.
Эфиры сорбита - это
соединения, представляющие собой сложные эфиры шестиатомного спирта сорбита и
природных кислот.
Производные высших жирных
спиртов (R - остаток спирта) и карбоновых кислот. Они нашли применение почти во
всех отраслях пищевой промышленности.
Производные молочной
кислоты с высшими жирными кислотами. К ним относится стероилмолочная кислота и
ее соли (натрийстелат и кальцийстелат).