Перспективные пищевые добавки в пищевом производстве

СЫРЬЕ И ДОБАВКИ

ТЕМА НОМЕРА

Перспективные пищевые добавки

для производства высококачественной продукции

Т.А. Никифорова

ВНИИ пищевых ароматизаторов, кислот и красителей РАСХН, Санкт-Петербург

В настоящее время с помощью пищевых добавок решается не только целый спектр технологических задач, но и вопросы сохранения пищевой продукции, увеличения сроков ее годности и потребительской востребованности. По существу, пищевые добавки служат эффективным инструментом реализации на практике наукоемких экономически целесообразных технологий пищевых продуктов.

Более широкому применению пищевых добавок также способствует общемировая тенденция повышения доли продуктов глубокой переработки в структуре производства пищевых продуктов. Кроме того, производители пищевой продукции в последние годы стали направлять свои усилия на поиск инновационных технологических решений, с помощью которых они могли бы полностью удовлетворять требования современного потребителя, а конкуренция на рынке побуждает их быть более требовательными к качеству пищевых ингредиентов и их выбору.

В то же время производство пищевых добавок как самостоятельная отрасль экономики до настоящего времени не сформировалась и развивается крайне медленными темпами, что привело к превалированию на российском рынке импортных пищевых добавок, как индивидуальных, так и смесевых.

В связи с предстоящим вступлением России в ВТО и подготовкой к этому ответственному шагу законодательства страны в качестве первоочередных задач возникла необходимость приведения терминологии в области пищевых добавок в соответствие с международными требованиями, гармонизируя ее с Директивами ЕС. Отсутствие однозначно понимаемой и непротиворечивой терминологии создавало трудности в работе не только государственных органов, но и научного сообщества. Так, в публикациях ароматизаторы позиционируют и как «эссенции», и как «вкусоароматические добавки», в то время как каждый из этих терминов несет определенную смысловую нагрузку.

Ряд разработанных институтом национальных стандартов, вступивших

в действие в последние годы, дают четкое определение таким понятиям, как «пищевая добавка», «комплексная пищевая добавка», «ароматизатор», «вкусоароматическая добавка» и др.

В соответствии с новыми подходами ароматизаторы не относятся к пищевым добавкам и рассматриваются как самостоятельный вид продукции. Впервые введено в обращение определение «комплексной пищевой добавки», широко распространенной на российском рынке, – это смесь пищевых добавок, выработанная как товарная продукция. Таким образом, не любая композиция пищевых добавок рассматривается как комплексная добавка, а только та, которая является товарной продукцией, имеет техническую документацию и прошла государственную регистрацию.

Технологии пищевых добавок относят к наукоемким процессам. При их создании необходимы комплексный подход и одновременное решение целого ряда вопросов, в том числе связанных с безопасностью и разработкой технологии применения для конкретных видов пищевых продуктов.

Создание новых технологий пищевых добавок сдерживает отсутствие, а в лучшем случае недостаток отечественных сырьевых ресурсов. Поэтому поиск и расширение сырьевой базы для производства пищевых добавок занимают приоритетные позиции в исследованиях института, особенно в области микробного синтеза.

Взамен традиционно используемой в технологии лимонной кислоты свекловичной мелассы, а также для совместного получения лимонной кислоты и амилолитических ферментов кукурузного крахмала испытаны различные образцы сырья: ржаная мука, ржаной крахмал, рисовая мука, мука из пивной дробины с использованием нескольких вариантов их обработки (механической, термической, ферментативной и др.).

Выявленные закономерности биосинтеза лимонной кислоты, лимонной кислоты и ферментов установили связь между биосинтетической способнос-

тью испытанных штаммов, природой, компонентным составом сырья и, главное, соотношением моно- и дисахари-дов в составе питательных сред.

По перспективности в биотехнологическом аспекте и с экономической точки зрения исследуемые виды сырья можно расположить в следующем порядке: ржаной крахмал > рисовая мука > ржаная мука.

Эти результаты позволили разработать пути направленного синтеза лимонной кислоты, а также совместного получения лимонной кислоты и ферментов при создании современных технологий этих целевых продуктов.

Ряд пищевых добавок, используемых промышленностью, с одной стороны, являются технологическими добавками, с другой – носителями ценных для человека элементов. В данном случае речь идет об индивидуальных и комплексных пищевых добавках -продуктах микробиологического синтеза – цитратах и лактатах и их смесях. Цитраты и лактаты отличаются высокой биодоступностью для организма человека. И лимонная, и молочная кислоты – это продукты метаболизма в клетках человека и поэтому легко ими перерабатываются с освобождением энергии.

Если в качестве примера взять все известные органические и неорганические источники кальция и магния, то по биопригодности они располагаются в следующем порядке: цитраты > лак-таты > глюконаты > карбонаты > фосфаты. Очевидно, что цитраты и лакта-ты – наиболее перспективные источники минералов для функциональных пищевых продуктов.

В настоящее время разработаны технологии цитратов кальция и магния, лактата кальция и необходимая документация для их реализации в промышленности. В основе технологии цитратов заложены обменные реакции с использованием экономически доступного сырья (для кальция – осажденный мел, аммиак, кислота азотная, для магния – углекислый магний). Технология лактата кальция основана на реакциях нейтрализации молочной кислоты, или ферментированных растворов, образующихся в процессе биосинтеза, или молочной сыворотки карбонатом кальция или гидроксидом. Представляется перспективным получение лактата кальция при ферментации лактозосодержащего сырья – молочной сыворотки.

По качественным характеристикам получаемые по технологиям института соли лимонной и молочной кислот полностью соответствуют международным требованиям.

Ряд разработанных в институте комплексных пищевых добавок можно ис-

RAW MATERIALS AND ADDITIVES

пользовать в качестве обогатителей пищевых продуктов минеральными веществами.

При их создании учитывали возможности химического взаимодействия отдельных компонентов между собой и с ингредиентами продуктов, вкусовую совместимость, суточную норму потребления минеральных веществ, а также явление синергизма как эффективного приема решения технологических задач, включая и направленное изменение потребительских свойств.

Читайте также: 476 пищевая добавка вред

Для обогащения хлеба и хлебобулочных изделий, в том числе сдобных и с пониженной влажностью, предназначена комплексная добавка, содержащая в 1 г 126 мг кальция и 42 мг магния в виде солей лимонной кислоты (в соотношении 3:1), что наиболее рационально для усвоения кальция организмом человека.

При использовании кальций-магниевой добавки способы приготовления теста могут быть различными, в том числе безопарный и ускоренный с применением хлебопекарных улучшителей или концентрированной молочнокислой закваски. Апробация хлебцев «Армейских», выработанных с использованием кальций-магниевой добавки, на репрезентативной группе военнослужащих, показала существенное улучшение обеспеченности организма минеральными веществами и связанных с ними показателей здоровья.

Разработаны комплексные пищевые добавки на основе йодида калия, молочной кислоты и лактатов натрия («Йоддилактин Б») и калия («Йодди-лактин Р»), предназначенные для применения в рН-зависимых технологических процессах в интервале рН от 4,5 до 6,5 с учетом допустимого и достаточного потребления йода организмом человека.

Пищевые добавки «Йоддилактин Б» и «Йоддилактин Р» не только увеличивают стойкость пищевых продуктов к различным видам микробиологической порчи, стабилизируют технологические и органолептические показатели, но и, обогащая пищевые продукты йодом, позволяют минимизировать его потери в ходе технологического процесса при термическом воздействии по сравнению с йодированной солью.

Эффективность применения лактат-йодсодержащих добавок в производстве мясных, кондитерских, хлебобулочных изделий, майонезов, соусов и приправ определена по совокупности нескольких факторов, при этом определяющими были: более высокая сохранность вводимого обогащающего микроэлемента при термическом воздействии; снижение содержания на-

Пищевая добавка Нормативная документация

Цитрат калия Е332 ОСТ 10289-2001

Цитрат кальция Е333 ТУ 9199-045-00334557-2000

Цитрат магния Е345 ТУ 9199-066-00334557-04

Лактат кальция Е330 ТУ 9199-026-00334557-98

Комплексная кальций-магниевая пищевая добавка ТУ9199-067-00334557-04

Комплексная пищевая добавка «Йоддилактин Р» ТУ9199-069-00334557-05

Комплексная пищевая добавка «Йоддилактин Б» ТУ 9199-070-00334557-05

Комплексная пищевая добавка «Энзимдилактин Б-йодированный» ТУ 9199-073-00334557-06

Цитрат аммония-железа Е381 ТУ в стадии разработки

трия в продукте при одинаковом вкусовом восприятии солености; сочетание бактерицидного и бактериостати-ческого действия со стабилизацией технологических и органолептических показателей.

Технология применения полифункциональных комплексных лактат-йод-содержащих добавок в производстве фаршевых и колбасных изделий запатентована.

В настоящее время для обогащения пищевых продуктов железом используют в основном неорганические соединения железа – сульфаты, орто-фосфаты, пирофосфаты, в меньшей степени органические – глюконат и фу-марат железа.

С позиции усвоения и вкусовых характеристик для этих целей наиболее оправданно применять водорастворимый цитрат аммония-железа – пищевую добавку Е381.

Таблица иллюстрирует перечень индивидуальных солей лимонной и молочной кислот и комплексных добавок, которые целесообразно использовать при производстве функциональных продуктов в качестве обогатителей минеральными веществами.

К числу перспективных относится и новое направление в исследованиях института по микробному синтезу веществ, обладающих способностью подавлять активность амилолитических ферментов, катализирующих гидролиз сложных углеводов. На базе этих соединений – ингибиторов гликозидаз планируется создать широкую серию функциональных пищевых добавок антидиабетического и профилактического назначения. Для получения ингибиторов гликозидаз микробным путем проведены селекционные работы с культурами актиномицетов, находящимися на хранении в коллекции института, и в результате ступенчатого отбора для дальнейших работ выбраны Streptomyces у/о/асвиБ и Streptomyces /исвпБ/Б.

Для селекционированных штаммов выявлены зависимости синтеза ингибитора гликозидаз от концентрации, химической природы и структуры углеводного субстрата, химической природы источника азота, концентраций в

питательном среде микро- и макроэлементов, температурно-временных факторов, аэрации, что позволило разработать новую технологию на основе биоконверсии гидролизатов крахмала и получить ингибиторы гликозидаз с высокими активностями (3564+50 и 3000+20 ИЕ/см3) соответственно для штаммов St. lucensis и St. violaceus.

При создании ароматизаторов со статусом «натуральный» основное внимание сконцентрировано на получении этих продуктов микробиологическим путем. В результате исследований аро-матобразующей способности микроорганизмов различных таксономических групп сформирована коллекция штаммов, перспективных для синтеза вкусо-ароматических веществ. В нее вошли мицелиальные грибы, дрожжи и бактерии родов Pénicillium, Aspergillus, Saccharomyces, Cryptococcus, Rhodo-torula, Trichosporum, Pichia, Coliolopsis, Debaromyces, Brevibacterium.

Разработана технология микробного синтеза, выделения и очистки вкусо-ароматических веществ молочно-сыр-ного направления с использованием консорциума молочнокислых бактерий и мицелиальных грибов. Выделены штаммы и ведутся исследования по созданию биотехнологии натуральных ароматизаторов с ароматом хлеба и рыбы.

Ряд продуктов биоконверсии, серийно выпускаемые промышленностью, обладают достаточно интенсивным ароматом и вкусом и представляют интерес как компоненты рецептур ароматизаторов и вкусоароматических добавок. Среди них наиболее перспективны экстракты и автолизаты дрожжей Candida utilius, придающие продуктам мясные, куриные, хлебные и другие оттенки аромата и вкуса. Результатом изучения физико-химических и орга-нолептических свойств дрожжевых экстрактов и экстрактов продуктов биоконверсии мицелиальных грибов стали новые виды вкусоароматических добавок гастрономического направления для ароматизации макаронных изделий, маргаринов, спредов, майонезов, соусов, дрессингов и техническая документация на их получение и применение.

Источник

Внедрение научных открытий в производство — это залог экономической эффективности любого бизнеса. Применение инноваций зачастую способствует интенсификации технологических процессов, повышению эффективности и улучшению качества готовой продукции, а также более рациональному использованию сырья. Приведем краткий обзор новейших технологий, применяющихся в настоящее время в пищевой индустрии.

Научные достижения физики и химии в пищевой технологии

Прогрессивные разработки в области электротехники, химии, физики и биологии находят широкое практическое применение в производстве и хранении мясопродуктов, молочных и кондитерских изделий, полуфабрикатов, фруктов, овощей и сыпучих продуктов. Примером может служить процесс

искусственного копчения

. Данная пищевая технология была разработана в качестве альтернативы классическому дымовому копчению и позволила существенно сократить временные и материальные затраты на подготовку продуктов по данному методу. Коптильные жидкости добавляются со специями непосредственно в мясное сырье. Ускорение процесса пропитывания последнего достигается путем воздействия на продукт электрического поля. Таким образом период «копчения» мясопродуктов сокращается от нескольких суток всего до 4–6 минут.

Еще один метод — обработка радиоактивным излучением, или

радуризация

, — используется в пищевом производстве для уничтожения патогенных бактерий, задержки созревания плодов и замедления прорастания некоторых овощей. Обработка продуктов методом радиации широко используется при вялении и сушке, например, специй. Облучение оказывает эффект, аналогичный любой другой термической обработке, не изменяя внешнего вида и вкусовых качеств продукта и увеличивая срок хранения. Что особенно важно, многочисленные международные исследования, проводимые ВОЗ и ООН, не выявили неблагоприятного воздействия данной технологии на организм человека.

УФ-обработка

— пищевая технология, которая широко применяется для обеззараживания молочных изделий, воды и сыпучих продуктов. Ультрафиолет уничтожает все известные микроорганизмы, которые могут приводить к порче продуктов, включая бактерии, вирусы, дрожжи и плесень, и не вредит окружающей среде. В отличие от воздействия химических реагентов, УФ-излучение не вызывает образования токсинов и не изменяет химического состава продуктов.

Это интересно!

Наиболее ярко бактерицидный эффект ультрафиолета проявляется при длине волны 265 нм: УФ-лучи убивают микроорганизмы, проникая через их клеточные мембраны и повреждая ДНК. Последние испытания, проведенные на сыродельном заводе в Нидерландах, показали, что УФ-обработка уменьшает содержание термофильных бактерий на 99,3%, а бактериофагов — на 99,999%.

ИК-нагрев

(нагрев продуктов с помощью инфракрасного излучения) используется в пищевом производстве для выпечки, сушки, обжарки, копчения и стимуляции биохимических процессов. В частности, инфракрасная сушка позволяет практически полностью сохранить витамины и биологически активные вещества (порядка 80–90%), а также естественный цвет и вкус продуктов. Данный метод предоставляет возможность выпускать продукты, не содержащие консервантов и других химических веществ. При последующем замачивании высушенные продукты восстанавливают все свои натуральные органолептические, физические и химические свойства.

Диэлектрический нагрев

— метод нагрева переменным электрическим полем. В пищевом производстве используется сверхчастотный (СВЧ) нагрев, имеющий ряд преимуществ перед традиционными методами термической обработки:

высокая скорость нагрева;
сохранение витаминов и других полезных веществ продуктов;
экономичность процесса;
возможность создания температурной неравномерности.

Применение СВЧ-нагрева позволяет добиться почти полного извлечения масел из растительного сырья, а также сохранить их пищевую и биологическую ценность. В хлебопекарной и кондитерской промышленности СВЧ-обработка широко применяется для обеззараживания и улучшения пищевой ценности зерна. Кроме того, диэлектрический нагрев применяется для процессов размораживания, варки, выпечки, обеззараживания и экстрагирования.

Индукционный нагрев

используется для продуктов с повышенной влажностью. Реализуется с помощью внешнего переменного магнитного поля. Электромагнитная энергия рассеивается в объеме продукта, вызывая нагрев. Индукционные установки пока еще не получили широкого распространения на российских предприятиях, однако данная пищевая технология обладает значительными экономическими возможностями для успешного применения в будущем.

Криозаморозка

— один из современных способов сохранения продуктов питания. Данный метод заморозки осуществляется посредством использования криогенных газов в жидкой фазе — жидкий азот и углекислота. Преимущество технологии заключается в том, что во время процесса заморозки температура в камере мгновенно достигает -70 °С, благодаря чему не происходит разрушения межклеточной структуры продукта и, соответственно, ухудшения его вкусовых качеств. Второе преимущество — скорость процесса, которая дает минимальные изменения веса и внешнего вида продукта. Наконец, благодаря «шоковой» заморозке срок хранения продуктов значительно возрастает.

Производство пищевых продуктов с использованием крови, костей и субпродуктов

В пищевой индустрии любые отходы находят дальнейшее применение. Например, жидкое, мягкое и твердое сырье, полученное после убоя скота, широко используется в пищевом производстве. Кровь после специальной обработки применяется для производства колбасных изделий, гематогена. Жидкую пищевую сыворотку и плазму добавляют в вареные колбасы, рубленые полуфабрикаты и диетические продукты вместо мясного сырья. Высушенные белки сыворотки используются в качестве заменителя яичного белка в кондитерской и хлебобулочной промышленности. Костное сырье превращается в костную муку, которая также используется при производстве колбас и фарша. Аналогичным образом поступают с мягкими отходами — обрезки кожи, шкуры, сухожилия, уши, половые органы, кишки и другие субпродукты составляют основу фарша наравне с соевой мукой.

Применение данных технологий в пищевом производстве экономически обосновано. Использование пищевой цельной крови позволяет получить колоссальную экономию: например, замена 1 т говяжьего мяса цельной кровью экономит 150–180 тысяч рублей. Кроме того, повсеместное использование субпродуктов позволяет производить дополнительно тысячи тонн мясных продуктов и фарша, что значительно увеличивает потребление населением животных белков, так как кровь по количеству протеинов, соотношению аминокислот и степени усвояемости (95–98%) является высокоценным сырьем.

Ферменты и микробы в пищевой индустрии

Распространенной технологией в пищевом производстве является использование определенных видов микрофлоры при изготовлении ветчинных изделий и окороков. Специальные бактерии, выращенные в лабораторных условиях, участвуют в формировании вкуса и запаха, ускоряют ферментативные процессы, задерживают развитие патогенных микроорганизмов. Используемые бактерии главным образом принадлежат к группе молочнокислых бактерий и являются не только безвредными для человека, но даже полезными, так как стимулируют работу пищеварительной системы.

Ферменты, как и бактерии, играют двоякую роль в мясном производстве. Деятельность определенных видов ферментов необходимо подавлять во избежание развития гнилостных процессов, полезные же ферменты помогают улучшать консистенцию мяса, а также вкус, запах и перевариваемость продуктов. Ферменты применяются в виде порошка или раствора в основном при производстве окороков, полуфабрикатов и сублимированного мяса.

Применение пищевых волокон

Пищевые волокна широко используются в производстве продуктов питания в качестве добавок, изменяющих структуру и химические свойства пищевых продуктов. Плюс добавки заключается в том, что сами по себе пищевые волокна способны оказывать благоприятное воздействие на организм человека. Пищевое волокно — это съедобные части растений, устойчивые к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом кишечнике. Использование пищевых волокон в пищевой промышленности позволяет без вреда, а иногда и с пользой для человека увеличить выход готового продукта и снизить его себестоимость. Например, пектин применяется в изготовлении мармелада, желе, конфитюров; гуммиарабик — в производстве эмульсий для напитков. Целлюлозу применяют в производстве хлебобулочных изделий, замороженных полуфабрикатов, экструдированных продуктов и макаронных изделий. Камедь используется для получения йогуртов и мороженного. Также широко применяются коммерческие препараты полисахаридов, полученные из красных и бурых морских водорослей, — альгинаты, каррагинаны и агароиды. В мире пищевые волокна применяются очень широко, однако в России их производство пока развито недостаточно.

Использование синтетических добавок

Синтетическими пищевыми добавками уже давно никого не удивишь — разнообразные ароматизаторы, красители, загустители, консерванты используются повсеместно в пищевом производстве и практически ни одна этикетка не обходится без них. Сегодня принято пугать потребителей наличием синтетических веществ, однако прежде чем поддаваться панике, необходимо разобраться, какие именно из добавок являются безвредными, какие могут использоваться в ограниченных количествах, а какие — нанести вред здоровью. Например, существуют натуральные красители, которые вырабатываются методом экстрагирования из фруктов и овощей, они являются безопасными. К относительно безопасным консервантам можно отнести сорбиновую кислоту, сорбат калия и сорбат кальция.

Что касается опасных добавок, то самыми нежелательными являются различные консерванты — нитриты и нитраты, без которых невозможно представить себе ни одно колбасное изделие. Также рекомендуется с осторожностью употреблять продукты, содержащие бензоат натрия (может приводить к нарушениям в обмене веществ и вызывать рак), подсластитель аспартам (способен вызывать мигрень, сыпь и ухудшение мозговой деятельности), усилитель вкуса глутамат натрия (приводит к отравлению при передозировках).

Особенности современного производства пищевой упаковки

Упаковочная индустрия является незаменимым элементом пищевого производства. Современные пищевые упаковки позволяют существенно увеличивать срок хранения продуктов, сберегая их вкусовые качества и внешний вид. На сегодняшний день выделяют три ключевых метода упаковки пищевых продуктов:

Вакуумизация.

Данная технология широко используется в пищевой промышленности для закатки заполненной продуктом тары. Так, от вакуумизации зависит герметичность банки, а следовательно, сохранность качества продукта при хранении. Кроме того, технология применяется при сублимационной сушке пищевых продуктов, которые в результате вакуумизации сохраняют вкусовые качества, питательные свойства и долго хранятся в обычных условиях.
Асептическая упаковка.

Данная технология упаковки широко распространена в пищевом производстве. Ее суть заключается в том, что продукт и упаковка стерилизуются отдельно, а затем упаковка наполняется продуктом и закупоривается в стерильных условиях. Такой процесс обеспечивает долгую сохранность продукта без необходимости использования консервантов. Асептическая упаковка используется для молочных продуктов, напитков на основе сои, безалкогольных и спиртных напитков, супов, соусов и других жидких продуктов.
Упаковка в газовой среде.

Использование модифицированной газовой среды позволяет увеличить срок хранения пищевых продуктов благодаря снижению развития микрофлоры. Данная технология используется в пищевом производстве главным образом для транспортировки и хранения свежего мяса, рыбы и птицы, а также полуфабрикатов, колбасных изделий, свежего хлеба, фруктов и овощей. С помощью специальной газовой среды вокруг продукта создается особая атмосфера, которая препятствует размножению бактерий и окислению жиров.

Эта пищевая технология применяется в странах Западной Европы и США уже более 20-ти лет, тогда как для России является относительно новой. На сегодняшний день существует три разновидности упаковывания в газовой среде:

в среде инертного газа (N

2

, СО
2
, Аr);
в регулируемой газовой среде (РГС) — технология, требующая значительных капиталовложений в оборудование;
в модифицированной газовой среде (MAP).

Последний способ получил наибольшее распространение ввиду своей экономичности и обеспечения сохранности продукции. В MAP применяется смесь кислорода, углекислого газа и азота, соотношение которых зависит от типа упаковываемого продукта. Углекислый газ подавляет рост бактерий и позволяет значительно увеличивать срок сохранности продуктов. Например, в упаковках с использованием модифицированной газовой среды свежее нарезанное мясо хранится до 12-ти суток, а готовые салаты — до 10-ти суток без консервантов, при этом нет необходимости в заморозке.

Высокие требования потребителей к качеству продуктов заставляют более активно использовать новейшие научные разработки в пищевой промышленности. Современные технологии стали неотъемлемой частью пищевого производства, позволив увеличить эффективность предприятий, работающих в данной отрасли, а также качество и количество выпускаемой продукции. Тем не менее далеко не все технологии, получившие распространение на Западе, нашли свое применение в России. В связи с этим для российского пищевого производства вопрос внедрения новейших разработок является весьма актуальным.

Источник