Технологическая функция пищевых добавок

Н.Н. Роева
Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания
Учебно-практическое пособие. – М., МГУТУ, 2009

Пищевые добавки – природные или синтезированные вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты с целью их сохранения и придания им заданных свойств.

Основные функции пищевых добавок – это регулирование вкуса, улучшение внешнего вида, регулирование консистенции, формирование текстуры и увеличение сохранности (рис.3).

Соединения, повышающие пищевую ценность продуктов, например, витамины, микроэлементы, аминокислоты, не относятся к пищевым добавкам.

Рис.3. Пищевые добавки и их технологические функции.

Роль органолептико-корректирующих добавок отводится вкусокорректирующим пищевым добавкам, в число которых входят пряности (собственно пряности, пряные овощи и синтетические вкусовые вещества), соленые вещества (поваренная соль), подслащивающие вещества (сахароза, глюкоза, фруктоза, солодовый экстракт, лактоза, сорбит, ксилит, тауматин, сахарин, аспартам), пищевые кислоты (уксусная, лимонная, молочная, яблочная, угольная), подщелачивающие вещества (углекислота, карбонаты и гидрокарбонаты натрия, калия, алюминия); к аромато-корректирующим пищевым добавкам, представленными душистыми веществами, полученными из природных источников или синтетическим путем, относятся — экстракты, эфирные масла, эссенции, отдушки, «оживители вкуса» (глутаминовая кислота и ее соли, изомеры рибонуклеиновых кислот и их соли) и цвето-корректирующим пищевым добавкам, относятся натуральные красители (смесь каротиноидов, антоцианов, флавоноидов, хлорофилла, кармин, каротин, экстракт аннато), к отбеливающим веществам, относятся — двуокись титана, перекись водорода, синтетические красители (амарант, индигокармин, тартразин).

Функционально-корректирующие пищевые добавки подразделяются на функционально-технологические, влияющие на свойства сырья и вырабатываемой продукции на стадиях технологических производственных процессов и хранения (до употребления в пищу), и функционально-метаболические, обеспечивающие изменение доминантных свойств в процессе поглащения пищи, ее переварения, усвоения и выведения продуктов катаболизма. В круг функционально-технологических добавок входят структурно-образующие добавки, обеспечивающие изменения свойств белков и жиров сырья путем изменения гидратационной способности белков, способности жиров к образованию эмульсий, деструкцию молекул белков в процессе производства и хранения; деструктирующие добавки, обеспечивающие в определенной степени разрушение белковых макромолекул. Не менее значительными являются бактериогенные микробиологические моно- и поликультуральные препараты и специальные компоненты, обеспечивающие активный рост технологически и/или метаболически позитивных микроорганизмов.

К этой категории относятся гидролизаты полисахаридов, лактоза, лактулоза. Бактериоцидные и бактериостатические пищевые добавки представлены веществами, полностью угнетающими микроорганизмы или замедляющие их развитие, и препаратами сорбоновой, янтарной, бензойной кислот. Пищевыми добавками, способными ингибировать окислительную порчу жиров, считаются протовитальные антиоксиданты. Наиболее известны из них токоферолы (витамин Е, лимонная, аскорбиновая, изоаскорбиновая кислоты, аскорбаты и изоаскорбаты натрия, кальция, калия, лецитины).

Функционально-метаболические пищевые добавки подразделяются на алиментарно-корректирующие, переваростимулирующие, эвакуаторостимулирующие, витаантиоксидантные, иммунно- и гемопоэзостимулирующие (рис.4).

Рис.4. Классификация функционально-метаболических пищевых добавок.

Для оценки степени безопасности пищевой добавки введены показатель, называемый ДСД (допустимая суточная доза), оценивающий количество употребляемой ежедневно человеком с пищей пищевой добавки, не оказывающей отрицательного влияния на организм человека в течение жизни и не способствующей возникновению в нем патологий, а с учетом усредненной массы тела ‑ ДСП (допустимое суточное потребление):

Принято считать, что усредненная масса тела составляет 60-70 кг.

Предельно допустимая концентрация пищевой добавки в пищевых продуктах рассчитывается по формуле:

где: р – количество продуктов в килограммах в суточном рационе, в котором может содержаться данная пищевая добавка.

При этом количество продукта в пищевом рационе будет из, так называемого, стандартного рациона (т.е. рекомендованных средних величин суточного рациона). Величина р включает только те продукты, в которых может содержаться данная добавка.

Если пищевая добавка присутствует в разных количествах в нескольких продуктах, содержащихся в рационе, то в этом случае ПДК определяется для каждого продукта по формуле:

где: ПС – содержание пищевой добавки в данном виде продукта (в % к ДСД или общему содержанию пищевой добавки в продуктах);

М – масса данного продукта в стандартном пищевом рационе, кг.

Качество пищевых добавок ‑ совокупность характеристик, которые обусловливают технологические свойства и безопасность пищевых добавок.

Наличие пищевых добавок в продуктах питания должно фиксироваться на этикетке, при этом пищевая добавка может обозначаться как индивидуальное вещество или как представитель функционального класса в сочетании с номером Е. Например, бензоат натрия или консервант Е211.

Согласно предложенной системе цифровой кодификации классификация пищевых добавок в соответствии с обозначением выглядит следующим образом (основные группы):

Е100 — Е182 ‑ красители;

Е200 и далее – консерванты;

Е300 и далее – антиокислители (антиоксиданты);

Е400 и далее ‑ стабилизаторы консистенции;

Е450 и далее, Е1000 ‑ эмульгаторы;

Е500 и далее ‑ регуляторы кислотности; разрыхлители;

Е600 и далее ‑ усилители вкуса и аромата;

Е700 — Е800 ‑ запасные индексы для другой возможной информации;

Е900 и далее ‑ глазирующие агенты, улучшители хлеба;

Е1000 – эмульгаторы.

Многие пищевые добавки имеют комплексные технологические функции, которые проявляются в зависимости от особенностей пищевой системы. Например, добавка Е339 (фосфаты натрия) может проявлять свойства регулятора кислотности, эмульгатора, стабилизатора, комплексообразователя и влагоудерживающего агента.

Комиссия Codex Alimentarius выделяет ряд функциональных классов пищевых добавок, их определений и подклассов:

Класс 1. Кислоты (Acid) ‑ повышают кислотность и придают кислый вкус пище.

Класс 2. Регуляторы кислотности (acidity regulator) ‑ изменяют и/или регулируют кислотность или щелочность пищевого продукта.

Класс 3. Вещества, препятствующее слеживанию и комкованию (anticaking agent) ‑ снижают тенденцию частиц пищевого продукта прилипать друг к другу.

Класс 4. Пеногасители (antifoaming agent) ‑ предупреждают или снижают образование пены.

Класс 5. Антиокислители (antioxidant) ‑ повышают срок хранения пищевых продуктов, защищая от порчи, вызванной окислением.

Класс 6. Наполнители (bulking agent) ‑ вещества, которые увеличивают объем продукта, не влияя на его энергетическую ценность.

Класс 7. Красители (color) ‑ усиливают или восстанавливают цвет.

Класс 8. Вещества, способствующие сохранению окраски (color retention agent) – стабилизируют, сохраняют или усиливают окраску продукта.

Класс 9. Эмульгаторы (emulsifier) – образуют или поддерживают однородную смесь двух или более несмешиваемых фаз, таких, как масло и вода, в пищевых продуктах.

Класс 10. Эмульгирующие соли (emulsifying salt) ‑ взаимодействуют с белками сыров и таким образом предупреждают отделение жира при изготовлении плавленных сыров.

Класс 11. Уплотнители растительных тканей (firming agent) – сохраняют ткани фруктов и овощей плотными и свежими, взаимодействуют со студнеобразными веществами.

Класс 12. Усилители вкуса и запаха (flavour enhancer) – усиливают природный вкус и запах пищевых продуктов.

Класс 13. Вещества для обработки муки (flour treatment agent) ‑ вещества, добавляемые к муке для улучшения ее хлебопекарных свойств, качества и цвета.

Класс 14. Пенообразователи (foarming agent) – создают условия для равномерной диффузии газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты.

Класс 15. Гелеобразователи (gelling agent) ‑ вещества, образующие гели.

Класс 16. Глазирователи (glazing agent) ‑ вещества, предающие блестящую наружную поверхность или защитный слой.

Класс 17. Влагоудерживающие агенты (humectant) ‑ предохраняют пищу от высыхания.

Класс 18. Консерванты (preservative) ‑ повышают срок хранения продуктов, защищая от порчи, вызванной микроорганизмами.

Класс 19. Пропелленты (propellant) ‑ газообразные вещества, выталкивающие продукт из контейнера.

Класс 20. Разрыхлители (raising agent) ‑ вещества или сочетание веществ, которые увеличивают объем теста.

Класс 21. Стабилизаторы (stabilizer) ‑ позволяют сохранять однородную смесь двух или более несмешиваемых веществ в пищевом продукте или готовой пище.

Класс 22. Подсластители (sweetener) ‑ вещества несахарной природы, которые придают пищевым продуктам и готовой пище сладкий вкус.

Класс 23. Загустители (thickener) ‑ повышают вязкость пищевых продуктов.

В таблице 37 представлены основные функциональные классы пищевых добавок, применяемых в пищевой промышленности.

В Российской Федерации возможно применение только тех пищевых добавок, которые имеют разрешение Госсанэпиднадзора России в концентрациях, приведенных в санитарных правилах. В таблице 38 приведены пищевые добавки, запрещенные к применению в России при производстве пищевых продуктов.

Таблица 37

Основные функциональные классы пищевых добавок

Пищевые добавки	Основные функции, назначение
Кислоты	Кислотообразователи
Регуляторы кислотности	Кислоты, щелочи, основания, буферы, регуляторы рН
Вещества, препятствующие смешиванию и комков	Добавки, препятствующие затвердеванию, уменьшающие липкость, присыпки
Пеногасители	Пеногасители, антиокислители, синергисты
Антиокислители	Антиокислители, комплексообразователи
Наполнители	Наполнители
Красители	Красители
Вещества, способствующие сохранению окраски	Фиксаторы окраски, стабилизаторы окраски
Эмульгаторы	Эмульгаторы, мягчители, рассеивающие добавки
Эмульгирующие соли	Соли-плавители, комплексообразователи
Уплотнители	Уплотнители (растит.тканей)
Усилители вкуса и запаха	Уплотнители вкуса, модификаторы вкуса, добавление способствует развариванию
Вещества для обработки муки	Отбеливающие добавки, улучшители теста, улучшители муки
Пенообразователи	Взбивающие добавки, аэрирующие добавки
Гелеобразователи	Гелеобразователи
Глазирователи	Пленкообразователи, полирующие вещества
Влагоудерживающие агенты	Добавки, удерживающие влагу, смачивающие добавки
Консерванты	Противомикробные, химические стерилизирующие добавки, дезинфетканты
Пропелленты	Пропелленты
Разрыхлители	Разрыхлители, вещества, способствующие жизнедеятельности дрожжей
Стабилизаторы	Уплотнители, водоудерживающие вещества и стабилизаторы пены
Подсластители	Подсластители, искусственные подсластители
Загустители	Загустители, текстураторы

   7.1.1. Пищевые красители
   7.1.2. Ароматизаторы
   7.1.3. Подслащивающие вещества
   7.1.4. Загустители, желе- и студнеобразователи
   7.1.5. Эмульгаторы
   7.1.6. Антиоксиданты
   7.1.7. Консерванты
   7.1.8. Пищевые антиокислители

Источник

№ п/п	Функциональные классы (для целей маркировки)	Дефиниции	Подклассы (технологические функции)
Кислоты	Повышают кислотность или придают кислый вкус пище	Кислотообразователь
Регуляторы кислотности	Изменяют или регулируют кислотность или щелочность пищевого продукта.	Кислоты, щелочи, основания, буфер, регуляторы рН
Вещества, препятствующие слеживанию и комкованию	Снижают тенденцию частиц пищевого продукта прилипать друг к другу	Добавки, препятствующие затвердению вещества, уменьшающие липкость, высушивающие добавки, присыпки, разделяющие вещества
Пеногасители	Предупреждают или снижают образование пены	Пеногасители
Антиокислители	Повышают срок хранения пищевых продуктов, защищая от порчи вызванной окислением, например, прогоркание жиров или изменение цвета	Антиокислители, синергисты антиокислителей, комплексообразователи
Наполнители	Вещества, иные чем вода или воздух, которые увеличивают объем продукта, не влияя заметно на его энергетическую ценность	Наполнители
Красители	Усиливают или восстанавливают цвет продукта	Красители
Вещества, способствующие сохранению окраски (Colour retention agent)	Стабилизируют, сохраняют или усиливают окраску продукта	Фиксаторы окраски, стабилизаторы окраски
Эмульгаторы	Образуют или поддерживают однородную смесь двух или более несмешиваемых фаз таких, как масло и вода в пищевых продуктах	Эмульгаторы, мягчители, рассеивающие добавки, поверхностно-активные добавки, смачивающие вещества
Эмульгирующие соли	Взаимодействуют с белками сыров с целью предупреждения отделения жира при изготовлении плавленых сыров.	Соли-плавители, Комплексообразователи
Уплотнители (растительных тканей)	Делают или сохраняют ткани фруктов и овощей плотными и свежими, взаимодействуют с агентами желатинизации – для образования геля или укрепления геля	Уплотнители (растительных тканей)
Усилители вкуса и запаха	Усиливают природный вкус или запах пищевых продуктов	Усилители вкуса, модификаторы вкуса, добавки, способствующие развариванию
Вещества для обработки муки	Вещества, добавляемые к муке для улучшения ее хлебопекарских качеств или цвета	Отбеливающие добавки, улучшители теста, улучшители муки
Пенообразователи	Создают условия для равномерной диффузии газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты	Взбивающие добавки, аэризирующие добавки
Желеобразователи	Текстурируют пищу путем образования геля	Желеобразователи
Глазирователи	Вещества, которые при смазывании ими наружной поверхности продукта, придают блестящий вид или образуют защитный слой	Пленкообразователи, полирующие вещества
Влагоудерживающие агенты	Предохраняют пищу от высыхания нейтрализацией влияния атмосферного воздуха с низкой влажностью	Добавки, удерживающие влагу, воду, смачивающие добавки
Консерванты	Повышают срок хранения продуктов, защищая от порчи, вызванной микроорганизмами	Противомикробные и противогрибковые добавки, добавки для борьбы с бактериофитами, химические стабилизирующие добавки при созревании вин, дезинфектанты
Пропелленты	Газ, иной чем воздух, выталкивающий продукт из контейнера	Пропелленты
Разрыхлители	Вещества или сочетание веществ, которые освобождают газ и увеличивают таким образом объем теста	Разрыхлители, вещества, способствующие жизнедеятельности дрожжей
Стабелизаторы	Позволяют сохранить однородную смесь двух или более несмешиваемых веществ в пищевом продукте или готовой пище	Связующие уплотнители, влаго- и водоудерживающие вещества
Подсластители	Вещества несахарной породы, которые придают пищевым продуктам и готовой пище сладкий вкус.	Подсластители, искусственные подсластители
Загустители	Повышают вязкость пищевых продуктов	Загустители, текстураторы

Консерванты

Известно, что классические способы консервирования, предотвращающие порчу пищевых продуктов, — это охлаждение, нагревание, а также засолка, добавление сахара и копчение. Современные условия жизни диктуют необходимость применения целого ряда химических соединений, способных эффективно предупреждать развитие микробиальной флоры — главным образом бактерий, плесени, дрожжей.

Химические консерванты должны обеспечивать длительное хранение продуктов, не оказывая какого-либо отрицательного влияния на его органолептические свойства, пищевую ценность и здоровье потребителя. Эффективность действия консерванта зависит от его концентрации, рН среды, качественного состава микрофлоры. Ни один из известных консервантов не является универсальным для всех продуктов питания.

Наиболее распространенные консерванты — соединения серы,такие как сульфит натрия безводный или его гидратная форма, метабисульфат (тиосульфат) натрия, кислый, или гидросульфит натрия. Все эти соединения хорошо растворимы в воде и выделяют сернистый ангидрид, которым и обусловлено их антимикробное действие. Сернистый ангидрид и вещества, выделяющие его, подавляют главным образом рост плесневых грибов, дрожжей и аэробных бактерий. В кислой среде этот эффект усиливается. В меньшей степени соединение серы оказывают влияние на анаэробную микрофлору. Сернистый ангидрид обладает высокой восстанавливающей способностью, что объясняется его легкой окисляемостью. Благодаря этим свойствам соединение серы являются сильными ингибиторами дегидрогеназ, предохраняя картофель, овощи и фрукты от неферментативного потемнения. Сернистый ангидрид относительно легко уходит из продукта при нагревании или длительном контакте с воздухом. Вместе с тем сернистый ангидрид обладает способностью разрушать тиамин и биотин, способствует окислительному распада токоферола (витамина Е) в связи с этим соединение серы нецелесообразно использовать для консервирования продуктов питания, являющихся источником этих витаминов.

Попадая в организм человека, сульфиты превращаются в сульфаты, которые хорошо выводятся с мочой и фекалиями. В месте с тем большая концентрация соединений серы, например, однократное пероральное введение 4 г сульфита натрия, может вызвать токсические явления. ОКЭПД ФАО/ВОЗ установил уровень приемлемого суточного потребления (ПСП) сернистого ангидрида – 0,7 мг/кг массы тела. Ежедневное потребление сульфитированных продуктов питания может привести к превышению допустимой суточной дозы: с одним стаканом сока в организм вводится примерно 1,2 мг сернистого ангидрида, с 200 г мармелада, зефира или пастилы – 4 мг, с 200 мг вина – 40-80 мг.

Сорбиновая кислота.Проявляет главным образом фунгистатическое действие, благодаря способности ингибировать дегидрогеназы. Она не подавляет рост молочнокислой флоры, поэтому используется обычно в комплексе с другими консервантами, в основном с сернистым ангидридом, бензойной кислотой, нитритом натрия. Широко применяются соли сорбиновой кислоты.

Антимикробные свойства сорбиновой кислоты мало зависят отвеличины рН, что обеспечивает широкий спектр ее использования при консервировании фруктовых, овощных, яичных, мучных изделий, мясных, рыбных продуктов, маргарина, сыров, вина.

Сорбиновая кислота ~ вещество малотоксичное, в организме человека она легко метаболизируется с образованием уксусной и В-оксимаспяной кислот. Однако имеются данные о возможности образования б-лактона сорбиновой кислоты, обладающего канцерогенной активностью.

Бензойная кислотаи ее соли — бензоаты. Антимикробное действие основано на способности подавлять активность ферментов, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции. В частности, при ингибировании каталазы и пероксидазы накапливается перекись водорода, угнетающая деятельность микробной клетки. Бензойная кислота способна блокировать сукцинатдегидрогеназу и липазу — ферменты, расщеп, ляющие жиры и крахмал. Она подавляет рост дрожжей и бактерий маслянокислого брожения. Слабо действует на бактерии уксуснокислого брожения и совсем незначительно — на молочнокислую флору и плесени.

В качестве консервантов применяют также п-оксибензойную кислоту и ее эфиры (метиловый, этиловый, л-пропиловый, л-бутиловый). Однако их консервирующие свойства менее выражены, возможно, отрицательное влияние на органолептические свойства продукта.

Муравьиная кислота. По своей органической структуре относится к жирным кислотам. Обладает сильным антимикробным действием. В небольших количествах встречается в растительных и животных организмах. При больших концентрациях оказывает токсическое действие. В пищевых продуктах обладает способностью осаждать пектины, что в целом ограничивает ее использование в качестве консерванта.

В нашей стране используются соли муравьиной кислоты — формиаты — в качестве солезаменителей в диетическом питаний.

ДСД для муравьиной кислоты и ее солей не должна превышать 0,5 мг на кг массы тела.

Пропионовая кислота. Так же как и муравьиная кислота, широко распространена в живой природе, являясь промежуточным звеном цикла Кребса — обеспечивающего биологическое окисление белков, жиров и углеводов.

В США пропионовая кислота применяется в качестве консерванта при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, предупреждая их плесневение. В ряде европейских стран добавляется к муке.

Соли пропионовой кислоты, в частности пропионат натрия, малотоксичны. Суточная доза последнего в количествах 6 г не вызывает каких-либо отрицательных явлений, в связи с чем ОКЭПД ВОЗ не считает необходимым установление для этого соединения ДСД.

Салициловая кислота. Традиционно используется при домашнем консервировании томатов и фруктовых компотов. В Англии соли салициловой кислоты — салицилаты — применялись для консервирования пива. Наиболее высокие антимикробные свойства проявляются в кислой среде.

В настоящее время накоплен большой экспериментальный и клинический материал о токсичности салициловой кислоты и ее солей, что послужило основанием для запрещения их использования в качестве пищевой добавки.

Диэтиловый эфир пироугольной кислоты.Обладает способностью подавлять рост дрожжей, молочнокислых бактерий и, в меньшей степени, плесеней. Используется в отдельных странах для консервирования напитков. Обладает запахом фруктов. При концентрации 150 мг/кг и выше ухудшает вкусовые качества напитков, проявляя токсические свойства.

Обращает внимание способность эфира взаимодействовать с пищевыми компонентами продукта — витаминами, аминокислотами, аммиаком. В частности, реакция эфира с аммиаком приводит к образованию канцерогенного соединения — эфира этилкабала-миновой кислоты, обладающего способностью проникать через плаценту материнского организма. В связи с изложенным рассматриваемый препарат запрещен в нашей стране в качестве пищевой добавки.

Нитраты и нитриты натрия, калияНаходят широкое применение в качестве антимикробных средств при производстве мясных и молочных продуктов. В колбасном производстве нитрит натрия добавляется не более 50 мг на 1 кг готового изделия, при изготовлении некоторых сортов сыров и брынзы — не более 300 мг на 1 л используемого молока.

Нафтохиноны.Применяются для стабилизации безалкогольных напитков, обеспечивают подавление роста дрожжей. Наиболее широкое распространение получили юглон (5-окси-1,4-нафто-хинон) и плюмбагин (2-метил-5-окси-1,4-нафтохинон). Консервирующий эффект юглон проявляет в концентрации 0,5 мг/л, плюмбагин — 1 мг/л. Малотоксичны. Обладают 100-кратным порогом безопасности.