В каких продуктах содержится диацетил

С4H6O2

Физические и химические свойства диацетила

Диацетил – желто-зелёная жидкость, имеет сильный, жирный запах сливочного масла и сметаны, но практически безвкусен. Растворяется в воде на 25%. С метанолом образует азеотроп (62°С). Сильно летуч. Диацетил синтезируют либо осторожным окислением метилэтилкетона, либо его нитрозированием с последующим гидролизом. Диацетил получают при ферментации как побочный продукт синтеза валина, когда дрожжи производят б-ацетолактат, который покидает клетку и спонтанно декарбоксилируется в диацетил.

Подобно другим 1,2 – дикетонам, с o-фенилендиамином диацетил дает производное 2,3 – диметилхиноксалин. При окислении гидропероксидами образуется уксусная кислота или ее ангидрид. Содержится в коровьем жире, некоторых эфирных маслах, обжаренном кофе, цикории, продуктах гидролиза древесины, пиролиза табака. Встречается в дистилляционных водах после отгонки эфирных масел кипариса, казацкого можжевельника, корне ветиверы и ириса, западно-индийского сандалового дерева, хмеля, тмина, корня ангелики. Также известно, что диацетил содержится в вине, пиве, маргарине, квасе. Диацетил продукт брожения и поэтому, количество диацетила находится в прямой зависимости от исходной концентрации сахара в сусле.

Синтетический диацетил используется для создания некоторых ароматизаторов для пищевой промышленности при формировании запаха масла в производстве маргарина и других жировых пищевых продуктов. Хорошо маскирует синтетические добавки.

Влияние диацетила на организм человека

Существуют опасения по поводу вдыхания паров диацетила. Это касается только производств, на которых применяют диацетил, а не широкого общественного потребления или вдыхания в домашних условиях продуктов с добавлением диацетила. Интерес к возможным последствиям вдыхания диацетила впервые возник, когда в 1990 годах у рабочих на производстве попкорна обнаружились проблемы с дыханием. С тех пор исследования, проводившиеся с животными и с людьми, работающими на производстве с диацетилом, позволили предположить, что частое вдыхание воздуха с высоким содержанием диацетила может вызывать чрезвычайно редкое состояние легких, известное как облитерирующий бронхиолит. Это заболевание выводит из строя бронхиолы – мельчайшие разветвления бронхов, переходящих в дыхательные ходы легких – и приводит к резкому снижению дыхательной емкости. Против этой болезни нет консервативного лечения и необходима трансплантация лёгких. Из-за потенциального риска для здоровья от неоднократного воздействия индустрия приступила к осуществлению изменений на рабочих местах, направленных на сокращение воздействия диацетила, включая осуществление технического контроля, такого как закрытые емкости для смешивания, отдельные помещения для вкусовых заменителей сливочного масла, обязательные респираторы для операторов, улучшение циркуляции воздуха в помещениях.

Продолжают собирать дополнительную информацию, чтобы уточнить и прояснить любое воздействие диацетила на здоровье человека. В настоящее время нет доказательств риска для здоровья людей, готовящих и употребляющих попкорн или любой другой диацетилсодержащий продукт в домашних условиях. Эти продукты можно включать в здоровую диету, богатую питательными веществами. Текущие исследования показывают, что может существовать потенциальная опасность для здоровья лиц, которые неоднократно подвергаются воздействию высоких концентраций паров диацетила в течение длительного периода времени, например, тех, кто работает в учреждениях, занимающихся производством или использованием диацетилсодержащих ароматизаторов. Тем не менее, это не касается среднестатистического потребителя продуктов, содержащих диацетил.

Образование диацетила в продуктах питания

Диацетил придаёт запах и вкус сливочного масла многим продуктам питания. Он имеет естественное происхождение, являясь побочным продуктом брожения, и содержится в некоторых продуктах. Например, в таких как пиво, вино, сливочное масло, сметана, сыр, молоко, маргарин, йогурт, а так же в хлебе, кофе, бренди и роме и других продуктах. Диацетил содержится в коровьем жире, некоторых эфирных маслах, цикории, квасе. Диацетил – продукт брожения и поэтому количество диацетила находится в прямой зависимости от исходной концентрации сахара в сусле. Синтетический диацетил используется для создания некоторых ароматизаторов для пищевой промышленности, при формировании запаха масла в производстве маргарина и других жировых пищевых продуктов. Хорошо маскирует синтетические добавки. Он так же используется в промышленности как компонент искусственного вкуса сливочного масла для производства попкорна, конфет, кондитерских и хлебобулочных изделий, в смесях для выпечки.

Умеренное потребление диацетила безвредно. Однако, диацетил, как и все вицинальные дикетоны, является ароматобразующим и влияет на вкусовые качества продуктов, поэтому важно следить за его содержанием в продуктах.

Диацетил – важнейший компонент букета молодого вина, пива и молочных продуктов. При превышении порогового значения он придает продуктам брожения нечистый вкус – от сладкого до противного, образуясь в очень больших количествах, может давать привкус прогорклого масла. Расщепление диацетила протекает параллельно с другими процессами и считается сегодня одним из главнейших критериев созревания пива и вина. Слишком высокие концентрации некоторых вкусовых компонентов будут придавать нехарактерный вкус пиву, и также может считаться изъяном, если важный вкусовой компонент отсутствует или присутствует в слишком низкой концентрации.

Содержание диацетила в молочных продуктах

Аромат масла обуславливается веществами различного происхождения; к ним относятся вещества, определяющие аромат молочного жира (свободные летучие жирные кислоты); вещества, образующиеся при пастеризации сливок; ароматические соединения, образующиеся в процессе сквашивания закваски и сливок. Наиболее важное значение для аромата масла, и аромата других молочных продуктов, имеет диацетил. Диацетил может образовываться при сквашивании закваски и сливок, в процессе сбивания сливок, впервые дни хранения масла. При кратком сквашивании сливок аромат свежего масла в значительной степени зависит от выраженности его в закваске. Поэтому условия приготовления закваски должны способствовать максимальному накоплению и сохранению в ней диацетила. Аромат масла, выработанного из сливок длительного сквашивания, в большей степени зависит от ароматических веществ, образующихся при сквашивании сливок.

Поскольку количество диацетила увеличивается с повышением степени сквашивания сливок, казалось бы вполне целесообразным для усиления аромата сквашивать сливки до более высокой кислотности. Действительно, масло, выработанное из сливок, сквашенных до высокой кислотности, обладает в свежем состоянии более выраженным ароматом. Однако при длительном хранении качество его быстро снижается; появляются пороки вкуса, связанные с разложением жира (рыбный, олеистый). Поэтому масло, выработанное из сливок, сквашенных до высокой кислотности, можно хранить непродолжительное время.

Для максимального образования аромата в кисломолочных продуктах целесообразно использовать многоштаммовые закваски с низкой диацетилредуктазной активностью и поддерживать рН среды ниже 5,5. Образованию диацетила способствуют добавление в молоко цитрата и аэрация закваски. В целях сохранения диацетила следует закваску и готовый продукт быстро охлаждать до 5-8?С.

Содержание диацетила в заквасках обычно составляет 0,2-3,0 мг%, в кисломолочных напитках его содержание невысокое (0,4 мг% и ниже, например в кефире 0,2-0,35 мг%), более значительные количества накапливаются в сметане (0,3-0,7 мг%), кисло сливочное масло содержит более 0,26 мг% диацетила. В твердых сырах диацетила мало, непосредственно на вкус и аромат он не влияет, но входит в состав компонентов, оказывающих косвенное влияние.

К числу ароматических и вкусовых веществ сырого молока можно отнести небольшое количество диметилсульфида (меньше 0,01 мг%) и метилсульфида (меньше 0,001 мг%), ацетона (меньше 2 мг%), диацетила (меньше 0,1 мг%), свободных жирных кислот (до 10 мг%), в том числе летучих жирных кислот (до 5 мг%). Также незначительное количество ацетальдегида и других монокарбонильных соединений, карбоновых кислот (пировиноградной и молочной), и аминосоединений (свободных аминокислот, пептидов, аминов, аммиака).

Определяли влияние заквасочных культур и температуры хранения на устойчивость к окислению и образованию диацетила в масле. Исследовано влияние заквасочных культур, инокулированных в сливки, с последующим их созреванием при 21°С в течение 12 часов и сбиванием, на стойкость масла к окислению и образованию в нём диацетила в течение 4 месяцев хранения.

Содержание и образование диацетила в пиве

Пиво содержит большое количество вкусовых компонентов, которые обычно присутствуют в концентрациях ниже или близких к порогу их чувствительности. Если концентрация одного или нескольких компонентов увеличится значительно, то нюансы во вкусе и аромате, отличные от нормальных, могут иметь место, вызывая вкусовые пороки или привкусы. Пиво также будет содержать в небольших количествах огромное число различных вкусовых компонентов. Слишком высокие концентрации некоторых вкусовых компонентов будут придавать нехарактерный вкус пиву, и также может считаться изъяном, если важный вкусовой компонент отсутствует или присутствует в слишком низкой концентрации.

Известно, что для диацетила средне смертельная доза при приеме внутрь LD50 равна 3,4 г/кг. Следовательно, он принадлежит к четвертому классу – малотоксичным соединениям. Но тогда его законодательно утвержденный санитарно-гигиенический норматив содержания в пиве должен составлять не менее 200 мг/л. Этот нормативный уровень совершенно неприемлем для пивоваров. Применение и соблюдение этих предельно допустимых концентраций означают, что будет безнадежно испорчен вкус пива. Известно, что граница вкусового порога диацетила равна 0,1-0,3 мг/л; в концентрациях 0,20-0,46 мг/л диацетил серьезно ухудшает вкус пива.

Существует необходимость введения двух нормативов: предельно допустимого содержания (ПДС) диацетила в единице объема пива с учетом его влияния на органолептику продукта и максимально допустимого уровня употребления (МДУ) на 1 кг массы тела человека, ограничивающего дозу, безопасную для организма. Причем последний показатель должен определять сам потребитель, а ПДС как показатель качества продукта – нормативные документы.

С введением новых технологий, направленных на сокращение времени процессов брожения и созревания, изучение побочных продуктов брожения и факторов, влияющих на их образование и удаление, становится крайне важным. Многие исследователи занимались: биосинтезом 2,3 – бутандиона (диацетила) и З-окси-2-бутандиона (ацетоина) при спиртовом и молочнокислом брожении. При низкой концентрации присутствие в пиве ацетальдегида не проявляется ни в запахе, ни во вкусе. И наоборот, производные ацетальдегида, главным образом диацетил и ацетоин, оказывают неблагоприяное влияние на органолептику пива. Диацетил образуется при брожении не только в пиве, инфицированном педиококками или молочными бактериями, но и при развитии культурных рас пивоваренных дрожжей.

Расщепление диацетила протекает параллельно другим процессам созревания и считается сегодня главным критерием созревания пива. Исходным продуктом для синтеза диацетила являются пировиноградная кислота и тиаминпирофосфат, а также Мn2+ или Mg2+. Процесс в этом случае катализируют последовательно ферменты пируватдекарбоксилаза, ацетолактатдекарбоксилаза, б-ацетолактатсинтетаза.

Ацетоин, так же как и диацетил, влияет на вкус пива и является причиной, так называемого подвального (затхлого) привкуса пива (свыше 1 мг/дм3).

Диацетил и ацетоин образуются на первой стадии брожения, когда дрожжи сильно размножаются, и происходит энергичный азотистый обмен веществ. Слишком позднее аэрирование, вызывающее новый синтез дрожжевой массы, приводит к образованию ацетоина и одновременно стимулирует его окисление до диацетила. Наличие сбраживаемого сахара повышает способность дрожжей восстанавливать диацетил.

Три соединения – ацетоин, диацетил и 2,3 – бутандиол образуют в пиве окислительно-восстановительную систему. В зависимости от активности действующих в этой системе ферментов превалируют те или иные продукты превращения. Если в пиве преобладают восстановительные процессы, то накапливается 2,3 – бутандиол. В аэробных условиях увеличивается количество ацетоина и диацетила, ухудшающих качество пива.

Дрожжи обладают способностью восстанавливать диацетил в 2,3 – бутандиол в стадии активного размножения. Более низкие концентрации диацетила, которые могут быть получены в пиве в результате редукции живыми дрожжами, равны 0,2 мг/ дм3. Установлено, что на практике запах диацетила можно удалить из пива путем добавления свежих густых дрожжей от 0,5 до 1,0 мг/ дм3.

В последнее время в США, Англии и других странах диацетил из пива удаляют активными дрожжами или ферментными препаратами типа редуктаз, полученными из дрожжей или из бактерий Процесс проводят быстро, нагревая пиво в течение 4 мин при 80°С или 15 мин при 60°С с одновременным введением активных дрожжей и кизельгура.

Таким образом, содержание диацетила может подвергаться регулированию путем проведения того или иного технологического приема, что позволяет улучшать качество выпускаемого продукта.