Вещества, способствующие увеличению сроков годности.
Пищевые консерванты
Под консервированием пищевых продуктов понимают меры, направленные против развития в продукте вредных микроорганизмов, образования ими токсинов, предотвращения плесневения, появления неприятных вкуса и запаха. Различают физическое, биологическое и химическое консервирование.
Самые известные физические методы, препятствующие росту микробов: стерилизация и пастеризация (обработка нагревом), охлаждение и замораживание (обработка холодом), сушка (удаление воды) и обработка ионизирующими излучениями. Биологическое консервирование предполагает воздействие на пищевой продукт безвредных для здоровья человека культур микроорганизмов с целью предотвращения развития патогенной или другой нежелательной микрофлоры. Защитные культуры в настоящее время применяют главным образом в молочных продуктах и квашеных овощах. Химические методы консервирования заключаются в добавлении определенных веществ, которые подавляют развитие микроорганизмов. Такие вещества называют консервантами. На практике с давних пор различные методы консервирования успешно сочетают. Например, добавка в масляный крем сорбиновой кислоты дополняется хранением торта в холодильнике.
Консерванты не могут компенсировать низкое качество сырья и нарушение правил производственной гигиены. Если продукт сильно бактериально загрязнен или начал портиться, консерванты уже бесполезны.
Консерванты можно условно разделить на собственно консерванты, и вещества, обладающие консервирующим действием (помимо других полезных свойств). Действие первых направлено непосредственно на клетки микроорганизмов (замедление ферментативных процессов, синтеза белка, разрушение клеточных мембран и т. п.), вторые отрицательно влияют на микробы, в основном за счет снижения рН среды, активности воды или концентрации кислорода. Соответственно, каждый консервант проявляет антимикробную активность только в отношении части возбудителей порчи пищевых продуктов. Иными словами, каждый консервант имеет свой спектр действия.
Применение веществ, обладающих консервирующим действием, — сахара, углекислого газа, этилового спирта — давно и хорошо известно. Обычно их используют в количестве нескольких процентов или десятков процентов, чаще добиваясь определенного вкуса пищевого продукта, а консервирующее действие рассматривая как побочное.
Вещества, условно отнесенные к собственно консервантам, — сорбиновая, бензойная, кислоты и их соли — используются в гораздо меньших количествах (менее 0,5%) и практически не влияют на органолептические показатели кондитерского изделия.
Сернистая кислота, ее соли и сернистый ангидрид давно и широко применяются для сохранения фруктовых полуфабрикатов и патоки, подвергаемых промышленной переработке (при переработке их удаляют нагреванием или вакуумирова- нием). Действие сернистой кислоты в основном бактериостатическое. Кроме того, она обладает антиокислительными свойствами и замедляет реакции ферментативного и неферментативного побурения.
Применение консервантов может быть эффективно только при их равномерном распределении в кондитерском изделии, которое легче всего достигается растворением добавки. Поскольку в воде лучше растворимы соли (табл. 8), их рекомендуется использовать для консервирования изделий с высоким содержанием воды. Пищевые эмульсии с высоким содержанием жира (например, кондитерские кремы) также рекомендуется консервировать солями или смесью кислоты и соли, поскольку водная фаза в значительно большей степени подвержена микробиологической порче, чем жировая. Водная фаза реального кондитерского изделия почти всегда содержит сахар или другое вкусовое вещество. Растворимость консервантов при этом изменяется. В табл. 9 приведены данные об изменении растворимости сорбиновой кислоты и сорбата калия в зависимости от добавок сахара, спирта и лимонной кислоты [135].
Таблица 8. Растворимость некоторых консервантов в воде
|
Таблица 9. Растворимость сорбиновой кислоты и сорбата калия в различных водных растворах
|
Кислоты-консерванты используют, как правило, в виде порошков, а соли — в виде водных растворов.
Защитные газы
Хранение пищевых продуктов в атмосфере защитных (инертных) газов вместо воздуха предохраняет их от прогоркания, ферментативного побурения и микробиологической порчи.
Технология хранения пищевых продуктов в газонепроницаемой упаковке в атмосфере инертных газов вместо воздуха называется «упаковкой с регулируемой атмосферой» (Modified-Atmosphere Packing — MAP). В качестве защитных газов чаще всего используют диоксид углерода (Е290), азот (Е941) и их смеси с кислородом. Ограничение доступа кислорода к пищевому продукту не позволяет идти реакциям окисления и развиваться аэробным микроорганизмам.
Пищевые антиокислители
Антиокислители (антиоксиданты) защищают жиры и жиросодержащие продукты от прогоркания, предохраняют фрукты, овощи и продукты их переработки от потемнения .
Антиоксиданты не могут компенсировать низкое качество сырья, грубое нарушение правил производственной гигиены и технологических режимов. Если концентрация пероксидов или свободных кислот в продукте выше нормы, а тем более если изменились запах, вкус или цвет продукта, то антиоксиданты уже бесполезны.
Пищевые продукты в процессе получения, переработки и хранения подвергаются окислению кислородом воздуха. При этом в них накапливаются токсичные вещества, снижается их биологическая ценность и ухудшаются органолептические свойства. Склонность пищевых продуктов к окислению приводит к уменьшению сроков их хранения .
Первичными продуктами окисления жиров являются перекиси, которые затем превращаются во вторичные продукты — альдегиды, кетоны, кислоты. Содержание первичных продуктов окисления выражают перекисным числом (ПЧ), которое определяют иодометрически (ГОСТ Р 51487-99) и измеряют в миллимолях кислорода на 1 кг продукта. Показателями содержания вторичных продуктов окисления могут служить кислотное и карбонильное числа.
В процессе окисления первым из этих двух показателей меняется ПЧ.
Кислотное число определяют алкалиметрически (ГОСТ 5476-80, ГОСТ Р 50457-92) и измеряют в мг КОН на 1 г продукта. Для сливочного масла показателем окислительной порчи считается кислотность его жировой фазы, которую определяют титрованием раствором NaOH (ГОСТ 3624-92) и выражают в градусах Кеттстофера [23]. Показатели окислительной порчи нормируются СанПиН [23].
Окисление происходит в присутствии кислорода, в том числе кислорода воздуха, ему способствуют повышенная температура и присутствие ионов металлов переменной валентности. Следовательно, для предотвращения окислительной порчи необходимо исключить воздействие на продукт перечисленных факторов. Для связывания ионов металлов переменной валентности используют комплексообразова- тели: ЭДТА, цитраты и т. п. Но для высокожирных кондитерских изделий, например, сдобного печенья, существенно замедлить окисление можно только с помощью антиокислителей.
Известными природными антиокислителями являются витамины: аскорбиновая кислота (Е300, витамин С), встречающаяся во многих растениях, и смеси токоферолов (Е306, витамин Е), которыми богаты некоторые растительные масла. Несмотря на высокую антиокислительную активность, природные экстракты этих веществ гораздо чаще используются в качестве витаминов. Антиокислителями служат те же вещества и их производные, полученные синтетически: аскорбиновую кислоту получают из глюкозы, аскорбат натрия (Е301), аскорбат калия (Е302), аскорбилпальмитат (ЕЗСШ) и аскорбилстеарат (Е304п) — из аскорбиновой кислоты. Причем производные аскорбиновой кислоты частично сохраняют С-вита- минную активность, а-, у-, 5-токоферолы (Е307-Е309) также получают синтетически, но они полностью идентичны соответствующим природным соединениям и тоже обладают Е-витаминной активностью. Из природных источников — древесины сибирской лиственницы — получают антиоксидант дигидрокверцетин, обладающий Р-витаминной активностью. В последнее время в качестве антиокислителей стали успешно применяться розмариновое и шалфейное эфирные масла.
Наибольшее распространение среди пищевых искусственных антиокислителей получили производные фенолов: бутил(гидр)оксианизол (БОА, Е320), бутил(гидр)о- кситолуол (БОТ, «ионол», Е321), а также изоаскорбиновая (эриторбовая) кислота (Е315) и изоаскорбат (эриторбат) натрия (Е316), третбутилгидрохинон (Е319) и эфиры галловой кислоты (галлаты) (Е310-Е313). Этих соединений в природе не обнаружено. Побочного витаминизирующего действия они не оказывают, но их существенным достоинством является высокая стабильность и, как следствие, значительное увеличение срока хранения пищевых продуктов.
Антиокислители замедляют процесс окисления путем взаимодействия с кислородом воздуха (не допуская его реакции с продуктом), прерывая реакцию окисления (дезактивируя активные радикалы) или разрушая уже образовавшиеся перекиси. При этом расходуются сами антиоксиданты. Можно было бы ожидать, что любое повышение содержания антиокислителя приводит к увеличению времени защиты продукта, но это не так. На практике для большинства антиоксидантов существует предельная концентрация, выше которой срок хранения продукта уже не увеличивается. Как правило, она составляет 0,02%.
Универсального антиокислителя не существует. Эффективность применения антиоксиданта зависит от свойств конкретного кондитерского изделия и самого ан- тиоксиданта (табл. 10).
Таблица 10. Относительные сроки сохранности жиров в зависимости от вида антиокислителя
|
Применение индивидуальных антиокислителей не позволяет полностью предохранить пищевые продукты от окислительной порчи. Поэтому целесообразнее использовать несколько антиокислителей одновременно. При этом проявляется явление синергизма. Синергизм заключается во взаимном усилении антиокислительной способности при смешении нескольких (обычно двух) антиоксидантов.
Усиления антиокислительного действия можно также добиться, используя антиокислители или их смеси в комбинации с веществами, которые сами или не обладают антиокислительным действием, или являются слабыми антиоксидантами. К таким веществам (их называют синергистами) относятся некоторые многоосновные органические оксикислоты (лимонная, винно-каменная), ряд аминокислот, полифосфаты, ЭДТА и другие соединения. Кислоты являются донорами водорода, необходимого для регенерации антиокислителей, а действие комплексообразователей основано на связывании (переводе в неактивную форму) ионов металлов, катализирующих окисление. В последнем случае трудно провести четкую границу между антиокислителями и синергистами.
Синергические смеси можно готовить непосредственно на пищевом предприятии. При этом, однако, сложно добиться оптимального с технологической и экономической точки зрения состава смеси. Поэтому в настоящее время во всем мире производители пищевых продуктов предпочитают пользоваться готовыми смесями, полученными в промышленных условиях. Для удобства пользования и с целью продления собственного срока хранения они выпускаются в форме растворов в растительных маслах или на носителях, например, муке.
Процесс окисления является самоускоряющимся. Поэтому чем раньше к продукту добавлен антиокислитель, тем большего эффекта можно от него ожидать. И наоборот, если скорость окисления уже достигла своего порогового значения, добавлять антиоксидант бесполезно.