Пищевые добавки — Пищевые консерванты

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].

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).

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.