Пищевые добавки

Молекулы высокоэтерифицированных пектинов могут образовывать пектинпротеиновые комплексы. При рН 4,0 -- 4,2 они вступают во взаимодействие с молекулами казеина молока, что приводит к изменению общего заряда белковых молекул и обеспечивает их физическую стабильность в кислой среде.

Кроме того, пектины как растворимые пищевые волокна являются физиологически ценными пищевыми добавками (функциональными ингредиентами), присутствие которых в продуктах традиционного рациона способствует улучшению состояния здоровья человека.

Специфическое физиологическое воздействие растворимых пищевых волокон обусловлено их способностью снижать уровень холестерина в крови, нормализовывать деятельность желудочнокишечного тракта, связывать и выводить из организма некоторые токсины и тяжелые металлы. Рекомендуемое суточное потребление пектиновых веществ в рационе здорового человека составляет 5-6 г.

Галактоманнаны. Представляют собой гетерогликаны, содержащиеся в семенах стручковых растений и выполняющие функцию предотвращения обезвоживания семян. Коммерческие препараты растительных галактоманнанов получили название камедей. Наиболее распространенными в качестве пищевых добавок этой группы являются галактоманнаны семян двух видов растений -- гуара (Cyamopsistetragonolobus), произрастающего в Индии и Пакистане, и рожкового дерева (Ceratonia siligua), произрастающего на побережье Средиземного моря.

Камедь рожкового дерева, или цареградского струнка, цератонии (Е410), получают, используя плоды дерева. Полисахаридная структура образована из длинных линейных цепей, состоящих из молекул D-маннозы с боковой цепью D-галактозы. Распределение боковых цепей галактозы не упорядочено. Соотношение маннозы и галактозы 4:2.

Камедь рожкового дерева плохо растворяется и набухает в холодной воде. Для интенсификации процесса гидратации раствор полисахарида нагревают до 63 -- 65 "С. При концентрации 2 -- 3 % образуется густая пастообразная масса, но не гель. В пищевой промышленности камедь рожкового дерева применяется в основном в качестве загустителя.

Гуаровая камедь (Е 412), используемая в пищевой промышленности, содержит (%): полисахарида 85, протеина 4, сырой клетчатки 1,5, золы 0,5, воды 9. Ее получают из семян циамопсиса. После крахмала и гуммиарабика гуаровая камедь является наиболее распространенным гидроколлоидом при производстве пищевых и кормовых продуктов.

Гуаровая камедь имеет нейтральные вкус и запах, растворяется в холодной воде, образуя вязкие растворы в диапазоне рН 2,5 -- 7,0. Она хорошо совместима с другими гидроколлоидами - ксантаном, каррагинаном. Их совместное применение взаимно усиливает структурообразующие свойства, проявляемые каждым полимером в отдельности. Гуаровую камедь применяют как загуститель при производстве мороженого, соусов, низкожирных продуктов.

Камеди вырабатываются также некоторыми видами деревьев, растущих в тропиках и субтропиках. В пищевой промышленности используют камеди трагаканта, гуммиарабика, карайя.

Полисахариды морских растений. Коммерческие препараты этой подгруппы пищевых добавок вырабатываются на основе полисахаридов, выделяемых из красных и бурых морских водорослей. В пищевой промышленности широко используются альгинаты, каррагинаны и агароиды.

Агар-агар, или агар (Е 406), является классическим представителем класса загустителей, стабилизаторов и гелеобразуюших веществ. Его получают из морских водорослей Белого моря и Тихого океана. Название этого полимера имеет малайзийское происхождение и означает "желирующий продукт питания из водорослей". Основу агар-агара составляет дисахарид агароза, молекула которой построена из D-галактозы и 3,6-ангидро-b-галактозы.

Свойства агара зависят от его происхождения. Обычно агар состоит из смеси агароз, различающихся по степени полимеризации; в их состав могут входить разные металлы (калий, натрий, кальций, магний) и присоединяться по месту функциональных групп. В зависимости от соотношения полимеров, вида металлов значительно изменяются свойства агар-агара.

Агар применяют при выработке желейного мармелада, пастилы, зефира, мясных и рыбных студней, желе, пудингов, мороженого, для предотвращения образования кристалликов льда, а также при осветлении соков. В Японии в настоящее время производится более 100 видов агар-агара для получения продуктов с заданной консистенцией.

Альгиновые кислоты и их соли (Е 400--Е 404) -- загустители, стабилизаторы и гелеобразующие вещества, получаемые из бурых водорослей. Они представляют собой полисахариды, состоящие из остатков D-маннуроновой и L-гиалуроновой кислот. Альгиновые кислоты в воде нерастворимы, но связывают ее. При нейтрализации карбоксильных групп альгиновой кислоты образуются альгинаты, которые растворимы в горячей и холодной воде.

Агароид (черноморский агар) получают из водорослей филлофлоры, растущих в Черном море. Основу агароида также составляет агароза. В молекулу агароида входят сульфокислые группы (22 -- 40% общего числа функциональных групп) и карбоксильные (3 -- 5 %), тогда как в молекуле агара их соответственно 2--5 и 20--25 % всех функциональных групп. Эти особенности структуры определяют разную студнеобразующую способность, которая у агароида в 2 -- 3 раза ниже, чем у агара. Кроме того, агароид имеет более низкие температуры плавления и застудневания, меньшую химическую устойчивость. В пищевой промышленности агароид находит аналогичное агару применение.

К агару и агароиду по химической природе близок фурцеллеран (датский агар) -- полисахарид, получаемый из морской водоросли фурцелларии. По способности к студнеобразованию он занимает промежуточное положение между агаром и агароидом и применяется при производстве мармелада, желейных конфет, ароматизированных молочных напитков и пудингов. Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам определена ДСП фурцеллерана до 75 мг на 1 кг массы тела.

Каррагинан (Е 407) по химической природе близок к агару и агароиду. Название его происходит от названия ирландского города Каррик. Также его называют "ирландским мхом". Каррагинан входит в состав красных водорослей, его структура гетерогенна. Различают несколько типов идеальных каррагинанов, обозначаемых греческими буквами "ламбда", "кси", "каппа", "йота", "мю" и "ню". Вид водоросли влияет на тип получаемого из него каррагинана. Их структурообразующие свойства, так же как и растворимость в воде, зависят от фракционного состава каррагинанов. Например, очень гидрофильный Х-каррагинан, макромолекулы которого могут находиться друг от друга на значительном расстоянии, препятствующем образованию связей, является только загустителем. Макромолекулы к- и i-каррагинанов, растворяющиеся при повышенной температуре, и после охлаждения образуют зоны сцепления, которые характерны для структурной сетки геля, проявляя свойства студнеобразователей.

Каррагинаны не расщепляются ферментами в желудочно-кишечном тракте и могут применяться в низкокалорийных продуктах. Каррагинан используется как структурообразователь при производстве плавленых сыров, сгущенного молока, соусов, желе, муссов, халварина.

По рекомендации Объединенного комитета экспертов ФАО/ ВОЗ по пищевым добавкам ДСП до 75 мг на 1 кг массы тела. Промышленное применение находят не только каррагинан, но и его натриевая, калиевая и аммонийная соли.

Хитозан. Это вещество является производным природного целлюлозоподобного биополимера, относящегося к классу полисахаридов, - хитина. Хитин, так же как и целлюлоза, широко распространен в природе, в частности входит в состав опорных тканей и внешнего скелета ракообразных, насекомых, микроорганизмов. Содержание хитина, например, в панцире краба составляет 25,9%, креветки -- до 32,4, а тутового шелкопряда - 44,2 %. Нативный хитин может быть в виде б-, в- и г-форм, которые различаются пространственным расположением цепей молекул и присутствием связанной воды. Самой стабильной и широко распространенной в природе является хитин г-формы.

Полисахариды микробиологического происхождения. Многие виды микроорганизмов в процессе жизнедеятельности выделяют камеди, состоящие в основном из полисахаридов. К ним относятся ксантан и геллан.

Желатин. Это практически единственный гелеобразователь белковой природы, который широко используется в пищевой промышленности. Желатин -- белковый продукт, представляющий собой смесь линейных полипептидов с различной молекулярной массой (от 50 до 70 тыс.) и их агрегатов с молекулярной массой до 300 тыс.

Желатин не имеет вкуса и запаха, хорошо растворяется в горячей воде, а при охлаждении водные растворы образуют гели. Физические свойства гелей различны и зависят от концентрации белка, молекулярной массы полипептидных цепей, температуры, присутствия солей и других реагентов. Прочность и жесткость гелей из желатина пропорциональны концентрации белков и увеличиваются с ростом молекулярной массы полипептидов. Максимальная прочность геля проявляется в основном при рН 5--10 или в присутствии сульфата натрия. Желатин чувствителен к гидролизу протеолитическими ферментами. По этой причине его нельзя применять в сочетании с такими продуктами, как ананасы или папайя, содержащими протеазы бромелин и папаин.

Для отечественной пищевой промышленности желатин выпускают трех марок (13, 11, 10), различающихся по качеству. Лучшим является желатин марки 13. Наличие в желатине солей тяжелых металлов, посторонних примесей не допускается.

Наиболее интересным свойством желатина является образование термически обратимых гелей. В противоположность полисахаридам преобразование желатина не зависит от рН и не требует присутствия других реагентов, например Сахаров, солей или двухвалентных катионов.

В пищевой промышленности желатин используют как загуститель, добавляя его в различные композиции в количестве 1,5 -- 2,2 %. В частности, желатин используют для стабилизации структуры мясных и рыбных продуктов. В производстве мороженого применяют 0,2 --0,5%-ные растворы желатина для придания гладкости и регулирования размеров кристаллов льда. загуститель гелеобразователь подсластитель антиокислитель

Желатин -- естественный компонент пищевых продуктов, поэтому ограничений по его применению нет. Однако следует учитывать, что продукты, содержащие желатин, могут иметь посторонний, не свойственный им привкус. Кроме того, они в большей степени подвержены микробиологической порче.

Казеин. Известно, что белки молока представлены в основном казеином (80 -- 83 %) и сывороточными белками. Казеин получают путем осаждения из обезжиренного молока при изоэлектрической точке (рН 4,6) и температуре 20 °С. В зависимости от вида осадителей выпускают солянокислый, молочнокислый, хлорокаль-циевый и другие виды казеина, различающиеся функциональными свойствами. Однако все виды казеина способны образовывать гели. В пищевой технологии казеин используют как эмульгатор и загуститель для производства майонезных соусов и кондитерских желейных изделий.

4. ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВКУС И АРОМАТ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ - ПОДСЛАСТИТЕЛИ

В настоящее время описано большое число подслащивающих веществ, однако практическое применение нашли лишь немногие. Среди них можно выделить две группы: природные и синтетические подсластители. Выяснение структуры некоторых природных подслащивающих веществ позволило разработать методы получения их путем синтеза, а не выделения из природного сырья. При этом сглаживается различие между понятиями "синтетическое" и "природное" вещество. Такие подслащивающие вещества нельзя однозначно отнести ни к первой, ни ко второй группе.

Природные подсластители

Природные подслащивающие вещества представлены моно- и олигосахаридами, продуктами гидролиза крахмала, полиолами и подслащивающими веществами, не относящимися к сахаридам.

Глюкоза, или декстроза (виноградный сахар), относится к группе моносахаридов. Как пищевая добавка глюкоза применяется для подслащивания безалкогольных и прохладительных напитков, некоторых видов кондитерских изделий, жевательной резинки. Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам уровень допустимого суточного потребления глюкозы не установлен и спецификации не определены.

Фруктоза, или левулеза (фруктовый сахар), в свободном состоянии содержится в зеленых частях растений, нектаре цветов, семенах, меде. Фруктоза является подслащивающим веществом для напитков и кондитерских изделий. Организмом фруктоза усваивается быстро, превращаясь в печени в гликоген. Приготовленные из нее сиропы не кристаллизуются. Она очень гигроскопична и является эффективным средством для поддержания требуемой влажности продуктов. Важным свойством фруктозы является способность усиливать вкус и аромат продуктов. Считают, что фруктоза может быть использована для производства диабетических продуктов в количестве 0,5-- 1,0 г на 1 кг массы тела человека.

Лактоза (молочный сахар) входит в состав молока всех млекопитающих. Степень ее сладости по сравнению с сахарозой составляет 0,16. Растворимость лактозы в воде при температуре 20 °С невысокая -- примерно 20 %. Из растворов повышенной концентрации выделяют кристаллы гидрата и Ь-лактозы. Используется лактоза в производстве специальных кондитерских изделий детского питания.

Сорбит (Е 420) относится к группе многоатомных спиртов --полиолов. Степень сладости его составляет 0,6 от сладости сахарозы. По сравнению с глюкозой и фруктозой сорбит медленнее всасывается в организме человека, но усваивается практически полностью. В организме сорбит вначале окисляется до фруктозы. Установлено, что употребление сорбита способствует экономии в организме таких витаминов, как тиамин, пиридоксин и биотин. Сорбит используется в диетических плодоовощных консервах, кондитерских изделиях и безалкогольных напитках.

Ксилит (Е 967) представляет собой пятиатомный спирт, кристаллическое вещество белого цвета. Он быстро усваивается и не оказывает влияния на уровень сахара в крови.

Степень сладости ксилита по сравнению с сахарозой 0,85--1,2, поэтому он используется при производстве кондитерских изделий для больных сахарным диабетом и ожирением. Содержание ксилита в пищевых продуктах не нормируется, а его добавление должно соответствовать рецептурам.

Применяют ксилит также в производстве диетических плодоовощных консервов, хлебобулочных изделий, безалкогольных газированных напитков. В Финляндии, где организовано производство ксилита из березовой коры, на основании длительных клинических исследований установлено положительное влияние ксилита на состояние зубов. Это обусловило его широкое применение в качестве подслащивающего вещества в жевательной резинке. Достоинством ксилита является и то, что он не ассимилируется большинством видов микроорганизмов. Поэтому продукты с ксилитом не подвергаются микробиологическому разложению.

Маннит (Е 421) -- подсластитель, представляющий собой бесцветное соединение, хорошо растворимое в воде. Степень сладости маннита по сравнению с сахарозой 0,4. Применение маннита как пищевой добавки разрешено органами здравоохранения всех стран.

Глициризин (Е 958) упоминался в папирусах Древнего Египта. Его получают из корней сладкого дерева Glycyrrhiza glabra, произрастающего на юге Европы и в Средней Азии. Корень содержит 6--14 % глициризина. Противоточным экстрагированием из корней сладкого дерева получают экстракты, которые находят применение при производстве сигарет, табака, в кондитерской промышленности.

Глициризин в 50-- 100 раз слаще сахарозы, ему присущи специфические привкус и запах, что ограничивает его применение. Это вещество разрешено к применению в качестве пищевой добавки в России. В странах Европейского Сообщества оно не разрешено к применению или не упоминается в официальных документах.

Стевиозид -- сладкий кристаллический гликозид, выделенный из листьев растения Stevia rebaudiana, родиной которого является Парагвай. Местные жители использовали его листья для подслащивания напитков. Впоследствии это растение стали культивировать в Китае, Японии, Корее. Из 1 кг листьев можно получить 65 г вещества сладкого вкуса.

Стевиозид представляет собой белый кристаллический гигроскопичный порошок температурой плавления 196-- 198 °С, легко растворимый в воде. При нагревании стевиозид неустойчив. Стевиозид примерно в 300 раз слаще сахарозы. Небольшое его количество вызывает ощущение приятного сладкого вкуса, с повышением его количества ощущение вначале сладкого, затем горького вкуса. Разрешен к применению во всех странах.

Синтетические подслащивающие вещества

Начало изучения синтетических подслащивающих веществ относится к 1879 г., когда Фальберг случайно обнаружил у сахарина интенсивный сладкий вкус. В 1889 г. была описана 4-этоксифенилмочевина. К настоящему времени синтезированы сотни органических соединений интенсивного сладкого вкуса. Необходимость исследований в этой области вызвана, с одной стороны, экономическими проблемами (недостаток сахара и всевозрастающая потребность в нем), с другой -- проблемами здравоохранения (увеличивающееся число больных диабетом). Если сахар является пищевым продуктом, то синтетические сладкие вещества представляют собой низкоэнергетические (низкокалорийные) добавки, используемые при приготовлении пищи для больных диабетом, создания различных специальных диет, пищевых продуктов из нетрадиционных источников сырья, таких, как рыбная мука, морские водоросли и т.д., а кроме того, для фармацевтических и косметических целей.

Синтетические сладкие вещества должны отвечать ряду требований:

их сенсорные свойства должны проявляться в течение 1-2 с для подавления горького и других неприятных вкусовых ощущений, вызываемых лекарственными препаратами;

они должны быть химически инертными в отношении всех природных и других химических соединений, содержащихся в пищевых продуктах, в которые они добавляются;

быть термически устойчивыми;

хорошо растворяться в воде или жирах в зависимости от цели использования;

быть физиологически безвредными, нетоксичными, обязательно подвергаться биотрансформации и полностью выводиться из организма.

Сахарин (Е 954) представляет собой о-сульфамид бензойной кислоты. Сахарин в 300 -- 550 раз слаще сахарозы. Обычно он используется в виде натриевой соли, которая по сладости в 500 раз превосходит сахарозу.

Сахарин как подсластитель имеет определенное преимущество: при концентрации выше 0,035 % он оставляет во рту выраженный горький привкус и при дальнейшем повышении концентрации ощущение сладости не возрастает. При варке, особенно кислых блюд, сахарин медленно разлагается с отщеплением имидогруппы и образованием о-сульфобензойной кислоты, имеющей неприятный привкус фенола.

Сахарин быстро проходит через желудочно-кишечный тракт и до 98 % его выводится из организма. Он используется при производстве пищевых продуктов для больных сахарным диабетом -- диетических сыров, напитков и жевательной резинки. В России применение сахарина и его солей разрешено.

Цикламаты (Е 952) как подслащивающие вещества открыты случайно в 1937 г. М. Сведа при изучении свойств производных аминосульфоновой кислоты. При попадании цикламата на сигарету ученый обнаружил, что она приобрела сладкий вкус. В 1940 г. цикламаты были запатентованы как подслащивающие вещества. Сладость цикламатов в 30 раз выше, чем сахарозы. Граничная концентрация для раствора цикламата составляет 1 %, при более высокой концентрации повышение степени сладости не обнаруживается. Цикламаты стабильны при варке, выпечке, хорошо растворимы в воде. Используются в кондитерской промышленности и при производстве напитков.

Исследования острой и хронической токсичности цикламатов показали, что потенциально токсичны метаболиты цикламатов -- циклогексамины. Они образуются в результате жизнедеятельности бактерий тонкого кишечника, но лишь, после того как кишечная микрофлора претерпевает определенные изменения. Поэтому циклогексамины появляются лишь после более или менее длительного латентного периода. Однако у некоторых людей могут обнаруживаться немедленные изменения. Это стало причиной запрещения цикламатов в качестве пищевых добавок в США, Японии, Великобритании. Тем не менее цикламаты применяются для подслащивания продуктов примерно в 40 странах мира, в том числе в России.

Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил допустимое суточное поступление кальциевой и натриевой солей цикламата на уровне 0-11 мг на 1 кг массы тела. Однако подчеркивается необходимость дальнейших исследований превращения цикламатов в циклагексамины в организме.

Аспартам (Е 951) -- метиловый эфир N-L-L-аспартил- L -фе-нилаланина -- является первым неуглеводным подслащивающим веществом, полученным промышленным способом. Сладость аспартама в 200 раз выше, чем сахарозы.

Высокая температура, например, при выпечке или жарении, приводит к разложению аспартама на составляющие аминокислоты и дикетопиперазин и потере сладости. Подобный процесс происходит также в жидких и кислых продуктах, что несколько ограничивает использование аспартама. Оптимальные условия для аспартама, при которых период его полураспада равен 260 сут, рН -4,2 и температура 25 °С. Увеличение температуры и сроков хранения, изменение рН приводят к распаду аспартама.

Аспартам обладает способностью усиливать естественные вкус и аромат пищевых продуктов, особенно цитрусовых соков и напитков. Он не вызывает кариеса зубов. Являясь аминокислотой, аспартам полностью метаболизируется организмом. Комплексные гигиенические и токсикологические исследования показали безвредность аспартама для организма человека. Допустимое суточное потребление составляет 40 мг на 1 кг массы тела. Аспартам разрешен к применению практически во всех странах мира.

Многие фирмы выпускают аспартам под торговой маркой Nutra sweet ("Нутра Свит"). Он используется как пищевая добавка в более чем 5 тыс. наименованиях продуктов. Практически не содержит калорий, поэтому пригоден для всех, включая больных сахарным диабетом.

Ацесулъфам калия (Е 950) -- представитель гомологического ряда оксатиацинондиоксидов. Белый кристаллический порошок, не гигроскопичен, стабилен при хранении. Водные растворы ацесульфама калия термо- и кислотоустойчивы. Пищевые продукты, подслащенные им, можно подвергать стерилизации. Сладость ацесульфама в 200 раз выше, чем сахарозы.

Ацесульфам калия безвреден для организма человека. Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установлено временное суточное потребление, равное 0-15 мг на 1 кг массы тела. Этот подсластитель производят под торговой маркой Sunett.

Природные подсластители и сахаристые крахмалопродукты

К известным с глубокой древности подслащивающим продуктам относятся мед, соки, солод и плоды растений. Основное сладкое вещество, используемое человеком, -- сахароза.

Мед -- продукт переработки цветочного нектара медоносных цветов пчелами. Мед содержит 75 % моно- и дисахаридов, в том числе около 40% фруктозы, 35% глюкозы и 2% сахарозы, 1,2% органических кислот, 5,5 % крахмала. Из витаминов в нем присутствуют, мг/100 г: витамины С--2, В6 --0,1, фолацин--15 (мкг/100 г), в незначительном количестве -- Вь В2, В6; из микроэлементов, мкг/100 г: железо -- 800, йод -- 2, фтор -- 100. Состав, цвет и аромат меда во многом определяются растениями, с которых был получен нектар пчелами. Мед с глубокой древности использовался и в питании, и в качестве лекарства. Сегодня мед применяется в кондитерской и хлебопекарной промышленности, при изготовлении напитков, непосредственно в пищу.

Лактоза -- дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и галактозы. Используют лактозу в детском питании и для производства специальных кондитерских изделий, в медицине.

Солодовый экстракт -- водная вытяжка из ячменного солода, состоящая из моно- и олигосахаридов (глюкозы, фруктозы, мальтозы, сахарозы и др.), белков, минеральных веществ, ферментов. Содержание сахарозы достигает 5 %. Используется в кондитерской промышленности, при производстве продуктов детского питания.

Сахаристые крахмалопродукты используют в пищевой промышленности для придания продуктам сладкого вкуса. Их получают путем гидролиза крахмала (частичного или полного), иногда с последующей модификацией отдельных компонентов гидролиза. К продуктам частичного гидролиза относят крахмальные патоки (низкоосахаренная, карамельная, высокоосахаренная, мальтозная, глюкозно-мальтозная), а также мальтодекстрины. Продукты полного гидролиза крахмала с возможной их модификацией -- это моногидратная и ангидридная глюкоза, фруктоза, глюкозные, глюкозно-фруктозные сиропы с различным содержанием фруктозы. Все большее распространение получают сахаристые продукты, вырабатываемые непосредственно из зернового сырья без выделения крахмала (зерновые сиропы, сладкие углеводные добавки).

Значительный рост производства сахаристых крахмалопродуктов, особенно глюкозно-фруктозных сиропов, связан с их сладким вкусом, хорошей усвояемостью и экономической выгодой. Следует также помнить, что в пищевых продуктах они одновременно выполняют функции структурообразователей, наполнителей, источников сухих веществ, а многие являются и консервантами.

Смешанные подслащивающие вещества

Заменить сахарозу будет очень трудно, так как ее вкус считается естественно сладким, а все остальные подслащивающие вещества имеют сладость искусственную, неприродную.

Для регулирования вкуса подслащивающих веществ применяют смеси, которые отличаются рядом свойств:

синергизмом действия двух или нескольких применяемых в смеси веществ;

изменением вкуса при добавлении органических и минеральных веществ, обладающих определенными вкусовыми свойствами;

усилением вкуса за счет различных добавок.

Многие смеси подслащивающих веществ готовят с применением сахарина (таблица 4.1). При этом его горечь перекрывается, а сладкий вкус усиливается в отдельных случаях за счет других веществ -- фруктозы, гидролизатов крахмала; лактозы, D-галактозы, глицина, глутаминовой кислоты, солей лимонной кислоты, хлорида натрия и кальция, сульфата магния, цикламатов и т.д.

В качестве так называемых объемных наполнителей применяют соли органических кислот или гидраты.

Высокий коэффициент сладости смесей позволяет применять их при производстве дешевых низкокалорийных диетических продуктов, полностью или частично лишенных легкоусвояемых углеводов.

УСИЛИТЕЛИ ВКУСА И ЗАПАХА

Эти вещества при добавлении в пищевые продукты усиливают их природный вкус, а также восстанавливают, "освежают", "оживляют" эти свойства, ослабленные в процессе хранения продукта или кулинарной обработки. Такими веществами являются производные глутаминовой, гуаниловой, инозиновой кислот, рибонук-леотиды и производные мальтола. Вносят их в продукты питания на стадии технологического процесса или непосредственно в пищу перед ее употреблением.

Искусственные усилители вкуса и запаха

В Российской Федерации разрешены к применению 22 таких соединения

Глутаминовую кислоту (Е 620) и ее соли (Е 621 -- Е 625) добавляют в готовые блюда, кулинарные изделия, концентраты и консервы. Соли глутаминовой кислоты усиливают вкусовое восприятие, влияя стимулирующим образом на окончания вкусовых нервов и вызывая при этом "ощущение удовлетворения". Это свойство получило название глутаминового эффекта. В наибольшей степени глутаматы усиливают горький и соленый вкус, сладкий усиливается в наименьшей степени.

Глутаминовый эффект проявляется также в свежесобранных фруктах и овощах, свежем мясе и ряде других продуктов. Снижение содержания глутаминовой кислоты и ее производных при хранении свежих продуктов, в процессе их переработки, в том числе кулинарного приготовления, сказывается на вкусе и аромате. Дополнительное внесение глутаминовой кислоты и особенно ее натриевой соли частично восстанавливает этот вкус. Оптимальное влияние глутаминовой кислоты и ее солей проявляется в слабо- кислой среде (рН 5 -- 6,5), при дальнейшем снижении рН глутановый эффект исчезает. Производные глутаминовой кислоты оказывают консервирующее действие, замедляя окисление жиров мясных продуктах и маргаринах.

Суточное потребление глутаминовой кислоты и ее солей 1,5 г, максимальный уровень в продуктах питания 10 мг/кг.

В Японии глутамат натрия, известный под маркой "Аджино мото" переводе с японского -- сущность вкуса), успешно применяется для улучшения вкуса и увеличения срока хранения маргарина. В некоторых странах, особенно на Востоке, глутамат натрия вводится в отдельные блюда непосредственно перед едой. Так, в Китае выпускается препарат соевых бобов под торговой маркой Vei Su ("Вей-Шу"), содержащий до 90% чистого глутамата натрия. Глутаминовая кислота как пищевая добавка оказывает положительный эффект при лечении атеросклероза сосудов головного мозга. В продуктах детского питания ее применение недопустимо. В России разрешено применение глутаминовой кислоты и глутамата натрия, в странах Европы помимо этих также разрешено применение глутамата калия и магния.

Гуаниловая кислота (Е 626) и ее соли оказывают значительно более сильное (в 200--250 раз) "вкусовое влияние", чем производные глутаминовой кислоты. К солям относятся 5'-гуанилат натрия двухзамещенный, 5'-гуанилат калия двухзамещенный, 5'-гу-анилат кальция. Наиболее эффективен 5'-гуанилат натрия двухзамещенный. Эти вещества добавляют при производстве консервов, приправ и пряностей. Максимальный уровень в продуктах в пересчете на гуаниловую кислоту 0,5 мг/кг.

Инозиновая кислота (Е 630) и ее соли обладают более сильным вкусовым эффектом, чем соли глутаминовой кислоты. К солям относятся 5'-инозинат натрия двухзамещенный (Е 631), инозинат калия (Е 632), 5'-инозинат кальция (Е 633). Эти вещества усиливают и модифицируют вкус и аромат. Действие солей напоминает эффект экстрактивных веществ продуктов, полученных из животного сырья. Наиболее сильный глутаминовый эффект из производных инозиновой кислоты характерен для 5'-инозината натрия двух-замещенного (приблизительно в 45 -- 50 раз). Максимальный уровень, допустимый в пищевых продуктах, в пересчете на инозино-вую кислоту 0,5 мг/кг.

Способностью усиливать и модифицировать вкус и аромат пищевых продуктов обладают и рибонуклеотиды: 5'-рибонуклеотид кальция (Е 634) и 5'-рибонуклеотид натрия двухзамещенный (Е635).

Эстрагол -- производное анизола -- применяется как вкусовая добавка. Допустимое суточное потребление его не установлено по той причине, что он является канцерогеном для мышей в дозе 500 мг на 1 кг массы тела в сутки. Считают, что при нормальном уровне потребления эстрагола в количестве 1 мг на 1 кг массы тела канцерогенный риск для человека ничтожен.

В качестве вкусового вещества применяется также лимоннокислый натрий, или цитрат натрия (Е 331). Эта добавка используется в дозе 600 мг/кг при производстве плавленых сыров, сгущенного молока и мармелада. Разрешен к применению во многих странах, в том числе в России.

Малътол (Е 636), этилмальтол (Е 637) -- усилители вкуса и аромата, ароматизаторы. Мальтол -- один из первых ароматизаторов, обнаруженных в хлебе. В настоящее время он применяется в хлебопечении, при производстве мучных кондитерских изделий. Мальтол и этилмальтол в большей степени относятся к ароматизаторам, чем к усилителям и модификаторам вкуса.

К классу усилителей вкуса и аромата следует отнести ароматические и душистые вещества, которые применяются в пищевой промышленности и кулинарии для придания продукту специфического аромата. С этой целью используют натуральные экстракты и настои, плодово-ягодные соки (в том числе концентрированные), сиропы, пряности, а также ароматические пищевые эссенции. Существует большое многообразие ароматических веществ, которые можно распределить на три категории:

экстракты из растений и животных;

эфирные масла растительного происхождения;

химические соединения, полученные из природных источников или синтетическим путем.

Особое внимание должно быть уделено чистоте препаратов первой категории. Это требование особенно важно при изготовлении ароматизаторов, которые представляют собой смеси соединений, получаемых экстрагированием и перегонкой. Главную группу экстрактов составляют эфирные масла. Именно на базе натуральных эфирных масел со второй половины XIX в. начала развиваться промышленность синтетических ароматизаторов. Из эфирных и синтетических ароматических масел составляются эссенции и композиции для придания определенного запаха пищевым продуктам. Некоторые эфирные масла, такие, как горчичное, горько-миндальное с примесью продуктов гидролиза -- цианистых соединений, эфирное масло американского цитварника и в меньшей степени полыни, являются даже ядовитыми. Среди синтетических ароматических веществ ядовиты нитробензол (запах горького миндаля), фосген (запах яблок) и др.

В пищевой промышленности применяется около 65 видов эфирных масел.

Содержание и состав ароматобразующих веществ изменяются по мере созревания растений, в ходе ферментативных и тепловых процессов, особенно после разрушения плодов и ягод, при обработке кофе, ферментации чая, созревании сыров, выпечке хлеба т.д. В то же время при хранении на отдельных технологических стадиях происходит частичная потеря аромата и вкуса. Все это приводит к необходимости вносить в пищевые продукты ароматизаторы. Продуктами, в которых наиболее часто используются ароматизаторы, являются кондитерские изделия (в том числе мучные), безалкогольные напитки, мороженое, ликероводочные изделия, сухие кисели, маргарин, сиропы, жевательная резинка, молочные продукты, пудинги, мясо и мясопродукты.

В настоящие время пищевые ароматизаторы подразделяют на натуральные, идентичные натуральным и искусственные (синтетические).

Натуральные ароматизаторы включают только натуральные компоненты, т. е. соединения или их смеси, выделенные из натурального сырья с применением физических или биотехнологических методов.

Ароматизаторы, идентичные натуральным, содержат в своем составе, как минимум, один компонент, идентичный натуральному, но полученный искусственным (синтетическим) путем, и могут содержать также натуральные компоненты.

Искусственные (синтетические) ароматизаторы содержат не меньше одного искусственного компонента (т.е. соединение, не идентифицированное до настоящего времени в сырье растительного или животного происхождения), полученный синтетическим путем.

В России не допускается ароматизация натуральных пищевых продуктов душистыми синтетическими веществами (эссенциями и др.) для усиления естественного аромата, например молока, хлеба, фруктовых соков и сиропов, какао, чая, пряностей и т.п. Не разрешается также введение ароматизаторов в пищевые продукты детского питания, а также в целях фальсификации.

Очевидно, что с точки зрения безопасности необходимо ограничивать употребление синтетических ароматизаторов и расширять производство и применение натуральных соков, настоев и эфирных масел. Ограничение на использование синтетических ароматизаторов должно в первую очередь относиться к пищевым продуктам и напиткам, предназначенным для детей, а также для больных людей, так как именно эти категории населения наиболее чувствительны к действию чужеродных веществ.

Пряности

К вкусовым веществам относятся пряности, обширную группу которых составляют растительные продукты, обладающие вкусовыми и ароматическими свойствами. В прямом смысле слова пряности не являются пищевыми добавками, но их широкое применение в питании народов многих стран вызывает необходимость охарактеризовать эту группу вкусовых веществ.

Основные пряности, применяемые в пищевой промышленности и кулинарии, приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Основные пряности, используемые в пищевой промышленности и кулинарии

Пряности добавляют в пищевые продукты издавна для придания им аромата, остроты вкуса, особых вкусовых ощущений, иногда для корректирования запаха. Использование пряностей не только улучшает органолептические свойства пищи, но и повышает ее усвоение. В качестве пряностей обычно употребляют высушенные, а иногда и размолотые части растений, в которых в наибольшей степени накапливаются вещества, обладающие сильными вкусом и ароматом.

В настоящее время известно более 150 видов пряностей, но наиболее широко в качестве вкусовых веществ применяется около 40. В зависимости от того, какую часть растения используют в пищу, пряности делят на несколько групп:

семенные -- горчица, мускатный орех, кардамон;

плодовые -- анис, бадьян, тмин, кориандр, кардамон, перец, ваниль, укроп, фенхель, перец красный стручковый (стручки);

цветочные -- гвоздика, шафран;

листовые - лавровый лист, донник (цветы и листья), мята перечная;

корковые - корица китайская и цейлонская;

корневые -- имбирь, дягиль, куркума, зеодария, калган, петрушка;

трава -- майоран, душица, укроп, петрушка, полынь, эстрагон.

Горчица -- одна из самых распространенных и популярных приправ. Основой для приготовления столовой горчицы служит порошок, изготовляемый из семян растения различных видов горчицы (белой, черной и сарептской). Важнейшие компоненты столовой горчицы -- гликозиды синигрин и синальбин. Под действием фермента мирозингликозидазы из них образуется аллиловое масло (0,3--1,02%), которое имеет горькие специфические вкус и запах.

Хрен -- многолетнее растение. Острый вкус его корня также обусловлен наличием аллилового масла. Кроме того, хрен богат витамином С, белками и углеводами.

Перец черный, душистый, красный в виде зерен или молотый широко используется в пищевой промышленности. Его острые характерные вкус и запах обусловлены содержанием эфирного масла (2,1 --4 %) и алкалоида пиперина (до 7,5 % и более).

Лавровый лист представляет собой высушенные листья благородного лавра. Специфический аромат лавровому листу придает эфирное масло (2 -- 3%), главным компонентом которого является цинеол.

Киндза (кишнец, кинза) представляет собой свежую молодую зелень растения кориандра, которую используют в производстве соусов. Пряный запах киндзы обусловлен эфирными маслами (0,2 -- 2%).

Укроп -- растение семейства зонтичных, специфический аромат которого обусловлен присутствием эфирного масла (2,5-- 5,0 %), содержащего лимонен, карвон, аниоль, фелландрен и тер-минен. Используется для приправ и при консервировании.

Чабер -- душистое травянистое растение, содержащее эфирное масло. Используется в кулинарии и при засолке огурцов.

Базилик -- однолетняя пряная трава с приятными кисловатыми запахом и вкусом. Листья базилика или в смеси с другими пряно-вкусовыми растениями служат приправой к мясным блюдам и консервам.

Майоран -- многолетнее или однолетнее растение, вся надземная часть которого используется как приправа к салатам, супам, рыбным, мясным и овощным блюдам.

Эстрагон (тархун) -- травянистое растение, один из видов по-:ыни. Характерный аромат придают ароматические масла. Эстрагон используется для приготовления маринадов, солений, салатов, в производстве безалкогольных напитков, сиропов, ликероводочных изделий.

Анис -- плоды растения семейства зонтичных одноименного названия. Они обладают сладковатым вкусом и своеобразным ароматом, обусловленным содержанием в них до 5 % эфирного масла, в основном анетола. Анис широко применяется в кулинарии и кондитерском производстве.

Бадьян, звездчатый анис -- плоды вечнозеленого тропического дерева из семейства магнолиевых. Бадьян имеет сладковатый вкус и запах, подобный анису. Содержание эфирных масел в плодах составляет 1,6 -- 1,8 %. Применяется бадьян в хлебопекарном и кондитерском производстве.

Кардамон -- плоды пряного травянистого тропического растения семейства имбирных. Благодаря содержанию эфирных масел (3 -- 4%) кардамон имеет сильный пряный аромат, который определяет его применение в кондитерской промышленности. Главными компонентами эфирных масел являются цинеол, лимонен и терпинеол.

Тмин -- плоды растения семейства зонтичных. Вкус и аромат плодов тмина обусловлены эфирным маслом (3 -- 6,5 %). Тмин используется главным образом в хлебопечении, а также в производстве маринадов и соусов.

Имбирь -- высушенный и очищенный корень многолетнего тропического камышеобразного растения семейства имбирных. Сильный пряный запах и жгучий вкус имбиря обусловлены наличием в корневище эфирного масла (1--3%) и гликозида гингерола (0,5 -- 1,0 %). Используется имбирь для ароматизации овощных маринадов, сдобных мучных изделий, некоторых блюд восточной кухни.

Орех мускатный содержит более 3 % эфирного масла, придающего ему сильный аромат и жгуче-пряный вкус. Используется в ликероводочном производстве и кондитерской промышленности. На мировом рынке ценятся два сорта мускатного ореха -- пенагский и банданский.

Ваниль -- специально обработанные стручки тропической орхидеи и некоторых других растений. Содержание ванилина в ванили колеблется от 1,6 до 2,9 %. Используется в кондитерском и хлебопекарном производствах.

Мята -- листья этого растения используют главным образом для ароматизации пищевых продуктов, напитков, некоторых кондитерских изделий, жевательной резинки и в кулинарии. В свежем виде мяту применяют как приправу. Вкус и аромат мяты обусловлены содержащимся в ней в количестве до 3 % эфирным маслом -- ментолом.

Гвоздика -- высушенные нераскрывшиеся цветочные почки дерева семейства миртовых, родиной которой являются Молуккские острова. Гвоздика обладает жгучим вкусом и ярко выраженным ароматом. В ней содержится 15 -- 21 % эфирных масел, из них 95 % составляет эвгенол. Используют гвоздику при изготовлении различных консервов, маринадов и т.д.

Корица -- кора нескольких видов деревьев семейства лавровых. Аромат этой пряности придает коричный альдегид. Общее содержание эфирных масел достигает 0,5-- 1 %, из них 75 % приходится на долю коричного альдегида. Применяют корицу в хлебопечении, в производстве кондитерских и рыбных изделий, напитков.

В последние годы значительное распространение получили смеси и экстракты пряностей.

Смеси и экстракты пряностей

С переходом на крупномасштабное производство, расширением ассортимента продуктов питания произошли значительные изменения в производстве пряностей. Традиционная технология использования в пищу молотых пряностей и трав уступает место новым подходам и решениям. Это связано с необходимостью точной количественной дозировки вносимых пряностей, стабильностью их вкуса и аромата вне зависимости от географического места происхождения, времени года, изменения качества при хранении (наличие ненужных тканей и волокон, высокая степень механического и микробиологического загрязнения, сенной запах и др.). Следует также отметить, что отдельные пряности обладают фармакологической активностью, что широко используется в медицине.

Смеси пряностей -- это различные их комбинации, предназначенные для консервирования, использования в виде приправ. Состав их может сильно изменяться в зависимости от вида пищевых продуктов.

Экстракты пряностей, т. е. спиртовые или масляные растворы эфирных масел, применяют в общественном питании, кулинарии, для приготовления соусов и т.д.

В целях ароматизации сигаретного табака и создания специфических для каждого сорта сигарет вкуса и аромата используют как специальные рецептуры табачных изделий, включающие табак из разных стран мира (турецкий, калифорнийский, кубинский, моршанский и т.д.), так и специальные ароматизаторы и соусы, состоящие порой из нескольких десятков веществ. Многие из применяемых ароматизаторов сигаретного табака довольно сложны по составу и имеют условное коммерческое название. Например, ароматизатор М-1 используется для сигаретного табака в концентрации до 24,0 г/кг, ароматизатор М-2 -- в концентрации 23,5 г/кг, ароматизатор Ф-1 -- в концентрации 28,9 г/кг, ароматизатор Ф-2 -- в концентрации 24,4 г/кг и т.д.

Следует отметить, что табак бывает ароматичным, который отличается приятым запахом, и скелетным, без ярко выраженного аромата. В нашей стране обычно используют ароматичные сорта, а Западе -- скелетные, которые подвергаются ароматизации. Впрочем, каждая фирма, как правило, для производства подбирает и перемешивает разные сорта табака.

Коптильные препараты

Копчение является не только методом консервирования мяса, рыбы и других продуктов, но и способствует повышению вкусовых и ароматических свойств пищевых продуктов. В состав дыма входит ряд веществ, оказывающих бактерицидное действие (метиловый спирт, формальдегид, фурфурол), многие органические кислоты (уксусная, пропионовая, масляная, валериановая, мушиная), ацетон и кетоны, фенолы и их метиловые эфиры и другие соединения.

Важной частью продуктов горения, входящих в состав дыма, являются смолы, которые, возможно, оказывают неблагоприятные действие на организм, в частности канцерогенное. В этой связи изыскиваются способы копчения, которые исключали бы канцерогенную опасность продуктов.

В качестве средств, заменяющих дымовое копчение, используются различные коптильные препараты. Они подразделяются на препараты, наносимые на поверхность обрабатываемого продукта, и препараты, вводимые непосредственно в него. В таблице 4.4 приведены основные коптильные препараты, используемые в нашей стране и их предельно допустимое содержание (ПДС) в пищевых продуктах.

Таблица 4.4 - Коптильные препараты, используемые в производстве пищевых продуктов в Российской Федерации

Коптильные жидкости представляют собой определенным образом очищенные продукты пиролиза древесины. Они свободны от 3,4-бенз(а)пирена. Продукция, приготовленная с использованием коптильных жидкостей, достаточно хорошо исследована с токсикологических позиций.

5. КИСЛОТЫ

Пищевые кислоты как органические, так и неорганические часто используют при производстве разных пищевых продуктов для подкисления (Таблица 5.1).

Наиболее широко пищевые кислоты применяют в кондитерской промышленности, а также при производстве безалкогольных напитков. Разрешенные для пищевых целей кислоты безвредны для организма, в связи с чем применение большинства из них не лимитируется, а допустимые количества предусмотрены стандартами на пищевые продукты.

Следует отметить, что органические кислоты, применяемые для пищевых целей, оказывают сравнительно малое токсическое действие.

С гигиенической точки зрения особого внимания заслуживают не сами пищевые кислоты, а примеси к ним, получаемые в процессе производства кислот. В этом отношении установлены строгие требования о запрете или всемерном их ограничении.

По данным Объединенного комитета экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам допустимые суточные дозы лимонной, фосфорной и виннокаменной кислот составляют 0 --60, 0 --5 и 0 -- 6 мг на 1 кг массы тела человека.

Таблица 5.1 - Подкисляющие вещества для пищевых продуктов

Лимонная кислота -- наиболее мягкая по сравнению с другими пищевыми кислотами по вкусу. Обладает приятным кислым вкусом, благодаря чему находит широкое применение в пищевой промышленности. В наибольшей степени лимонная кислота используется в кондитерской промышленности, в производстве плавленых сыров, майонеза, маргарина, безалкогольных напитков, а также некоторых видов рыбных консервов. Безусловно допустимые суточные дозы лимонной кислоты намного больше того количества, которое применяется для добавления в пищевые продукты в целях их подкисления.

Максимально допустимый уровень содержания лимонной кислоты в какао, шоколаде составляет 0,5 %, соках фруктовых -- 3 г/л, напитках безалкогольных (на основе соков) -- 5 г/л, джемах, мармеладах, кремах -- сколько требуется по технологии.

Винная, или виннокаменная, кислота используется в кондитерской промышленности и при производстве безалкогольных напитков. Количество ее не лимитируется. Винная кислота содержится во многих фруктах в свободном виде, а также в виде калиевой, кальциевой или магниевой соли. Получают винную кислоту из отходов виноделия, главным образом из остаточных винных дрожжей и винного камня, который накапливается на внутренней поверхности бочек в процессе выдержки вина. Содержание винной кислоты в остаточных винных дрожжах составляет 20 -- 30 %, винном камне -- от 40 до 70 %.

Винная кислота не обладает сколько-нибудь существенным раздражающим действием на слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта. Преимущество этой кислоты, как и лимонной, - возможность получения и использования в кристаллическом виде.

Адипиновая кислота обладает приятным кислым вкусом и используется в пищевой промышленности вместо лимонной или виннокаменной. Однако эта кислота слабо растворима в воде при сравнительно низкой температуре (30 -- 40 °С) и имеет менее выраженный кислый вкус, чем лимонная. Ввиду этого адипиновая кислота применяется реже, чем лимонная или виннокаменная. По своему действию на организм адипиновая кислота безвредна. Получают ее из фенола.

Яблочная кислота менее кислая, чем лимонная и виннокаменная, поэтому ее добавляют на 20 --30 % больше. Яблочная кислота используется в кондитерском производстве и при изготовлении безалкогольных напитков. Использование чистой синтетической яблочной кислоты допускается в количестве не более 12%, a получают ее синтетически из малеиновой кислоты, которую, в свою очередь, получают из фенола.

Величина допустимого суточного потребления для мононатриевой соли L-яблочной кислоты не установлена.

Фумаровая кислота обладает токсичностью (в высоких дозах вызывает повреждение яичек), в связи с чем допустимое суточное потребление ее установлено на уровне 6 мг на 1 кг массы тела.

Триоксиглутаровая кислота плохо растворяется в воде, что ограничивает ее применение в пищевой промышленности. Этой кислотой подкисляют начинки для карамели.

Молочная кислота -- продукт молочнокислого брожения Сахаров. Для пищевых целей допускается только специально обработанный чистый продукт. Молочная кислота не раздражает слизистых оболочек и широко применятся для пищевых целей. Стандартом предусматривается производство двух вариантов молочной кислоты: средней концентрации (молочной кислоты не менее 40 % и ангидридов не более 4,51 %) и повышенной (молочной кислоты не менее 70 % и ангидридов не более 15 %). Применяется молочная кислота в производстве безалкогольных напитков и частично в кондитерских изделиях.

Молочная кислота, получаемая в жидком виде (50 -- 60%-ной концентрации), при добавлении в карамельную массу разжижает ее и делает менее стойкой. Более того, молочная кислота при высокой температуре частично разлагается, что делает ее применение для подкисления карамели малопригодной. В основном молочная кислота применяется для подкисления кислосливочного масла в количестве до 600 мг/кг, при производстве безалкогольных напитков и некоторых сортов пива.

В некоторых пищевых продуктах содержание молочной кислоты довольно велико. Так, в квашеной капусте оно составляет 0,7 -- 2,0 %, соленых огурцах -- от 0,6 до 1,2, ржаном хлебе -- до 1,08, простокваше -- от 0,68 до 1,08, кефире -- от 0,54 до 0,65, сметане -- от 0,54 до 1,08%.

Применение молочной кислоты как пищевой добавки требует ограничения в силу того, что она, как и яблочная, может встречаться в D- и L-форме. В то же время известно, что у детей до 6-месячного возраста ферментные системы, обеспечивающие превращение D-формы в L-форму, несовершенны. Поэтому использование D-молочной кислоты в питании детей раннего возраста недопустимо. Должно быть ограничено ее применение и для питания взрослых.