3.6.2. Минеральные элементы

Минеральные элементы делятся на макро- и микроэлементы и входят в состав всех пищевых продуктов в небольшом количестве (0,50,7% съедобной части).

В органах человека можно обнаружить почти все химические элементы. К макроэлементам относятся углерод, кислород, водород, азот, кальций, фосфор, калий, сера, натрий, хлор, магний. Углерод, кислород, водород и азот являются макроэлементами-органогенами и входят в состав основных пищевых веществ (белков, жиров, углеводов). Вместе с водой они составляют около 96% массы тела человека; остальные из вышеперечисленных макроэлементов в среднем составляют 4%.

К микроэлементам относятся железо, цинк, медь, йод, фтор, кобальт, ванадий, молибден, олово, кремний и другие элементы, содержащиеся в количестве менее 0,01%.

Попадая в организм человека в большом количестве, некоторые минеральные элементы могут проявлять токсические свойства, поэтому содержание их в пищевых продуктах регламентируется медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества (см. разд. 5.2.2). Минеральный состав организма человека приведен в табл. 4 [2, 11, 23].

Минеральные элементы играют важную роль в различных обменных процессах растительной, животной клеток и тканей, а также организма человека. Они участвуют в построении костной ткани, выполняют пластическую, каталитические и другие регуляторные функции.

Макро- и микроэлементы являются составной частью многих ферментов и метаболитов; участвуют в различных процессах обмена между клетками и межклеточной жидкостью; регулируют водно-солевой и кислотно-щелочной обмен; используются при образовании буферных систем, среди которых важную роль играют бикарбонатная и фосфатная системы.

Многие минеральные элементы участвуют в поддержании осмотического давления и электролитического равновесия внутри и вне клетки.

Важное значение имеют минеральные элементы в образовании и формировании белков. Общеизвестна их роль в деятельности эндокринных желез (например, йода для щитовидной железы), и в различных ферментативных процессах.

Таблица 4

Минеральный состав организма человека

Макроэлементы

Микроэлементы, мкг/100г

Недостаточное поступление минеральных элементов в организм может быть связано с нарушением питания, а также с наличием в пище веществ, препятствующих утилизации минеральных составляющих пищи, в первую очередь кальция, железа, цинка и меди. К таким веществам относятся различные природные компоненты, образующие с этими элементами труднорастворимые комплексные соединения.

Например, фитин и клетчатка прочно связывают цинк, препятствуя его всасыванию в кишечнике. Фитин (гексафосфорный эфир инозита) содержится в значительном количестве в бобовых и некоторых овощах.

Щавелевая кислота с ионами Са²⁺  образует нерастворимые в во-де соли. Продукты, богатые щавелевой кислотой, способны резко уменьшить усвояемость кальция в организме и вызвать тяжелые отравления. Наиболее богатыми источниками щавелевой кислоты (от 0,3 до 1%) являются щавель, ревень, красная свекла, чай, бобы, какао. В большинстве фруктов щавелевой кислоты содержится мало.

При переработке пищевого сырья и производстве продуктов питания происходит, как правило, уменьшение содержания минеральных веществ. Например, при очистке картофеля и овощей теряется от 10 до 30% минеральных веществ; при тепловой обработке растительных продуктов (варке, жарке, тушении)  от 5 до 30%. В мясных и рыбных продуктах теряется кальций и фосфор при отделении мякоти от кости. При тепловой обработке мяса потери минеральных веществ составляют 550%. Из костей в бульон при варке выделяется до 20% кальция. При использовании металлосодержащих оборудования и тары в продукте может увеличиться количество железа, свинца, кадмия, олова.

Более подробно значение отдельных минеральных элементов в питании человека изложено в источниках [2, 10, 13, 14].

4. Пищевые добавки

Пищевые добавки  это вещества, используемые для получения продуктов специализированного назначения (диетических, лечебных и др.), усовершенствования технологий, сохранения требуемых или придания новых свойств, повышения стабильности и улучшения органолептических показателей пищевых продуктов.

4.1. Пищевые красители

Для придания пищевым продуктам и полуфабрикатам различной приятной окраски используются пищевые красители.

Пищевые красители делятся на три группы в зависимости от их происхождения:

 натуральные красители растительного и животного происхождения;

 синтетические органические красители;

 минеральные красители.

Ниже (табл. 6) приведены основные натуральные и синтетические красители, применяемые в странах Европы и России.

Натуральные красители. К ним относятся каротиноиды, флавоноиды, хлорофиллы, алканнин, сахарный коллер (карамель) и другие. Натуральные красители делятся на жиро- и водорастворимые.

Натуральные жирорастворимые красители растительного происхождения широко применяются при окрашивании масла, маргарина, различного рода жировых наполнителей, напитков и сыра. Наиболее распространенными красителями из этой группы являются каротиноиды  полиненасыщенные соединения желтого, красного и оранжевого цвета. Они устойчивы к изменению рН и к веществам, обладающим восстановительными свойствами, но легко окисляются. Для окрас- ки пищевых продуктов применяются , , -каротины из моркови; сапеантин и сапсорубин  из сладкого перца; биксин и норбиксин  из семян орлеанского дерева. Наибольшее значение имеет безвредный -каротин, заменивший во многих странах получаемые из смолы красители, предназначенные для окраски жиров от желтого до красного цвета. Он находит применение не только как краситель, но и как источник биологически активного провитамина А.

К натуральным безвредным жирорастворимым красителям относится алканнин  краситель из корня растения Alkanna tinсtoria, представляющий собой производное 1,4-нафтохинона. Придает продуктам красно-бордовую окраску, отличается низкой стабильностью. Для окраски жиров этот краситель не нашел широкого применения, так как придает не свойственный им красноватый оттенок.

К натуральным водорастворимым красителям относятся некоторые фенольные соединения (антоцианы, флавоны, флавонолы, ксантоны), хлорофиллы, сахарный коллер и др.

Таблица 6

Основные натуральные и синтетические пищевые красители

В пищевой промышленности применяются пищевые добавки природного происхождения и получаемые искусственным путем.

В соответствии с технологическим предназначением пищевые добавки делятся на следующие группы:

 группа А  пищевые добавки, обеспечивающие необходимый внешний вид и органолептические свойства продукта, включающие в себя: пищевые красители, улучшители консистенции, ароматизаторы, вкусовые вещества;

 группа Б  пищевые добавки, предотвращающие микробиальную (консерванты) или окислительную (антиоксиданты) порчу продуктов;

 группа В  пищевые добавки, необходимые в технологическом процессе производства пищевых продуктов; ускорители технологического процесса; фиксаторы миоглобина; технологические пищевые добавки: разрыхлители теста, желеобразователи, пенообразователи, отбеливатели и др.

 группа Г  улучшители качества пищевых продуктов.

В настоящее время выделяют 23 функциональных класса пищевых добавок в соответствии с их технологическими функциями [26].

Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они при длительном использовании не угрожают здоровью человека. Пищевые добавки по остроте, частоте и тяжести возможных заболеваний относят к разряду веществ минимального риска. Решающую роль играет доза (количество вещества, поступающего в организм в сутки), длительность потребления, режим, пути его поступления в организм и т.п.

С целью гигиенической регламентациии экспериментально обосновывают предельно допустимые концентрации (ПДК), т.е. концентрации, которые не вызывают при ежедневном воздействии на организм в течение сколь угодно длительного времени отклонений в здоровье. При установлении величины ПДК учитывается очень большое число факторов. Исследования проводятся специальными организациями и регламентируются определенными правилами [8, 12, 26].

Все компоненты, в том числе пищевые добавки, применяемые в области Codex Alimentarius, имеют в международной цифровой системе INS свой номер, который делает идентификацию вещества точной и позволяет их выделить в продуктах питания. INS-номера применяются вместе с названием класса, к которому относится это вещество. Классы означают: антиокислители (Ан), регуляторы влажности (Вл), газ для упаковки продуктов (Га), диспергирующие, размельчающие вещества (Ди), желеобразующие (Же), загустители (За), консерванты (Ко), красители (Кр), средства для обработки муки (Му), подсластители (Сл), эмульгаторы (Эм) и др.

Система INS-номеров разработана на основе цифровой системы классификации пищевых добавок, принятой в странах Европы, для краткости называемой системой Е-нумерации. Идентичность пищевых добавок, требования к их чистоте, достоверность их проверки на безвредность, защищаются путем присвоения специального Е-номера и трехзначного числа. Например, пищевые красители: Е-100  куркумины, Е-140  хлорофилл, Е-132  индигокармин; химические консерванты: Е-220  диоксид серы, Е-234  низин и др. [26].

А н т о ц и а н ы  голубые, красно-фиолетовые и красные красители, содержащиеся во фруктах, овощах, а также во многих цветах. По химическим свойствам эти красители относятся к группе флавоновых соединений. Антоцианы чувствительны к изменениям рН среды, воздействию температуры и света, особенно в присутствии ионов металлов. Поэтому они находят ограниченное применение; чаще используются соки из интенсивно окрашенных плодов (черники, ежевики, вишни, аронии, ирги).

Ф л а в о н ы, ф л а в о н о л ы, к с а н т о н ы  желтые или оранжево-желтые красители, находящиеся в виде гликозидов в клеточном соке различных цветов, листьев и некоторых фруктов. Растворимы в воде; в качестве красящих веществ для пищевых продуктов используются мало. Широко применяется энокраситель, который получают из выжимок красных сортов винограда и ягод бузины в виде жидкости интенсивно красного цвета. В ее состав входит смесь соединений, в том числе антоцианов и катехинов. Окраска продуктов энокрасителем зависит от рН среды. В нейтральных и слабощелочных средах энокраситель придает продукту синий оттенок, в кислых  красный. Поэтому энокраситель в кондитерской промышленности используют совместно с органическими кислотами для создания необходимого рН Среды.

В последнее время в качестве желтых, розово-красных красителей начали использовать пигменты, содержащиеся в соке кизила, красной и черной смородины, клюквы, брусники, аронии, в состав которых входят антоцианы; пигменты чая, содержащие антоцианы и катехины; красный краситель бетаин, выделенный из свеклы.

Х л о р о ф и л л ы  красители зеленого цвета, очень неустойчивы, превращаются в феофитины грязно-желтого цвета, поэтому применение их ограничено. В качестве красителей чаще используются интенсивно-зеленые хлорофиллиновые и хлорофиллоподобные комплексы, содержащие вместо магния медь.  

С а х а р н ы й к о л л е р (карамель)  темно-коричневый продукт термического разложения различных видов сахара. Темно-коричневая стекловидная масса имеет своеобразный вкус, растворяется в воде, образуя после фильтрации темно-коричневую приятно пахнущую и вкусную сиропообразную жидкость. Применяется для окраски пива, ликеров, водки, уксуса, всевозможных напитков, кондитерских изделий и сладостей, супов и соусов. Сахарный коллер не является универсальным красителем, так как имеет различную растворимость в воде и в спирте. Канцерогенное действие не установлено.

К а р м и н  натуральный краситель красного цвета, производное антрахинона, красящим веществом которого является карминовая кислота. Кармин получают из кошенили  насекомого, обитающего на кактусах в Африке и Южной Америке.

К у р к у м и н  желтый природный краситель, получаемый из многолетних травянистых растений семейства имбирных  Curcuma larga, культивируемых в Китае и на Зондских островах.

Ш а ф р а н получают из цветков ирисового растения Crocus sativatus L. Шафран представляет собой цветочное рыльце в виде желто-оранжевых нитей. Используют в кондитерской, хлебопекарной и ликероводочной промышленности как красящее вещество, придающее продуктам приятный желтый цвет. Шафран может быть использован также в качестве ароматизатора. Данные о токсичности шафрана отсутствуют.

К а р о о к с и н  краситель из крови убойных животных. Используется для подкрашивания колбасных изделий (1,52,0% к массе фарша).

В настоящее время нет возможности использовать только естественные красители с соответствующими свойствами, промышленность вынуждена применять искусственные органические красители.

Синтетические красители. Синтетические органические красители по сравнению с натуральными имеют некоторые преимущества:

 обладают более сильной окрашивающей способностью и дают блестящую поверхность;

 устойчивы к изменению рН среды, действию кислот, тепла и света, окислителей, влиянию ферментов и некоторых химических кон- сервантов;

 в присутствии металлов их цвет мало изменяется;

 легче поддаются дозировке, образуется равномерный и неизменный цветовой тон;

 в большинстве случаев значительно дешевле, чем натуральные красители.

Синтетические красители в зависимости от их химической структуры делятся на следующие группы:

 азо, диазо- и полиазокрасители;

 дифенилметановые, трифенилметановые, пиразолоновые;

 нитрокрасители;