индигокрасители, ксантеновые, антрахиноновые, хинолиновые.
По растворимости делятся на водо-, жиро- и спирторастворимые. В зависимости от реакции они подразделяются на кислые, основные и нейтральные красители.
Красители, разрешенные для пищевых продуктов, относятся в большинстве случаев к кислотным красителям. Характерным для них является наличие одной или нескольких групп: НSO3, OH, COOH. Это водорастворимые красители. Особенно хорошо растворяются натриевые и калиевые соли. В спирте и жирах они, как правило, совсем не растворяются или растворяются в небольшой степени. К кислотным красителям относится большинство азокрасителей, некоторые дифенилметановые и трифенилметановые красители, нитрокрасители.
Основные красители характеризуются наличием одной или нескольких свободных или замещенных аминогрупп [NH2 , NHCH3, N(CH3)2] и отсутствием кислотных групп. Эти красители плохо растворяются в воде, но хорошо в спирте, жирах и органических растворителях. К ним относится большинство дифенилметановых и трифенилметановых красителей, а также некоторые азокрасители.
Нейтральные красители не имеют характерных функциональных групп. Большинство из них не растворяется в воде, но хорошо в жирах и спирте. Их применяют для окрашивания жиров или водно-жировых эмульсий.
Для каждого красителя характерны два вида групп:
хромоформные группы ( азо-нитрогруппы);
ауксохромные группы (гидрокси- сульфокарбокси- и аминогруппы).
Наличие групп характеризует устойчивость красителей к свету, теплу, кислотам, щелочам и другим веществам, что имеет важное технологическое и токсикологическое значение. Иногда применяются многокомпонентные красители, получаемые путем смешивания основных красителей.
К синтетическим пищевым красителям, а также к сырью, используемому для их производства, предъявляются определенные требования. Так, сырье и пищевые красители не должны содержать солей хромовой кислоты, ртути, селена, свободных ароматических аминов, высших ароматических углеводородов, а также существенного количества физиологически бесполезных и других вредных веществ. Красители могут содержать на один килограмм сухого вещества не более 5 мг мышьяка, 200 мг сурьмы, бария, свинца, хрома, кадмия, меди, галлия, цинка (все в пересчете на каждый элемент) и 200 мг цианистых соединений и нитритов (в пересчете на кислоту).
Концентрация синтетических красителей не должна превышать 0,01% (в пересчете на чистый краситель по отношению к массе пищевых продуктов).
При контакте красителей с металлами (Fe, Sn, Zn, Pb, Al) может произойти изменение цвета. Поэтому все металлические части ем- костей и трубопроводов должны быть заменены инертным материалом (фарфором, стеклом, деревом, нержавеющей сталью).
Поступающие в продажу пищевые красители, как правило, разбавлены наполнителями. Растворители и наполнители также должны быть безвредны для здоровья человека. Чаще всего для этих целей применяют поваренную соль, глюкозу, сульфат натрия, сахарозу, соду, крахмал, глицерин, этиловый спирт, воду и пчелиный воск.
Минеральные красители. Неорганические соединения в качестве пищевых красителей применяются для поверхностной окраски драже и кондитерских изделий. Карбонат кальция, сульфат кальция и двуокись титана используются как белый пигмент, окись и гидроокись железа как красный, желтый или черный пигменты, алюминий как серебряный пигмент; могут использоваться также серебро и золото, которые в России запрещены. В применяемых концентрациях они безвредны в гигиеническом и токсикологическом отношении.
О т б е л и в а ю щ и е с р е д с т в а. Влияние на цвет пищевого продукта может оказывать не только добавление красителей. Существуют добавки, реагирующие с определенными составными частями пищевых продуктов и образующие с ними окрашенные соединения. Некоторые добавки, например отбеливатели, предотвращают разрушение натуральных красителей, а другие разрушают нежелательные красители, возникающие в пищевых продуктах под воздействием кислорода воздуха, температуры, света и т.п., или предотвращают их возникновение. Иногда эти добавки оказывают консервирующее действие.
Для стабилизации цвета и консервирующего эффекта применяются диоксид серы и его соединения: водные растворы сернистой кислоты и ее соли; бисульфит натрия, бисульфит кальция, пиросульфит натрия или калия, а также метабисульфит калия. Перечисленные соединения замедляют ферментативное потемнение свежих фруктов, овощей и картофеля, сухих белковосодержащих продуктов, возникающее в результате реакции Майяра.
Диоксид серы используется для отбеливания овощных консервов, рыбопродуктов, крабов, лесных орехов и грибов. Не установлено канцерогенное действие разрешенных в качестве добавок сернистых соединений, однако сернистая кислота необратимо разрушает тиамин (витамин В1) и дисульфидные связи в белках. Поэтому установлены предельно допустимые концентрации для указанных соединений [26]. Обработка мясных продуктов SO2 запрещена, так как таким образом можно придать свежий вид испорченным продуктам и узаконить их фальсификацию.
Н и т р а ты и н и т р и т ы. Нитрит и нитрат калия или натрия применяются как добавки при посоле мяса и мясных продуктов для сохранения красного цвета. При посоле красный мясной краситель миоглобин, превращающийся при кипячении в серо-коричневый метмиоглобин, реагирует с нитритами, образуя красный нитрозомиоглобин. Это соединение, придающее мясным изделиям типичный красный цвет соленого мяса, не изменяется при кипячении и более устойчиво, чем миоглобин, к воздействию кислорода воздуха. Однако нитрозомиоглобин может превращаться в нитрозомиохромоген, придающий соленым мясным изделиям коричневый или зеленоватый оттенок. Добавка нитратов приводит также к образованию нитрозомио-глобина, но предварительно нитраты должны быть восстановлены в нитриты под действием микроорганизмов, содержащих фермент нитрит-редуктазу. Чтобы создать необходимую для их жизнедеятельности благоприятную среду, в рассол добавляется нитрат сахарозы.
Наряду со стабилизацией окраски нитраты и нитриты совместно с поваренной солью оказывают консервирующее действие. Они применяются в виде посолочных смесей, состоящих из поваренной соли и небольшого количества нитратов и нитритов. Используются различные посолочные смеси: нитритная посолочная смесь содержит 0,50,6% нитрита натрия или калия; смесь, содержащая 0,50,6% нитрита и 0,91,0% нитрата натрия, и другие. Нитраты и нитриты рекомендуется применять как средство, предупреждающее развитие CL.botulinum.
Токсичность нитратов обусловлена главным образом превращением их в нитриты. Восстановление нитратов в нитриты в результате микробиологических процессов может происходить не только в пищевых продуктах, но и в пищеварительном тракте. Кроме того, нитраты могут восстанавливаться и чисто химическим путем (например, в результате их реакции с оловом консервной банки, в которой находится продукт).
Нитриты с вторичными аминами образуют канцерогенные вещества натрозамины, а также способствуют разрушению каротина.
Нитриты в количестве около 500 мг на один килограмм продукта могут вызвать у человека метгемоглобинемию. Поэтому экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам строго регламентирует применение нитратов и нитритов в качестве пищевых добавок.
Приемлемое суточное поступление (ПСП) в организм человека нитритов натрия или калия не должно превышать 0,2 мг, а нитратов натрия или калия 5 и 10 мг на один килограмм массы тела.
Токсикологическая оценка. Большинство синтетических красителей токсично, поэтому установлены предельно допустимые концентрации их в пищевых продуктах, обеспечивающие безвредность для здоровья человека. Проблема токсичности синтетических красителей заключается в их кумулятивном действии, а также во взаимодействии красителей и компонентов химического состава продукта. Образуются комплексы красителей с аминокислотами (цистеином и глютатионом), пептидами. Синтетические красители влияют на активность ферментов (пепсина, трипсина, липазы и др.). Наиболее токсичны кислотные красители, менее основные, нитрокрасители снижают количество эритроцитов и гемоглобина в крови.
В каждой стране имеется соответствующая нормативная документация, в которой перечислены как красители, разрешенные для окраски пищевых продуктов, так и пищевые продукты, к которым разрешена добавка красителя.
Синтетические красители, предназначенные для особых целей, могут быть применены только для окрашивания поверхности определенных продуктов. Например, метилвиолет применяется, в основном, для клеймения мяса и мясных изделий, яиц, а также для поверхностной окраски засахаренных фруктов и корки сыров.
Основные продукты питания не подлежат окраске. Натуральными органическими красителями могут быть окрашены следующие продукты: маргарин и сливочное масло каротином; маргарин, сыр и сырная корка аннато; пиво, вино, шампанское и подобные напитки, коньяк, сироп и уксус сахарным коллером.
Натуральными или синтетическими органическими красителями допускается окрашивать без указания на этикетке следующие пищевые продукты: рыбу ломтиками и кусочками для консервов в масле "под лососевые", сухие пудинги, супы и соусы, сладкие блюда, стерилизованные консервы из земляники, вишни и сливы, варенья и мармелады, некоторые газированные безалкогольные напитки и порошки для шипучих напитков, ликероводочные изделия, искусственный мед, конфеты, начинки для конфет, мороженое, жиросодержащие наполнители, засахаренные или посыпанные сахаром фрукты и нарезанные фрукты, за исключением лимонов и апельсинов.
Добавка сахарного коллера не требует дополнительного отражения на этикетке. Запрещена окраска продуктов даже сахарным коллером в коричневый цвет, имитирующая содержание в них какао, шоколада или кофе, так же как и окраска в желтый цвет, засахаренных или посыпанных сахаром фруктов и нарезанных фруктов. Разрешена окраска в темно-коричневый цвет сахарным коллером кофейного драже, мороженого и некоторых сортов конфет.
Для придания продуктам желаемой консистенции, ее улучшения и стабилизации применяются загустители, желе- и студнеобразователи, эмульгаторы и стабилизаторы.
Консистенцию продуктов изменяют также умягчители, пенообразователи, пеногасители и другие поверхностно-активные вещества.
Большинство этих веществ натурального происхождения; как правило, они являются естественными компонентами пищевых продуктов.
Принцип и механизм действия добавок основан на изменении коллоидных систем пищевого продукта.
В химическом отношении вещества, влияющие на консистенцию пищевых продуктов, как правило, инертны, и поэтому на изучение их токсичности обращали меньше внимания, чем на другие пищевые добавки (например, красители). Однако токсикологическая оценка многих перечисленных выше добавок все же проводится, так как их добавляют к пищевым продуктам в значительно большем количестве, чем другие. Установлено, что относительно высокие концентрации добавок, изменяющих консистенцию, влияют на процессы пищеварения, могут изменять характер всасывания как пищевых веществ, так и посторонних примесей. Предъявляются определенные требования к наличию загрязнителей и посторонних примесей в пищевых добавках, при этом учитываются характер обработки пищевого продукта, технологические особенности производства пищевых добавок.
Загустители образуют с водой высоковязкие растворы, а студне- образователи и желирующие средства гели. В обоих случаях вода оказывается связанной, так как в коллоидной системе она теряет свою подвижность и изменяет консистенцию пищевого продукта. В химическом отношении обе группы очень схожи. В обоих случаях это макромолекулы, в которых равномерно распределены гидрофильные группы. С этими группами вступает во взаимодействие вода из окружающей среды. У студнеобразователей возможно обменное взаимодействие с неорганическими ионами (водорода, кальция) и т.п. Четкого разграничения между этими двумя группами нет.
Загустители и студнеобразователи делятся на натуральные, полу- синтетические и синтетические.
Натуральные загустители это вещества растительного происхождения, за исключением желатина. К ним относятся растительные камеди и слизи из "ирландского мха" (каррагена), ятрышников (салепа), семян льна и айвы, рожкового дерева, астрагала, аравийской акации, а также агар и пектин.
Полусинтетические загустители относятся также к веществам рас-тительного происхождения, близким к целлюлозе или крахмалу. Это производные натуральных продуктов, физико-химические свойства которых изменены в желаемом направлении путем введения в них определенных функциональных групп. К ним относятся метилцеллюлоза, этилцеллюлоза (этоксоза), карбоксиметилцеллюлоза (например, ультранабухающая целлюлоза, фондин, целлин), амилопектин.
Синтетические загустители это водорастворимые поливиниловые спирты или эфиры, полиакрилэфиры.
Натуральные и полусинтетические загустители допускаются в производстве пищевых продуктов в ограниченном количестве. Синтетические загустители применяются только в производстве косметических изделий.
Рассмотрим основные загустители и студнеобразователи (прос-тые эфиры целлюлозы, модифицированные крахмалы, пектины, альгиновую кислоту и др.)
П р о с т ы е э ф и р ы ц е л л ю л о з ы. В качестве пищевых добавок широко применяются метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, оксипропилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза. Они применяются при изготовлении соусов, рыбных паштетов, мороженого и т.п. Кроме того, они ускоряют кристаллизацию сахара в производстве кондитерских изделий и осветляют мутные растворы и напитки.
Дневной суммарный прием с пищей всех производных целлюлозы не должен составлять более 25 мг на один килограмм массы тела. С точки зрения гигиены пищевых продуктов эти вещества безвредны, потому что эфиры целлюлозы проходят пищевой тракт и выделяются без изменения.
На основе целлюлозы изготавливается микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ). МКЦ это частично гидролизованная кислотой целлюлоза, применяется в пищевой промышленности как наполнитель. МКЦ не переваривается, и относительно большие частицы оста-ются в системе кровообращения и могут раздражать и даже повреждать стенки кровеносных сосудов, особенно капилляров. Поэтому в настоящее время МКЦ применяется в производстве пищевых продуктов в ограниченном количестве.
М о д и ф и ц и р о в а н н ы е к р а х м а л ы. В пищевой промышленности в качестве загустителей и студнеобразователей приме-няются нативный крахмал и частично расщепленные модифицированные крахмалы. Применяются декстрины; крахмалы, обработанные кислотами, щелочами или ферментами; крахмалы с функциональными группами (ацетилированные); фосфорилированные и окисленные крах-малы; гидрооксипропиловые и другие модификации крахмала.
Применение всех видов крахмалов ограничивается только исходя из технологических соображений изготовления качественных пищевых продуктов. К нативному и модифицированным крахмалам предъявляются различные требования по чистоте. Ограничивается содержание в нативном крахмале диоксида серы и золы (во всех модифицированных крахмалах), мышьяка, марганца (в отбеленных крахмалах), хлористого натрия и карбоксильных групп в окисленных крахмалах, ацетильных групп в ацетилированных крахмалах, остатков фосфатов в фосфорилированных крахмалах.
А л ь г и н о в а я к и с л о т а и е е с о л и. Альгиновая кислота и ее производные это полисахариды, полученные из D-ман-нуровой и L-глюкуроновой кислот, соединенные гликозидными связями. Альгиновая кислота не растворяется в воде, но хорошо ее связывает; соли этой кислоты (альгинаты) хорошо растворяются в воде.
Альгинаты применяются в качестве загустителей, желеобразова-телей и эмульгаторов. В пищевой промышленности их применяют для изготовления фруктовых желе, мармелада, пудингов, мягких конфет, для осветления вин и соков. Кроме того, из них изготавливают защитные покрытия для мясопродуктов, сыров и фруктов. Концентрация альгинатов в пищевых продуктах регламентируется в пределах от одного грамма до 10 г. В соответствии с рекомендациями ФАО-ВОЗ допустимо употреблять альгиновую кислоту и ее соли в пищу без риска для здоровья людей в количестве до 25 мг на один килограмм массы тела (в пересчете на свободную альгиновую кислоту).
П е к т и н ы. Пектины это натуральные вещества, у которых фрагменты D-галактуроновой кислоты соединены гликозидными связями в нитеобразные молекулы. Пектины вырабатывают из фруктов методом кислой или щелочной экстракции или путем ферментативного расщепления. Карбоксильные группы частично этерифицированы метанолом. В зависимости от степени этерификации различают высоко- и низкоэтерифицированные пектины.
Высокоэтерифицированные пектины применяют в количестве 15 г на один килограмм продукта для приготовления мармеладов, желе, фруктовых соков, мороженого, рыбных консервов, майонезов, соусов и т.п., а для приготовления творожного крема до 8 г/кг. Низкоэтерифицированные пектины применяются для производства продуктов с низким содержанием сахара, главным образом овощных желе и паштетов, студней, молочных пудингов и т.п.
В организме человека расщепляется и переваривается до 90% пе- ктинов. Отрицательного воздействия пектинов на здоровье людей не установлено. Пектины могут применяться без количественного ограничения, за исключением амидированных пектинов, у которых часть свободных карбоксильных групп превращена в амиды. Для этих пектинов ПСП составляет до 25 г на один килограмм массы тела.
А г а р. Агар представляет собой смесь полисахаридов агарозы и агаропектина и в большом количестве содержится в водорослях. Агар в виде солей кальция или магния встречается во многих красных водорослях, из которых добывается методом экстрагирования водой. Желеобразующая способность агара в 19 раз выше, чем у желатина.
Агар применяют при консервировании мяса и рыбы, в производстве мармелада, кондитерских изделий, пудингов, мороженого и многих сладких блюд в концентрациях до 20 г/кг. В производстве некоторых видов сыра агар применяют как отдельно, так и в сочетании с другими загустителями в количестве до 8 г/кг. Кроме того, агар используется для осветления соков.
Агар является безвредным для организма человека. Его примене-ние разрешено во многих странах.
К а р р а г е н ("ирландский мох"). Карраген состоит из полисахаридов, и в виде солей кальция, натрия или калия он входит в состав различных красных водорослей, из которых экстрагируется водой.
Карраген применяется в пищевой промышленности как желирующее средство для мясных и рыбных студней, желе, пудингов, а также изделий из овощей и фруктов в концентрациях 25 г/кг. Он может применяться как стабилизатор и эмульгатор при производстве напитков из какао с молоком в концентрации 200300 мг/л. При приготовлении мороженого добавление каррагена предотвращает образование крупных кристаллов льда.