Применяемые в качестве консервантов антибиотики, как правило, частично разрушаются в процессе хранения или при кулинарной обработке продуктов.
По устойчивости к температурному воздействию антибиотики делятся на такие, как:
термочувствительные (пенициллин, хлортетрациклин);
термостойкие (стрептомицин, канамицин);
умеренно стойкие (тетрациклин, эритромицин, окситетрациклин).
Термостойкость антибиотиков зависит от многих факторов: величины рН, температуры и длительности процесса, вида тепловой обработки, вида белков и концентрации антибиотиков.
Во многих странах по гигиеническим соображениям отказались от применения антибиотиков в качестве консервантов. В ряде стран разрешено применение низина для увеличения срока хранения плавленых сыров, печенья, майонезов, начинок, готовых блюд, консервированных и маринованных овощей, некоторых молочных продуктов.
В результате этих реакций замедляется образование продуктов распада перекисей и гидроперекисей (альдегидов, кетонов, эпоксидов, низших жирных кислот), а также продуктов полимеризации и конденсации различного строения, ухудшающих органолептические свойства, пищевую ценность и качество жира.
В пищевой промышленности применяются естественные и синтетические антиоксиданты.
К естественным антиоксидантам относятся: токоферолы (вита-мин Е, флавоны, рутин, кверцетин), эфиры галловой кислоты, гвояковая кислота, препараты из сои, овса, из различных семян и пряностей, госсипол хлопкового масла, сезомол кунжутного масла и другие.
К синтетическим антиоксидантам относятся: бутилоксианизол, бутилокситолуол, орто- и пародифенолы, пропилгаллат, додецилгаллат и другие.
В качестве синергистов чаще всего применяются аскорбиновая кислота и ее производные.
Токоферолы. Жировые продукты содержат определенное количество природных антиоксидантов среди них наибольшее значение имеют токоферолы, которыми особенно богаты растительные масла. В маслах токоферолы представлены смесью нескольких изомеров (, , - изомеры). -токоферол проявляет большую витаминную активность и меньшую антиокислительную, -изомер наоборот. В животных жирах токоферолы встречаются лишь в небольшом количестве (530 мг/кг), недостаточном для консервирующего действия. Эффективность их достигается при добавлении в животные жиры или их жировые эмульсии антиоксидантов в количестве более 30 мг/кг. Сильные антиоксидантные свойства проявляются в сочетании с аскорбиновой и лимонной кислотами.
Масла из зародышей пшеницы и маиса содержат много токоферолов и могут использоваться в качестве антиоксидантов.
С токсикологической точки зрения нет отрицательных данных по использованию токоферолов в качестве антиоксидантов.
Аскорбиновая кислота и ее производные. К ним относятся L- и D-формы аскорбиновой кислоты, их пальмитаты, стеараты и миристаты, а также D-изоаскорбиновая кислота, эриторбовая кислота и ее натриевые соли. Они чаще применяются как синергисты.
Аскорбинпальмитаты широко применяются для растительных масел, маргаринов, сливочного масла и майонезов. L-аскорбиновая кислота добавляется в сухое молоко. Большое значение имеет добавление аскорбиновой кислоты в пищевые продукты растительного происхождения, приобретающие темную окраску вследствие ферментативных процессов. Добавление аскорбиновой кислоты в количестве 12 г/кг продукта позволяет сохранить цвет и запах многих консервированных фруктов.
Применение аскорбиновой кислоты сокращает использование нитритов при производстве мясных продуктов. Она предотвращает образование нитрозаминов.
В большинстве стран разрешается применять аскорбиновую кислоту и ее соли.
Препараты из сои. В сое содержатся токоферолы, поэтому препараты на основе сои можно использовать в качестве антиоксидантов. Соя содержит лецитин, поэтому применяется как эмульгатор. Экстракты из соевой муки хорошо сохраняют каротиноиды.
Препараты из овса. Беззародышевые зерна овса тормозят окисление жиров и жиросодержащих выпечных изделий, а также применяются для стабилизации аскорбиновой кислоты. Механизм действия изучается.
Производные флавона. К ним относятся кверцетин, кверцитрин и рутин. Антиокислительное действие их сильнее, чем галлатов. В качестве синергистов кверцетина применяется лимонная и аскорбиновая кислоты. Эти соединения не токсичны и ограничений на их применение нет.
Гваяковая смола. Это нерастворимая в воде аморфная масса, состоящая из - и -гваяковых кислот. Добывается из тропических деревьев семейства гваяковых. Применяется для животных жиров в концентрациях 12 г/кг.
Эфиры галловой кислоты (галлаты). К наиболее распространенным эфирам галловой кислоты относятся пропилгаллат, октилгаллат, додецилгаллат и лаурилгаллат. В воде они не растворимы, в жирах хорошо растворяются лишь октил- и додецилгаллат.
Галлаты очень эффективные антиоксиданты, они применяются для сохранения жиров, масел и эмульсий в количестве 50200 мг/кг. Их действие усиливается добавлением синергистов лецитина или лимон- ной кислоты. Галлаты добавляют в сухое молоко, картофельные чипсы, сельдь жирную, а также для стабилизации витамина А.
Пропилгаллат используют при производстве бульонных куриных и мясных кубиков.
Однако галлаты способны образовывать с ионами тяжелых металлов, особенно с ионами железа (Fе3+), интенсивно окрашенные соединения, что может ухудшить окраску жиров. Допустимое содержание галлатов в продуктах 0,2%.
К антиоксидантам естественного происхождения относятся экс- тракты из семян редиса, рапса, томатов, различных пряностей (анис, кардамон, кориандр, укроп, горчица, имбирь, красный перец, шалфей, розмарин), а также препараты из шелухи какао.
Из синтетических антиоксидантов широко в мире применяются бутилоксианизол (БОА) и бутилокситолуол (БОТ). Они имеют идентичный механизм антиокислительного действия и эффективно подавляют автоокисление липидов в концентрациях 20200 мг/кг продукта.
Этими веществами также можно пропитывать упаковочный материал для жиров и изделий, содержащих значительное количество жира.
В РФ допущены: аскорбиновая кислота (ПДК не лимитируется) для задержки окисления маргарина; БОА и БОТ (ионол) для животных топленых жиров и шпика соленого (ПДК 200 мг/кг); додецилгаллат для жиров пищевых концентратов (ПДК 100 мг/кг). БОТ применяется для пропитки упаковочных материалов, используемых для кексов, шоколадных изделий, крупяных и других продуктов из расчета 0,5 г на один килограмм упаковочного материала.
Активность этих окислителей повышается в присутствии других фенольных антиокислителей или синергистов. Они не вызывают изменения органолептических свойств пищевых продуктов.
Для производства многих видов пищевых продуктов требуется длительное время.
Определенное место в совершенствовании технологических процессов, ускорении производства различных продуктов питания отводится ферментным препаратам. Ферменты, добавляемые к продуктам питания, позволяют ускорить процессы созревания мяса и рыбы, выход сока из плодов и овощей, брожение крахмала, теста и т.д. Это дает возможность снизить себестоимость продукции, ускорить сроки ее изготовления, улучшить качество пищевых продуктов. Ферментные препараты в настоящее время широко применяются при производстве пива, спирта, консервов, в хлебопекарной, рыбо- и мясоперерабатывающей промышленности. Чаще всего ферментные препараты применяются при производстве плодовых и овощных соков, для увеличения выхода сока, его осветления [28].
Все ферментные препараты (ФП) тщательно изучаются в гигиеническом отношении, так как среди продуцентов ФП грибного или бактериального происхождения могут быть токсикогенные штаммы микроорганизмов.
ФП, используемые при обработке пищевых продуктов с целью токсикологической оценки, подразделяются на 5 классов:
1. Ферменты, полученные из тканей животных, обычно используемых в пищу. Они рассматриваются как пищевые продукты и считаются допустимыми при условии, что для них могут быть разработаны удовлетворительные химические и микробиологические спецификации;
2. Ферменты, полученные из частей растений, используемых в пи- щу. Они также рассматриваются как пищевые продукты и считаются допустимыми при условии, если для них могут быть разработаны удовлетворительные химические и микробиологические спецификации;
3. Ферменты, полученные из микроорганизмов, традиционно ис- пользуемых в приготовлении пищи. Эти препараты также рассматриваются как продукты питания и считаются допустимыми при условии, что они снабжены микробиологическими и химическими спецификациями;
4. Ферменты, полученные из непатогенных микроорганизмов, яв- ляющихся контаминантами пищи. Эти препараты не считаются продуктами питания. Для них необходимо разработать спецификации, проводя краткосрочные токсикологические исследования. Оценка этих ферментов в каждом случае производится индивидуально, после чего устанавливается величина допустимого суточного потребления.
5. Ферменты, получаемые из малоизвестных микроорганизмов. Эти препараты требуют химических и микробиологических спецификаций и более подробного токсикологического изучения.
Оценка безопасности ферментов не зависит от того, добавляются ли ферменты непосредственно в пищу или используются в иммобилизованной форме. Особенно важна токсикологическая оценка ферментов, относящихся к 4-му и 5-му классам.
При этом необходимо учитывать следующее:
ферментные препараты добавляют непосредственно в пищевой продукт и не удаляют из него;
ферментные препараты добавляют в пищевой продукт, но удаляют из конечного продукта в соответствии с технологией;
иммобилизованные ферментные препараты находятся в контакте с продуктами питания только в процессе обработки.
Наименование препаратов, согласно принятой в России и СНГ номенклатуре, указывает на вид ферментной активности (протеолитическая и др.), продуцент и метод культивирования (поверхностный П, глубинный Г), а также степень концентрирования ферментов по сравнению с исходной культурой продуцента. Так, например, из названия "Протосубтилин Г10х" следует, что фермент протеолитический, получен из В.Subtilis глубинным методом и концентрирован десятикратно.
Ферментные препараты широко применяются при производстве соков. Так, для увеличения выхода сока используются ферментные комплексы, содержащие: протеолитические, пектолитические, гемицеллюлазные и целлюлазные составляющие; в некоторых случаях содержатся амилазные, если в сырье содержится крахмал.
В настоящее время принята следующая номенклатура пектолитических ферментов.
Пектинэстераза (ПЭ) гидролизует эфирные связи метилового спирта, и последний выделяется в свободном состоянии.
Эндополиметилгалактуроназа (эндо-ПМГ) разрывает цепь пектина произвольно по длине, причем соседние галактуроназные остатки должны быть метилированными.
Экзополиметилгалактуроназа (экзо-ПМГ) разрывает крайние -1 4-связи, т. е. отщепляет только крайние галактозные кольца, что способствует образованию свободного сахара (глюкозы).
Эндополигалактуроназа (эндо-ПГ) фрагментирует полигалактуроновую (пектовую) кислоту и слабо этерифицированную полигалактуроновую кислоту, называемую еще пектиновой кислотой.
Экзополигалактуроназа (экзо-ПГ) осахаривает крайние галактоз- ные кольца, если они неэтерифицированы.
Трансэлиминазы разрывают негидролитическим путем пектиновые вещества с образованием двойной связи в галактуроновом остатке между четвертым и пятым атомами углерода.
По субстратной специфичности трансэлиминазы делятся на эндопектинтрансэлиминазу (эндо-ПТЭ), экзопектинтрансэлиминазу (экзо-ПТЭ), эндополигалактуроназотрансэлиминазу (эндо-ПГТЭ) и экзополигалактуроназотрансэлиминазу (экзо-ПГТЭ), аналогично делятся полигалактуроназа и полиметилгалактуроназа.
Ферментативный препарат (комплекс) подбирается в зависимости от химического состава плодов и цвета.
Для слабоокрашенных (яблоки, груши, белый виноград, айва и т.п.) комплекс ферментов должен содержать пектинэстеразу, эндополи- галактуроназу, эндополиметилгалактуроназу. Желательно содержание протеиназы, экзополигалактуроназы, гемицеллюлазы и целлюлазы. Нежелательно наличие пектинтрансэлиминазы, аскорбатоксидазы, антоцианоксидазы. Недопустимо наличие пероксидазы, фенолоксидазы, каталазы.
Для сильноокрашенных красных плодов (вишня, малина, клубника, смородина и др.) ферментный препарат должен содержать: пектинэстеразу, эндополигалактуроназу и пектинтрансэлиминазу. Желательно содержание аналогичных ферментов, нужных для светлых плодов. Нежелательно наличие пероксидазы, полифенолоксидазы и каталазы. Недопустимо присутствие антоцианоксидазы и аскорбиназы.
Чем объяснить, что одни ферменты нужны, другие не нужны? При получении осветленного сока из светлых плодов образуется мезга, которую необходимо обработать. Под действием эндополигалактуроназы (эндо-ПГ), экзо-ПМГ и пектинэстеразы резко снижается вязкость полученного сока. Протеиназа, экзо-ПГ, целлюлаза и гемицеллюлаза повышают проницаемость клеточных стенок, способствуя увеличению выхода сока. Наличие пектинтрансэлиминазы нежелательно, потому что она катализирует разложение нерастворимого пектина и активизирует мацерацию плодовой ткани; это ухудшает дренажные свойства плодовой мезги. Окислительные ферменты ухудшают цвет.
При производстве соков с мякотью (нектаров), наоборот, желательно наличие мацерирующих ферментов, но нежелательно присутствие эндополигалактуроназы, которая понижает вязкость жидкой фазы и ускоряет расслоение нектара. При производстве этих соков определяющую роль играют пектинтрансэлиминаза, гемицеллюлаза и целлюлаза. Пектинтрансэлиминаза способствует превращению протопектина в пектин, а целлюлаза и гемицеллюлаза улучшают консистенцию сока. Полигалактуроназа и особенно эндополигалактуроназа нежелательны, потому что уменьшают вязкость и гомогенность.
Максимальная сокоотдача и хорошее осветление, а также наиболее низкая вязкость отжатого после прессования сока получаются под действием эндо-ПГ и эндо-ПМГ, т.е. двух ферментов. Чем выше степень этерификации пектина, тем больше вязкость сока и тем слабее будет эффективность эндо-ПГ, а выше эффективность эндо-ПМГ.
Обычно трансэлиминазы имеют оптимум действия в нейтральном рН, поэтому в нормальных условиях мало эффективны, но все-таки способствуют мацерации тканей плодов и овощей.
Дубильные вещества отрицательно влияют на пектолитические ферменты, но и сами изменяются под действием ферментов. Ингибирующий эффект на них оказывает лимонная кислота, а полигалактуроназа чувствительна к фенольным соединениям и особенно к окисленным лейкоантоцианам и катехинам.
Выпускаемые в настоящее время пектолитические препараты обычно являются полиферментами и их ферментный состав зависит от продуцента (микроорганизма) и условий получения. Поэтому для каждого препарата необходимо предварительно установить оптимальные условия его использования для данного сырья. Кроме того, следует иметь в виду, что сырье тоже содержит пектолитические ферменты.
Расщепление пектиновых веществ происходит под действием двух групп пектолитических ферментов гидролитических (эндо-ПГ, экзо-ПГ, эндо-ПМГ) и ферментов липазного типа, разрывающих -14-связи и образующих ненасыщенные мономерные остатки галактуроновой кислоты (эндо-ПТЭ, экзо-ПТЭ, эндо-ПГТЭ и экзо-ПГТЭ).
У яблок, груш и айвы под влиянием пектинэстеразы и полигалак- туроназы разрушается растворимый пектин, вязкость клеточного сока понижается, выход сока увеличивается.