Материал: А27137 Проверить Рогов Б.А. Пищевая инженерия производства жировой про

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 колер и др.

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. Они 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 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 колер 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 применяются индивидуально или в виде смеси друг с другом. Индивидуальные синтетические красители содержат, как правило, 80…85 % основного красителя. Смеси красителей используются для получения цветов и оттенков, которые нельзя приготовить с помощью индивидуальных красителей. 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 консервантов;

 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;

 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 , NHCH₃, 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 и других вредных, а также существенного количества физиологически бесполезных 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 емкостей и тру-бопроводов 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.

В табл. 11.3 приведены рекомендуемые дозы пищевых красителей для некоторых групп продуктов.

Таблица 11.3

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. Обработка мясных продуктов SO₂  запрещена, так как таким образом можно придать свежий вид испорченным продуктам и узаконить их фальсификацию.

Н и т р а т ы 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 нитрозомиоглобина, но предварительно нитраты должны быть восстановлены в нитриты под действием микроорганизмов, содержащих фермент нитритредуктазу. Чтобы создать необходимую для их жизне-деятельности 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 0,5…0,6 % нитрита натрия или калия; смесь, содержащая 0,5…0,6 % нитрита и 0,9…1,0 % 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 нитрозамины, 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 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 кор- ка  аннато; пиво, вино, шампанское и подобные напитки, коньяк, сироп и уксус  сахарным колером.

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 колера не требует дополнительного отражения на этикетке. Запрещена окраска продуктов даже сахарным колером 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 колером кофейного драже, мороженого и некоторых сортов конфет.

11.2. Вещества, изменяющие консистенцию

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 пи-щевых 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.

11.2.1. Загустители и студнеобразователи

Загустители образуют с водой высоковязкие растворы, а студнеобразователи 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, полусинтетические 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 растительного 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 (простые 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.