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 остаются 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 применяются нативный крахмал и частично расщепленные модифицированные крахмалы. Применяются декстрины; крахмалы, обработанные кислотами, щелочами или ферментами; крахмалы с функциональными группами (ацетилированные); фосфорилированные и окисленные крахмалы; гидрооксипропиловые и другие модификации крахмала.
Применение всех видов крахмалов ограничивается только исходя из технологических соображений изготовления качественных пищевых продуктов. К нативным 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-маннуроновой 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, желеобразовате-лей 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 1 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 % пектинов. 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 слад-ких 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 применение 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 2…5 г/кг. Он может применяться как стабилизатор и эмульгатор при производстве напитков из какао с молоком в концентрации 200…300 мг/л. При приготовлении мороженого добавление каррагена предотвращает образование крупных кристаллов льда.
Аналогичным каррагену веществом, добываемым из определенных видов морской травы, является фурцелларан. Он обладает свойствами, характерными для каррагена. Установлено ПСП каррагена и фурцелларана до 75 мг на один килограмм массы сухого вещества, из них 20…40 % сос-тавляют сульфаты.
Г у м м и а р а б и к. Гуммиарабик это полисахарид, в состав которого входит D-галактоза, L-арабиноза, L-рамноза и D-глюкуроновая кислота. Его добывают из африканских и азиатских видов акаций и применяют в пищевой промышленности при производстве овощных консервов, соусов, кремов и т. п. в качестве стабилизатора и связывающего вещества. Допускается применение его без ограничения, но с учетом технологических особенностей для некоторых видов овощных консервов рекомендовано содержание гуммиарабика 10 г/кг.
Ж е л а т и н. Желатин это линейный полипептид без вкуса и запаха, его получают из костей и кожи животных. В производстве мясных изделий желатин применяется при изготовлении зельца, консервированных окороков и т. п. В рыбоперерабатывающей промышленности он используется для приготовления различных соусов и заливок, в кондитерской промышленности для изготовления фруктовых желе, пудингов, мороженого, жевательной резинки. Кроме того, желатин используется для осветления вина. В пищевых продуктах дозировка желатина колеблется в пределах от 8 до 60 г/кг в зависимости от вида и технологии изготовления. В соответствии с рекомендациями ФАО-ВОЗ желатин применяется без ограничений, но при этом предъявляются требования к его химической и микробиологической чистоте. Например, содержание золы должно быть не более 3,5 %, диоксида серы до 100…125 мг/кг.
В качестве загустителей и эмульгаторов в ряде стран применяются растительные камеди полисахариды гуаран, трагант, камедь карайч, камедь рожкового дерева и другие. В нашей стране они не нашли применения.
Камеди содержат остатки D-галактозы, D-глюкуроновой кислоты, арабинозы и рамнозы. Они являются компонентами клеточных стенок.
Камедь рожкового дерева и гуарана это полисахариды семян (бобов) рожкового дерева Ceratonia siliqua, стручки которого известны под названием цареградских. Эти полисахариды применяются как загустители и эмульгаторы. В их состав входит в основном галактоманнан (галактоза и манноза).
Гуаран это полисахарид галактоманнон, но в нем преобладает галактоза. Получают из семян индийского растения Cyamopsis tetragonolobus. Ограничений по его применению нет.
Трагант (трагакант) смесь нейтральных и кислых полисахари- дов, состоящих из L-арабинозы, D-ксилозы, D-галактозы и галактуроновой кислоты. Добывают из растений вида астрагалус, растущих на Ближнем Востоке. Применяется как связующее вещество для мороженого и как загуститель желе до 20 г/кг.
Камедь карайч индийский трагант. Получают из дерева стеркулиа, произрастающего в Индии.
К эмульгаторам относятся вещества, уменьшающие поверхностное натяжение на границе раздела фаз, поэтому их добавляют к пищевым продуктам для получения тонкодисперсных и устойчивых коллоидных систем. С помощью эмульгаторов создают эмульсии жира в воде или воды в жире, а также аэрозоли для получения дисперсности в газовой фазе. Эти вещества могут вызывать образование пены или предупреждать вспенивание, придавать изделию эластичность.
Стабилизаторы имеют такой же принцип действия, как и эмульгаторы и применяются для стабилизации уже приготовленных гомогенных систем или для увеличения степени гомогенизации смесей. Поверхностная активность стабилизаторов обычно меньше, чем у типичных эмульгаторов.
В зависимости от вида гидрофильных групп различают ионогенные и неионогенные эмульгаторы. В соответствии с электрическим зарядом ионогенные гидрофильные группы разделяют на анионо- и катионоактивные эмульгаторы.
Для пищевых продуктов применяются неионогенные поверхностно-активные эмульгаторы и стабилизаторы. Из анионоактивных веществ только незначительное число пригодно для пищевых продуктов. Большинство анионоактивных соединений используется в качестве моющих и очища-ющих средств. Катионоактивные вещества, как правило, не используются в пищевых продуктах, за исключением лецитина, содержащего как анионную группировку (остаток фосфорной кислоты), так и катионную (четвертичное аммониевое основание).
В основном пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ) представляют собой производные одно- и многоатомных спиртов, моно- и дисахаридов, структурными компонентами которых являются остатки различных кислот, чаще всего органических. Обычно в пищевой промышленности в качестве ПАВ применяются не индивидуальные вещества, а многокомпонентные смеси, причем название препарата соответствует основному компоненту.
Например: лактоэфир, ацилированный моноглицерид, малат-эфир, эфиры сахарозы, эфиры сорбита, сукцинаты, тартраты, цитраты, ацетилцитраты, стероилмолочная кислота, натрийстелат, кальцийстелат (кальциевая соль стеароилмолочной кислоты) и др.
Лецитины являются смесью фосфатидов и состоят из двух жирных кислот, фосфорной кислоты, глицерина и холина. Получают их, в основном, из растительных масел (соевого или рапсового) и применяют в качестве эмульгаторов. Они применяются при изготовлении маргарина, шоколада, некоторых видов кондитерских изделий, сиропов и жировых эмульсий в концентрациях 1…5 г/кг. В некоторых странах для производства шоколада используют аммониевую соль фосфотидной кислоты как производную лецитина (эмульгатор YN).
С физиологической точки зрения лецитины не являются посторонними веществами, так как они входят в состав основных продуктов питания (яичного желтка, пищевого масла и др.) как неотъемлемая составная часть клеток. Поэтому экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам не счел необходимым устанавливать ПСП лецитинов в качестве добавок к пищевым продуктам. Однако сами лецитины способны быстро окисляться, так как содержат ненасыщенные жирные кислоты. В связи с этим существуют рекомендации по критериям чистоты лецитина: содержание свободных жирных кислот не должно превышать 4 % (в пересчете на олеиновую кислоту), золы не выше 7 %, перекисное число должно быть не выше 10 %. Величина ПСП для эмульгатора YN до 15 мг на один килограмм массы тела.
Моно- и диглицериды. Сложные моно- и диэфиры жирных кислот и глицерина (1-моноглицерид, 1,2-диглицерид, ацетилированный 1-моно-глицерид) являются хорошими эмульгаторами при изготовлении кон-дитерских изделий, молочных напитков и маргарина в концентрациях 1…5 г/кг.
Моно- и диглицериды, ацетилированные или этерифицированные какой-либо другой органической кислотой (винной или лимонной), обладают не только эмульгирующими, но и стабилизирующими и антиокислительными свойствами. Их можно применять в качестве съедобных защитных покрытий для сыра, орехов, фруктов и мяса
Экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам разрешает применение моно- и диглицеридов, а также эфиров уксусной, лимонной, винной и молочной кислот. Для моно- и диглицеридов диацетилвинной кислоты установлен ПСП до 50 мг на один килограмм массы тела. Для пищевых масел концетрация моно- и диглицеридов составляет 20 г/кг, для маргарина 10 г/кг, для молочного порошка до 2,5 г/кг.
Сложные эфиры жирных кислот, сахара и сорбита. Создана группа эмульгаторов с широким диапазоном поверхностно-активных свойств, представляющая собой этерифицированные жирными кислотами сахара (сахароза, глюкоза) и сорбиты. Их комбинируют с полиоксиэтиленами, получая при этом эмульгаторы с измененными эмульгирующими свойствами. Наиболее широко распространены эмульгаторы этой группы спены и твины. Спены это сложные эфиры жирных кислот с сорбитами, а твины это соединения полиоксиэтиленов со спенами. Твины это спен-эмульгаторы; применяются при изготовлении жировых эмульсий, шоколада, печенья, других кондитерских изделий, мороженого из сухого молока, яичного и какао-порошков, а также для улучшения растворимости кофе.
Полиоксиэтилены можно использовать для стабилизации пивной пены, а также для защитных пленок таблетированных пищевых продуктов. Сложные эфиры сахара, сорбита и жирных кислот не представляют опасности в токсикологическом отношении, но они не должны содержать растворителей.
Для сложных эфиров сорбита и жирных кислот (монопальмитата, моностеарата и тристеарата), а также для сложных эфиров полиоксиэтиленсорбата и жирных кислот (монолаурата, моноолеата, моностеарата и тристеарата) установлен ПСП до 25 мг на один килограмм массы тела; для сложных эфиров сахарозы, сахароглицеридов и жирных кислот 2,5 мг на один килограмм массы тела. При этом допустимое содержание диметилформамида как остатка растворителя ограничивается 50 мг на один килограмм препарата. Содержание в пищевых жирах сложных эфиров не должно превышать 20 г на один килограмм продукта, в маргарине 10 г/кг.
Сапонины это растительные гликозиды, получаемые из корней мыльнянки, сахарной свеклы и наперстянки. С теплой водой они образуют сильно пенящиеся коллоидные растворы с высокой поверхностной активностью. Их разрешено добавлять в мороженое и как стабилизатор пены во взбитые сливки, газированные напитки и пиво.
В пищевой промышленности в качестве стабилизаторов и эмульгаторов используют свободные жирные кислоты (олеиновую, пальмитиновую, стеариновую и др.), а также натриевые, калиевые, кальциевые, магниевые, или алюминиевые соли этих кислот в концентрации до 5 г/кг. В качестве стабилизаторов (в основном при приготовлении печенья) применяют алифатические спирты жирного ряда, получаемые в результате гидрирования соответствующих жирных кислот. Чаще всего используются стеариновые и олеиновые спирты, а также их производные (сложные эфиры уксусной, молочной, фумаровой, яблочной, лимонной и других кислот). В качестве эмульгаторов и веществ, предотвращающих кристаллизацию, используют этерифицированные полиглицериды. Для сложных эфиров полиглицеридов жирных кислот установлен ПСП до 25 мг на один килограмм массы тела, за исключением сложных эфиров рацинолевой кислоты, для которых ПСП составляет не более 7,5 мг на один килограмм массы тела. В пищевых маслах содержание сложных эфиров полиглицерина и полипропиленгликоля не должно превышать 20 г/кг, а в маргарине 5 г/кг продукта.
На зарубежных рынках широко применяется эмульгатор «Атланта», получаемый методом конденсации изомеризованного соевого масла с ангидридом малеиновой кислоты. В токсикологическом отношении препарат безвреден.
Другие стабилизаторы. В качестве стабилизаторов допущены к применению в пищевых производствах без ограничений карбонаты кальция и магния, окись магния, аморфная двуокись кремния, силикат кальция и алюминия или натрийкальцийалюмосиликат, стеараты, пальмитаты, миристаты, казеинаты и холин. ПСП холевой или дезоксихолевой кислоты 1,25 мг, оксистеарина до 25 мг, сульфата меди до 0,5 мг и ферроцианидов кальция, калия или натрия до 0,025 мг на один килограмм массы тела.
Применение добавок, изменяющих консистенцию продуктов, регулируется в различных странах, в том числе в РФ, постановлениями или специальными разрешениями органов здравоохранения, государственными стандартами и другими регламентирующими документами.
Конденсированные фосфаты и полифосфаты. В качестве стаби-лизаторов при производстве многих видов пищевых продуктов используют нейтральные и кислые монофосфаты, дифосфаты, трифосфаты и высшие полифосфаты. Кроме стабилизирующего эффекта эти соединения сохраняют цвет продуктов при некоторых видах обработки.
Применение витамина С в сочетании с полифосфатом натрия (соль Грэхема) позволяет достичь высокой степени стабилизации продукта. Для создания оптимальных условий при экстракции и набухании белков мышечной ткани фосфаты непосредственно добавляют в мясные изделия, например, при производстве колбасы 0,5 % от массы изделия (0,1 % в пересчете на фосфор).
Монофосфаты используются в технологических процессах для регулирования величины рН, в производстве кофесодержащих напитков, для стабилизации сгущенного молока и сыра.
Для смягчения питьевой воды к ней можно добавлять до 3 мг на один литр фосфата (в пересчете на фосфор). Полифосфаты улучшают консистенцию, цвет и аромат консервированного окорока. Они предотвращают образование винного камня, осветляют вина (устраняют так называемые металлические помутнения), применяются при производстве мороженого.
Во многих странах разрешена добавка полифосфатов в плавленые сыры, сосиски, печенье, кондитерские изделия, хлебобулочные изделия, в наполнители для шоколадных конфет. Фосфаты являются естественными компонентами пищевых продуктов: молока, сыра, мяса, яиц, зерновых, фруктов. Неорганические фосфаты необходимы для синтеза АТФ, ферментов, фосфолипидов и др.
Одним из основных факторов, определяющих роль фосфатов в пище, является соотношение кальций:фосфор. Поэтому при определении предельного количества фосфатов следует учитывать потребление кальция. Экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам рекомендует ПСП всех фосфатов в пределах от 0,1 до 70 мг на один килограмм массы тела. Для различных продуктов предельно допустимое содержание их различно. В молочный порошок разрешается добавлять до 10 г/кг трикальций- и тримагниймонофосфатов. При изготовлении сыров предельное содержание фосфатов составляет 20 г/кг.
Фосфаты могут быть загрязнены следами токсичных элементов и особенно мышьяком. Его содержание не должно превышать 5 мг на один килограмм фосфора.
Силиконы. Эти органические полисилоксановые соединения добавляют к пищевым продуктам для стабилизации суспензии или для предотвращения вспенивания прохладительных напитков при розливе в бутылки, или при производстве жевательной резинки. Их используют также для смазки противней в хлебопекарной промышленности. Силиконы иногда применяют в комбинации с двуокисью кремния. Допускается содержание силоксана в пищевых продуктах от 0,25 до 10,0 мг/кг в зависимости от вида продукта.
Комплексообразующие вещества и осветлители. Наиболее распространенным комплексообразующим веществом является этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА). Она способна образовывать стабильные комплексы с ионами металлов, поэтому в пищевых производствах применяется для связывания следов металлов. Для замедления каталитического действия ионов меди при окислении аскорбиновой кислоты допускается применять динатриевую соль ЭДТА. В пищевой промышленности широко используются соли натрия и натрий-кальция. ЭДТА применяется для осветления вин. Допустимые ПСП для указанных солей ЭДТА составляют до 2,5 мг на один килограмм массы тела.
В качестве осветлителя пива, вина, уксуса и т. п. в концентрациях около 0,1 г/л применяется танин, представляющий неоднородную смесь различных эфиров глюкозы и галловой кислоты. Танин имеет вяжущий вкус, растворяется в этаноле и глицерине, в воде дает коллоидные растворы. Танин связывает белки и выпадает из растворов или суспензий в виде осадка.
Предельный ПСП для танина колеблется от 0,3 до 0,6 мг на один килограмм массы тела.
Для осветления вин применяются фитиновая кислота и ее соли. Фитиновая кислота это эфир фосфорной кислоты и мезоинозита, встречающийся в растениях в виде солей кальция и магния. Сведений о ее токсичности в литературе нет.
Многоатомные спирты это различные гликоли, глицерин и сорбит. Они хорошо растворимы в воде и сильно гигроскопичны.
Глицерин применяется в качестве смягчителя и для поддержания влажности в пищевых продуктах. Кроме того, он улучшает вязкость. Для этих целей используют также сорбит, представляющий собой многоатомный спирт. В природе он встречается в плодах рябины, а в промышленности его получают ферментативным путем из виноградного сахара. За счет комплексообразующих свойств сорбит способен удалять железо и медь из жидких продуктов, например, вин или масел. Кроме того, в концентрациях 50…150 г/кг сорбит применяется как подслащивающее вещество для диабетиков.