Харчові добавки

Створено: 17 травня 2011
Перегляди: 51779

Харчові добавки

У харчовій промисловості застосовується велика група речовин, що об'єднується загальним терміном харчові добавки. Цей термін не має єдиного тлумачення. У більшості випадків під цим поняттям об'єднують групу речовин природного походження або одержаних штучним шляхом, використання яких необхідне для удосконалення технології, отримання продуктів спеціалізованого призначення (дієтичних, лікувальних та ін.), збереження необхідних або додання нових властивостей, підвищення стабільності і поліпшення органолептичних властивостей харчових продуктів. Зазвичай до харчових добавок не відносять сполуки, які підвищують харчову цінність продуктів харчування: вітаміни, мікроелементи, амінокислоти.

Застосування харчових добавок допустиме тільки в тому випадку, якщо вони, навіть при тривалому використанні, не загрожують здоров'ю людини. Зазвичай харчові добавки поділяють на кілька груп: харчові добавки, що поліпшують зовнішній вигляд продуктів; харчові добавки, що змінюють консистенцію, іноді в цю групу включають і харчові поверхнево-активні речовини (ПАР); ароматизатори; підсолоджуючі речовини і смакові добавки; харчові добавки, що підвищують збереження продуктів харчування та збільшують терміни їх зберігання.

Харчові добавки використовуються людиною багато століть – сіль, спеції – перець, гвоздика, мускатний горіх, кориця, мед в якості підсолоджувальних речовини та ін. Однак широке використання харчових добавок почалося в кінці XIX ст., воно пов'язане із зростанням населення, концентрацією його в містах, необхідністю вдосконалення традиційних харчових технологій, досягненнями хімії, створенням продуктів спеціального призначення. Незважаючи на існуюче в багатьох індивідуальних споживачів упередження, харчові добавки за гостротою, частотою і тяжкістю можливих захворювань слід віднести до розряду речовин мінімального ризику.

Не можна обійти увагою таке важливе питання, як токсичність хімічних речовин. Зазвичай під токсичністю розуміється здатність речовин завдавати шкоди живому організму. Слід зазначити, що будь-яка хімічна сполука при певних умовах може бути токсичною, тому, на думку фахівців, більш правильно говорити про нешкідливість речовини при пропонованому способі її застосування. Вирішальну роль тут відіграє доза (кількість речовини, що надходить в організм за добу), тривалість споживання, режим, шляхи її надходження в організм і т. д. Ефекти впливу на організм можуть бути також різними (гострі, підгострі, хронічні, віддалені наслідки і т. д.). З метою гігієнічної регламентації експериментально обґрунтовують гранично допустимі концентрації (ГДК), тобто концентрації, які не викликають при щоденному впливі на організм протягом як завгодно тривалого часу відхилень у здоров'ї. При встановленні величини ГДК враховується дуже велика кількість факторів. Дослідження проводяться спеціальними організаціями і регламентуються певними правилами.

Розглянемо лише найбільш важливі групи харчових добавок.

Харчові добавки, які покращують зовнішній вигляд продуктів

Харчові добавки: барвники

Серед речовин, які визначають вид харчових продуктів, важливе місце належить харчовим барвникам. Споживачі давно звикли до певного кольору харчових продуктів і пов’язують з ним їхню якість. В той же час в умовах сучасної харчової технології продукти часто змінюють своє початкове, звичне для споживача забарвлення, а інколи набувають і не зовсім привабливого вигляду. Це, безумовно, робить харчові продукти менш привабливими для споживача, впливає на апетит і процес травлення. Для надання харчовим продуктам і напівфабрикатам різного забарвлення використовують природні (натуральні) і синтетичні (органічні і неорганічні) барвники. Найбільш широко їх застосовують при виробництві кондитерських виробів, напоїв, деяких видів консерви і т. д.

Кармін

Червоний барвник, похідне антрахінону.

Кармін отримують з кошенелі – комах, що живуть на кактусах, які ростуть в Африці і Південній Америці.

Алканін

Похідне 1,4-нафтохінону.

Алканін відомий як барвник ще в давнину, його одержують із коренів рослин Alkanna tinctoria. Надає червоно-бордового забарвлення.

Каркума

Жовтий природний барвник, отримують з багаторічних трав'янистих рослин сімейства імбирних – Curruma longa. Використовують у вигляді спиртового розчину, тому що куркума погано розчиняється у воді.

Енобарвник

Отримують з вичавок червоних сортів винограду та ягід бузини у вигляді рідини інтенсивно червоного кольору. До її складу входить суміш сполук, в тому числі антоціанів та катехінів. Забарвлення, яке надає дана харчова добавка продукту, залежить від рН середовища. Червоне забарвлення в підкислених об'єктах, нейтральних і слаболужних середовищах енобарвник надає продукту синій відтінок. Тому енобарвник в кондитерській промисловості використовують одночасно з органічними кислотами для створення необхідного рН середовища.

Останнім часом почали використовувати в якості жовтих, рожево-червоних барвників пігменти, які містяться в соку кизилу, червоної і чорної смородини, журавлини, брусниці, до складу яких входять антоціани; пігменти чаю, що містять антоціани і катехіни, червоний барвник, виділений з буряків.

Цукровий колер (карамель)

Темно-забарвлений продукт карамелізації цукру. Його водні розчини представляють собою темно-коричневу рідину з приємним запахом. Застосовують для фарбування напоїв, кондитерських виробів, в кулінарії.

Серед синтетичних барвників необхідно відзначити наступні дозволені до вживання.

Індигокармін (динатрієва сіль індигодисульфокислоти)

Індигокармін при розчиненні у воді дає розчини інтенсивного синього кольору. Застосовують в кондитерській промисловості та при виробництві цукру-рафінаду.

Татразин жовтий - натрієва сіль азобарвника

Тартразин добре розчинний у воді, утворює розчини оранжево-жовтого кольору. Використовують у кондитерській промисловості, при виробництві напоїв.

Кольорорегулюючі харчові добавки

До них відносяться сполуки, що змінюють забарвлення продукту в результаті взаємодії з компонентами харчової сировини і готових продуктів. Серед них необхідно відзначити відбілюючі речовини – харчові добавки, що руйнують природні пігменти або забарвлені продукти, які утворюються при отриманні харчових продуктів. Наприклад, діоксид сірки SO2. Розчини H2S03 та її солі проявляють відбілюючу і консервуючу дію, що гальмує ферментативне потемніння овочів і фруктів, а також уповільнює утворення меланоїдинів. У той же час необхідно пам'ятати, що SO2 руйнує вітамін В1 і впливає на молекули білка, що може викликати небажані наслідки.

Нітрит і нітрат калію застосовують при обробці м'яса та м'ясних продуктів для збереження червоного кольору. Міоглобін - червоний барвник при взаємодії з нітритами утворює нітрозоміоглобін, який додає м'ясним вироби колір червоного солоного м'яса, і не змінюється при кип'ятінні.

Аналогічну дію має і нітрат калію, який зп допомогою ферментів, що виділяються мікроорганізмами, переводиться на нітрит калію. В даний час за сукупністю показань застосування нітритів та нітратів викликає заперечення медиків і вимагає подальшого вивчення.

Бромат калію КВrОз застосовують як відбілювач борошна, однак його використання призводить до руйнування вітамінів В1, РР і метіоніну.

Харчові добавки, що змінюють структуру та фізико-хімічні властивості харчових продуктів

До цієї групи харчових добавок можуть бути віднесені речовини, що змінюють реологічні властивості харчових продуктів (консистенцію): загусники, желе, харчові поверхнево-активні речовини (ПАР), стабілізатори фізичного стану харчових продуктів, розпушувачі.

Хімічна природа харчових добавок, віднесених до цієї групи, досить різноманітна. Серед них є продукти природного походження і отримані штучним шляхом, в тому числі хімічним синтезом. Вони включають як суміші, так і індивідуальні сполуки.

Загусники, желе

Ця велика група харчових добавок використовується в харчовій промисловості для отримання колоїдних розчинів підвищеної в'язкості (загусники), студнів – полікомпонентних нетекучих систем, що включають високомолекулярний компонент і низькомолекулярний розчинник, і гелів – структурованих колоїдних систем.

Серед них необхідно відзначити натуральні харчові добавки: желатин, пектин, альгінат натрію, агароїди, крохмаль, рослинні камеді і речовини, які одержують штучно, в тому числі з природних об'єктів: метилцелюлоза, амілопектин, модифіковані крохмалі.

Желатин

Білковий продукт, що представляє суміш поліпептидів з різною (50-70 тис.) молекулярної масою та їх агрегатів, не має смаку і запаху. Желатин отримують з кісток, хрящів, сухожиль тварин. Він розчиняється в гарячій воді, при охолодженні водні розчини утворюють студні. Желатин застосовують при виготовленні сальтисону, желе (фруктових та рибних), морозива, в кулінарії.

Крохмаль і модифіковані крохмалі

Крохмаль, його фракції (амілопектин), продукти часткового гідролізу - декстрини та модифіковані крохмалі застосовують як загусники, студнеутворювачі у кондитерській, хлібопекарській промисловості, при виробництві морозива.

Пектинові речовини

Студнеутворювальна здатність пектину залежить від його молекулярної маси (ступеня полімеризації), кількості метильних груп, що входять до складу його молекули (ступінь метоксилювання), і вмісту вільних карбоксильних груп, заміщення їх металами. Залежно від ступеня етерифікації карбоксильних груп розрізняють високо- і низькоетерифіковані пектини, які отримують з вихідної сировини кислою або лужною екстракцією або ферментативним розщепленням. Пектини різної природи значно відрізняються за студнеутворювальними властивостями. Пектини кращої якості отримують з кірочки цитрусових і яблук, нижчої – з бурякового жому – відходів цукрового виробництва. Міцний студень пектин утворює лише у присутності цукру і кислоти. Їх співвідношення може дещо змінюватися. У водних розчинах відбувається дисоціація карбоксильних груп, що містяться в його молекулі, і вона перетворюється в макроаніон. Кисле середовище перешкоджає дисоціації карбоксильних груп в пектині, знижує електростатичне відштовхування його молекул. Присутність цукру зменшує гідратацію пектину і сприяє з'єднанню його молекул один з одним при утворенні структури студня.

В утворенні структурного каркаса студня, а отже, гелю значна роль належить водневим зв'язкам.

Високоетерифіковані пектини як харчові добавки застосовують у кондитерській промисловості (мармелад, желе), у виробництві фруктових соків, морозива, рибних консервів, майонезу. Низькоетерифіковані – в овочевих желе, паштетах, драглях.

Агар-агар та інші агароїди

Його отримують з морських водоростей, які ростуть у Білому морі й Тихому океані і розрізняються за властивостями в залежності від походження. Агар незначно розчиняється у холодній воді, але набухає в ній. У гарячій воді утворює колоїдний розчин, який при охолодженні дає хороший міцний холодець, що володіє склоподібним смаком. Агар-агар застосовують у кондитерській промисловості як харчову добавку при виробництві желейного мармеладу, пастили, зефіру, при отриманні м'ясних і рибних холодців, желе, пудингів, при приготуванні морозива, де він запобігає утворенню кристалів льоду.

Агароїд (чорноморський агар)

Отримують з водоростей філофори, що ростуть в Чорному морі. Погано розчинний у холодній воді. В гарячій воді утворює колоїдний розчин, при охолодженні якого утворюється холодець, що має затяжисту консистенцію. Студнеутворювальна здатність у два-три рази нижча, ніж у агар-агару. За хімічною природою до агару і агароїду близький фурцеларан - полісахарид, що отримується з морської водорості - фурцеларії. За здатністю до студнеутворення він займає проміжне положення до розглянутих раніше агароїдів. Застосовують при виробництві мармеладу і желейних цукерок.

Альгінові кислоти і альгінат натрію

Полісахариди, що складаються із залишків D-маннуронових і L-гулуронової кислот. Отримують їх з бурих водоростей. Альгінові кислоти у воді не розчиняються, але зв'язують її, альгінат натрію добре розчинний у воді. Використовують як загущувачі і емульгатори. Застосовують як харчові добавки при виготовленні мармеладу, фруктових желе, цукерок, освітлення соків.

Прості ефіри целюлози

Метилові (метилцелюлоза) і етилові (етилцелюлоза) - застосовують при виготовленні морозива, у виробництві кондитерських виробів, соусів.

Харчові поверхнево-активні речовини (ПАР)

До них відносяться групи речовин, які знижують поверхневий натяг. Це дозволяє використовувати їх для отримання тонкодисперсних і стійких колоїдних систем. Зазвичай молекули ПАР мають дифільну будову, тобто містять гідрофільні і гідрофобні групи. Гідрофільні забезпечують розчинність у воді, гідрофобні – в неполярних розчинниках. Відповідним чином вони розташовуються на поверхні розділу фаз. Їх основні фізико-хімічні, а звідси і технологічні властивості залежать від хімічної будови і співвідношення молекулярних мас гідрофільних і гідрофобних груп, За типом гідрофільних груп розрізняють іонні та неіонні поверхнево-активні речовини. Перші дисоціюють на іони, одні з яких поверхнево-активні, інші – ні. У залежності від знаку заряду поверхнево-активного іону їх ділять на аніонні, катіонні та амфотерні. Молекули неіонних ПАР не дисоціюють у розчині.

За допомогою ПАР можна регулювати властивості гетерогенних систем, якими є харчова сировина, напівпродукти і готові продукти.

В даний час в багатьох країнах виробляють тисячі тонн харчових ПАР.

Основні харчові ПАР – це похідні одноатомних і багатоатомних спиртів, моно- і дисахаридів, структурними компонентами яких є залишки кислот різної будови.

Зазвичай ПАР, що застосовуються в харчовій промисловості, не є індивідуальними речовинами, це багатокомпонентні суміші. Назва препарату відповідає лише основному продукту. ПАР, як харчові добавки, знайшли застосування практично у всіх галузях харчової промисловості. Розглянемо основні групи харчових ПАР, що застосовуються в промисловості.

Моно-, диацилгліцерини (моно-, дигліцериди) та їх похідні

Отримують гідролізом ацилгліцеринів або етерифікацією гліцерину високомолекулярними жирними кислотами.

Застосування моно- і дигліцеринів в хлібопеченні покращує якість хліба, уповільнює процес черствіння, в макаронній промисловості дозволяє механізувати процес, підвищує якість, знижує клейкість макаронних виробів, в маргарині підвищує пластичні властивості.

Знайшли застосування і похідні моногліцеридів, етерифіковані карбоновими кислотами. Такі харчові добавки використовують у хлібопеченні, кондитерській та цукровій промисловості, при виробництві морозива. Їх застосування у шоколадному виробництві дозволяє економити масло-какао, в маргариновій отримувати низькожирні маргарини з вмістом жирової фази 40-50%.

Ефіри полігліцерину

Сполуки, що являють собою складні ефіри жирних кислот з полігліцерином. Крім того, ці продукти містять вільні полігліцерини, деяку кількість моно-, ди-, тригліцеридів. Застосовують в хлібопекарській, кондитерській і маргариновій галузях промисловості.

Ефіри сахарози

За складом являють собою складні ефіри природних кислот з сахарозою. Спектр застосування цих сполук дуже широкий – кондитерські вироби, хлібопечення, виробництво морозива.

Ефіри сорбіту

Це сполуки, що представляють собою складні ефіри шестиатомного спирту сорбіту та природних кислот. Вони знайшли застосування майже у всіх галузях харчової промисловості.

Похідні молочної кислоти з вищими жирними кислотами

До них відноситься стероілмолочна кислота і її солі (натрійстелат і кальційстелат).

Фосфоліпіди

Фосфоліпіди як природного, так і синтетичного походження застосовують в хлібопекарній, кондитерській, маргариновій промисловості.

Підсолоджуючі харчові добавки

У харчовій промисловості, кулінарії, при приготуванні їжі в домашніх умовах з давніх часів широко застосовуються харчові добавки, що володіють солодким смаком – підсолоджуючі речовини. Першими з них були мед, соки і плоди рослин. Основна солодка речовина, що використовується нами – сахароза.

Останнім часом з урахуванням вимог науки про харчування, розширення виробництва низькокалорійних продуктів, а також продуктів для людей, які страждають рядом захворювань, в першу чергу хворих діабетом, розширюється випуск замінників сахарози як природного походження, так і синтетичних. У харчовій промисловості зростає використання підсолоджувальних продуктів з крохмалю: патоки, глюкозо-фруктозних сиропів, глюкози.

Мед

Продукт переробки квіткового нектару медоносних квітів бджолами. Має приємний смак та запах. Склад, колір і аромат меду багато в чому визначаються рослинами, з яких було отримано нектар бджолами. Містить 75% моно- і дисахаридів, в тому числі 40 % фруктози, 35 % глюкози і 2 % сахарози, крохмалю – 5,5 %. Із вітамінів (мг на 100 г): С – 2; В6 – 0,10; фолацин – 15,0 (мкг), в незначній кількості – В2, В1. Із мікроелементів (мкг %): залізо – 800; йод – 2,0; фтор – 100, решта в незначній кількості. Органічних кислот – 1,2 %.

Мед використовують у харчуванні і як ліки, а також у кондитерській і хлібопекарській промисловості, при виготовленні напоїв.

Солодовий екстракт

Водна витяжка з ячмінного солоду - являє собою суміш з моно- і олігосахаридів (глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза), білків, мінеральних речовин, ферментів. Вміст сахарози досягає 5 %. Використовують у кондитерській промисловості, при приготуванні продуктів для дитячого харчування.

Лактоза

Молочний цукор - використовують у дитячому харчуванні та для виробництва спеціальних кондитерських виробів.

Багатоатомні спирти (поліоли)

Серед них широке застосування в якості підсолоджувачів знайшли сорбіт і ксиліт. Їх іноді називають цукровими спиртами. Солодкість ксиліту і сорбіту в порівнянні з сахарозою складає 0,85 і 0,6 відповідно. Вони практично повністю засвоюються організмом. Ксиліт, крім того, позитивно впливає на стан зубів, збільшує виділення шлункового соку і жовчі.

Сахарин

Біла кристалічна речовина з температурою плавлення 228-229 °С, солодша від сахарози в 300-550 разів і зазвичай вживається у вигляді натрієвої солі, солодкість якої у 500 разів більша від сахарози. Тому її дозування має бути дуже низькою. Сахарин швидко проходить через травний тракт і 98 % його виходить з сечею.

Цикломати

Сполуки з приємним солодким смаком, без присмаку гіркоти, стабільні при варінні, випічці, добре розчиняються у воді. Солодкість в 30 разів вища, ніж у сахарози. У ряді країн застосовуються в кондитерській промисловості та при виробництві напоїв.

Аспартам

Останнім часом в якості підсолоджувача використовується також депептид (сполука, молекула якої складається з двох залишків амінокислот) ас партам. До складу аспартаму входять залишки аспарагінової та фенілаланінової амінокислот. У процесі отримання харчових продуктів, у присутності вологи і при підвищеній температурі, аспартам частково перетворюється на дикетопіперазин. Він пройшов ретельну перевірку на токсичність і канцерогенність і є нешкідливим. Аспартам не чинить побічної дії на травний тракт, серцево-судинну і центральну нервову систему. Він зручний для підсолоджування харчових продуктів (наприклад, кремів, морозива), які не вимагають теплової обробки, а також продуктів лікувального призначення. У продуктах, які піддаються тепловій обробці, тривалому зберіганню, його застосування є недоцільним через зниження ступеня солодкості готового продукту.

Завершуючи розгляд підсолоджувальних речовин, хотілося б відзначити, що застосування багатьох замінників сахарози вимагає додаткового використання наповнювачів, консервуючих речовин.

Харчові добавки: консерванти

Коротко зупинимося тільки на хімічних консервантах, додаючи які вдається уповільнити або запобігти розвитку мікрофлори: бактерій, цвілі, дріжджів та інших мікроорганізмів, а отже, продовжити термін зберігання продуктів харчування. Ці сполуки повинні бути нешкідливі, не змінювати органолептичних властивостей харчових продуктів. Їх ефективність, способи застосування залежать від їх хімічної природи, концентрації, іноді від рН середовища. У ряді випадків доцільно використовувати суміш кількох консервантів, проте при цьому необхідно враховувати особливості харчових продуктів, в які вони вносяться. Немає універсальних консервантів, які були б придатні для всіх харчових продуктів.

Діоксид сірки SO2

Одним з найбільш поширених консервантів є діоксид сірки SO2 (сірчистий газ). Застосовуються і солі сірчистої кислоти (Na2S03, NaHS03). Сірчистий газ добре розчиняється у воді (сірчиста кислота) і має антимікробну дію. Сірчистий газ, солі сірчистої кислоти (сульфіти) пригнічують ріст цвілевих грибів, дріжджів, деяких бактерій. Використовують для збереження соків, плодоовочевих пюре, повидла і т. д. Сульфіти - інгібітори дегідрогеназ, застосовують як вибілювальні матеріали, оберігають очищену картоплю, розрізані плоди та овочі від потемніння. Сірчистий газ руйнує вітаміни B1 (тіамін) і біотин, тому його застосування для стабілізації продуктів небажане.

Сорбінова кислота

Сорбінова кислота та її калієві, натрієві та кальцієві солі застосовуються в якості консервантів при виробництві фруктових, овочевих, рибних і м'ясних виробів, маргарину. Сорбінова кислота використовується для обробки матеріалу, в який упаковують харчові продукти.

Бензойна кислота та її солі (бензоати)

Вона входить до складу багатьох плодів і є поширеним природним консервантом. Бензойна кислота застосовується при виготовленні плодово-ягідних виробів, бензоат натрію - при виробництві рибних консервів, маргарину, напоїв.

Формальдегід і уротропін

Застосовуються для консервування обмеженого числа продуктів.

Органічні кислоти та їх солі

Мурашина HCOOH; пропіонова СН3-СН2-СООН; лимонна кислота. Солі мурашиної кислоти застосовуються як смакові речовини (солезамінники). Пропіонова кислота використовується в кондитерській та хлібобулочній промисловості. Лимонна кислота в маргариновій продукції.

Харчові добавки: антиокислювачі

Харчові добавки, які уповільнюють окислення ненасичених жирних кислот, що входять до складу ліпідів, називаються антиокислювачами. Зазвичай їх використовують в жирових і жировмісних продуктах. З природних антиокислювачів необхідно відзначити токофероли – вони присутні в ряді рослинних масел. З синтетичних – бутилоксианізол (БОА) і бутилокситолуол (БОТ) – застосовуються в жирових продуктах, в першу чергу в топлених, кулінарних і кондитерських жирах.

Харчові добавки: ароматизатори

Ароматизатори – харчові добавки, що підсилюють смак і аромат і вносяться в харчові продукти з метою поліпшення їх органолептичних властивостей. Їх умовно можна розділити на природні і харчові добавки, що імітують природні. Перші виділяють з фруктів, овочів і рослин у вигляді соків, есенцій або концентратів, другі одержують синтетичним і нетрадиційним шляхом. Способи отримання сполук останньої групи можуть бути найрізноманітнішими. У нашій країні не дозволяється застосування синтетичних продуктів, які підсилюють аромат, властивий даному натуральному продукту, і введення їх у продукти дитячого харчування. Хімічна природа ароматизаторів може бути різною. Вони можуть включати велику кількість компонентів. Серед них ефірні масла, альдегіди, спирти та складні ефіри і т. д. З смакових речовин, що підсилюють аромат і смак, зупинимося на L-глутаміновій кислоти та її солі – глутаматі натрію, що застосовуються при виробництві концентратів, перших і других страв.

 

Читайте також: