Технологические пищевые добавки

Введение

За последние десятилетия  в мире технологий и ассортимента пищевых продуктов произошли  огромные изменения. Они сказались  и на ставших классическими традиционных способах получения и на самих продуктах (хлебе, мучных кондитерских изделиях, напитках и др.). Кроме того, привели к появлению новых групп продуктов питания (функциональных продуктов, продуктов лечебного, детского питания и т.д.) с новым составом и свойствами. Изменения привели к упрощению технологий и сокращению производственных циклов, выразились в принципиально новых технологических и аппаратурных решениях.

Эти изменения связаны  с пониманием роли питания в жизни  человека, взаимосвязи качества пищи и болезней цивилизации, проявлением  новых условий и ритма жизни, а также экологических проблем, применением пищевых, биологически активных добавок и улучшителей.

Упомянутые фундаментальные  изменения в значительной степени  стали возможными благодаря использованию  большой группы пищевых добавок, получивших условное название «технологические добавки».

Ускорение технологических  процессов обеспечивают ферментные препараты, химические катализаторы, экстрагенты и другие вещества. Для регулирования и улучшения текстуры пищевых систем и готовых продуктов используют эмульгаторы, гелеобразователи, стабилизаторы, для улучшения качества сырья и готовых продуктов применяют отбеливатели муки, фиксаторы миоглобина. Для предотвращения комкования и слеживания продукта применяют полирующие средства.

Подразделение пищевых добавок  на самостоятельные группы является в достаточной степени условным. В отдельных случаях без них  невозможен технологический процесс (экстрагирующие вещества, катализаторы гидрирования жиров и т д.), т.е. они не совершенствуют его, а помогают его осуществить. Некоторые технологические добавки рассматриваются в нескольких подклассах, многие из них влияют на эффективность использования сырья и качество готовых продуктов. Необходимо помнить, что классификация пищевых добавок при определении подкласса пищевых добавок предусматривает их технологические функции, и большая часть пищевых добавок ими обладает.

Под комплексными пищевыми добавками понимают изготавливаемые  промышленным способом смеси пищевых  добавок одинакового или различного технологического назначения. В их состав могут входить кроме пищевых  и биологически активных добавок  основные виды сырья (основные макроингредиенты): мука, сахар, крахмал, белок, специи и т. д.

Следует отметить, что в  последнее время появилось большое  число комплексных пищевых добавок. Под комплексными пищевыми добавками  понимают изготовленные промышленным способом смеси пищевых добавок  одинакового или различного технологического назначения. Особенно широкое распространение  они получили в технологии хлебопечения, при производстве мучных кондитерских изделий, в мясной промышленности. Иногда в эту группу включают вспомогательные  материалы технологического характера.

Вспомогательные материалы  — это любые вещества или материалы, которые, не являясь пищевыми компонентами, используются при переработке сырья  и в производстве пищевой продукции  с целью улучшения технологии; в готовых пищевых продуктах  вспомогательные материалы отсутствуют  или могут определяться их неудаляемые остатки.

Они, как уже указывалось  ранее, не рассматриваются в качестве пищевых добавок.

1 Общие подходы к подбору и применению пищевых добавок

Эффективность применения пищевых  добавок для решения технологических  задач требует создания технологии их подбора и применения с учетом особенностей химического строения, функциональных свойств, характера  действия самих пищевых добавок, а также вида продукта, особенностей сырья, состава пищевой системы, технологии получения готового продукта, оборудования, а иногда упаковки и  условий хранения. В общем виде разработка технологии подбора и применения технологических пищевых добавок представлена на рис. 6.1.

Ниже приводится краткая  характеристика некоторых видов  пищевых добавок технологического назначения. К ним относятся:

• ускорители технологических  процессов (ферментные препараты);

• фиксаторы миоглобина;

• вещества, улучшающие качество муки и хлеба;

• растворители.

Первый уровень	→	Характеристика пищевой  добавки	Основные качественные показатели(содержание основного вещества и др ). Растворимость
↓
Второй уровень	→	Характеристика функциональных свойств	Основные функциональные свойства Технологические свойства. Побочныесвойства
↓
Третий уровень	→	Определение направлений  использования	Виды продуктов Особенности  применяемого сырья Технология получения  продукта
↓
Четвертый уровень	→	Особенности состава и  свойств пищевых систем	Состав, физико-химические свойства Принцип действия добавки Возможные  виды взаимодействия с другими компонентами, роль добавки в лишевой системе
↓
Пятый уровень	→	Разработка способа введения добавки в пищевой продукт	Выбор этапности внесения Определение оптимальной концентрации Наименьший уровень концентрации Технологические параметры
↓
Шестой уровень	→	Оценка эффективности  внесения	Характеристика пищевого продукта Оценка целесообразности введения добавки в пищевой продукт
↓
Седьмой уровень	→	Анализ медико-биологической  безопасности	Содержание добавки в  готовом продукте Система контроля
↓
Восьмой уровень	→	Сертификация пищевой  добавки и продукта с ней	Нормативно-техническая  документация Особенности отдельно пищевой добавки и продукта с  ней

Рис.1 Разработка технологии подбора и применения новой пищевой добавки

2 Фиксаторы миоглобина

Пищевые технологические  добавки, обеспечивающие стойкий розово-красный  цвет мясным и рыбным изделиям, являются консервирующими веществами для  мяса и мясопродуктов, а также  применяются в сыроделии для  предотвращения вспучивания сыров и брынзы (табл.1).

Таблица 1. Фиксаторы миоглобина, разрешенные к применению в Российской Федерации

Е-номер	Пищевая добавка	Технологическая функция
Е249 Е250 Е251 Е252	Нитрит калия Нитрит натрия Нитрат натрия Нитрат калия	Консервант, фиксатор окраски То же » »

 

Нитриты при взаимодействии с ферментами мяса (миоглобином) образуют нитрозогемоглобин — вещество красного цвета. При тепловой обработке нитрозогемоглобин переходит в гемоглобин, придающий мясным продуктам стойкий красный цвет. Поэтому нитриты в списке приведенных выше добавок играют основную роль в обеспечении красного цвета колбасных изделий.

Из общего количества внесенного нитрита натрия на реакцию с миоглобином  расходуется около 30 % пищевой добавки, остальное количество взаимодействует со структурными компонентами макронутриентов: с амино- и сульфгидрильными группами белков, гидроксильными группами других компонентов, превращаясь в гидроксиламин и аммиак. По мнению отдельных авторов, при посоле мяса 5— 15 % нитритов связывается с метгемоглобином; 1—10 % переходит в нитраты; 5—20 % остается в виде нитритов; 1—5 % выделяется в виде газообразных продуктов; 1—5 % взаимодействует с липидами; 20— 30 % — с белками.

Нитраты не являются метгемоглобинообразователями, но при определенных условиях и в первую очередь в зависимости от особенностей состава пищевых продуктов и микрофлоры желудочно-кишечного тракта часть их восстанавливается до нитритов.

Несмотря на широкое распространение  нитратов в природе, как пищевые  добавки они вызывают все большую  озабоченность у физиологов. Это  связано со способностью частично восстанавливаться в более токсичные нитриты. Механизм токсического действия последних на организм состоит во взаимодействии с гемоглобином крови и образовании метгемоглобина, не способного связывать и переносить кислород. ДСД нитритов - 0,2 мг/кг массы тела человека.

В связи с токсичностью нитратов и нитритов их потребление  строго регламентировано. При использовании  нитратов и нитритов в составе  школьных смесей максимальный уровень  нитритов в таких продуктах рассчитывают с учетом нитритов, образующихся из нитратов. Снижение до минимального уровня содержания в пищевых рационах нитратов и нитритов — актуальная задача.

3 Растворители

В ходе технологических процессов (производство жиров, рыбы, чая, кофе и  др.) применяются растворители. Перечень разрешенных растворителей, пропеллентов, газовых сред, применяемых при упаковке, приведен в табл. 2.

Таблица 2. Пропелленты, разрешенные к применению в Российской Федерации (СанПиН   232560-96)

Е-номер	Пищевая добавка	Смежные технологические  функции
Е940	Дихлордифторметан (хладон-12)	Пропеллент, хладагент
Е941	Азот	Газовая среда для упаковки и хранения, хладагент
Е943а	Бутан	Пропеллент
Е943b	Изобутан	То же
Е944	Пропан	»
Е945	Хлорпентафторэтан	»
Е946	Октафторциклобутан	»

По строгому определению, пропелленты — это газы, выталкивающие продукт из контейнера. Химические свойства пропеллентов позволяют применять некоторые из них в качестве экстрагирующих агентов, поэтому они относятся к вспомогательным материалам.

4 Пеногасители

Эта группа веществ объединяет добавки, обладающие способностью предупреждать или снижать образование пен — стабилизированных дисперсий определенных типов газов в жидкой дисперсионной среде.

В ряде случаев образование  пены может вызвать серьезные  проблемы в ходе технологического процесса или отрицательно сказаться на качестве конечного продукта. В частности, пены могут снижать производительность оборудования и повышать технологическое  время и затраты. Они мешают проведению технологических процессов, связанных  с фильтрованием, центрифугированием, выпариванием, дистилляцией и т п. В подобных случаях прибегают  к их гашению. Для этих целей могут  быть использованы, в частности, нехимические методы — механические или физические (перемешивание, нагрев, охлаждение и  т. п.). Однако наиболее экономичным  и эффективным является применение химических пеногасителей.

Эффективный химический пеногаситель должен соответствовать ряду требований:

• обладать более низким поверхностным натяжением по сравнению с системой, в которую он добавляется (быть более поверхностно-активным по сравнению с пенообразователем);

•  хорошо диспергироваться в системе;

•  обладать низкой растворимостью в системе;

•  быть инертным;

•  не оставлять значительного осадка или запаха;

•  соответствовать нормативам безопасности.

В табл. 3 приведены пищевые добавки, которые используются в качестве пеногасителей.

Таблица 3. Пищевые добавки с технологическими функциями пеногасителей, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов

Е-номер	Технологическая функция	Пропедленты
Е404 Е570 Е900   Е1521	Альгинат кальция Жирные кислоты Полидиметилсилоксан   Полиэтиленгликоль	Загуститель, стабилизатор Стабилизатор пены, глазирователь Эмульгатор, добавка, препятствующая слеживанию и комкованию Диспергатор, пластификатор

 

При выборе конкретного пеногасителя должны учитываться следующие факторы:

• химическая природа пенообразующего  агента;

• тенденция пенообразования;

• растворимость и концентрация;

• присутствие электролитов, коллоидов или других поверхностно-активных веществ;

• температура, рН и вязкость системы;

• используемое технологическое  оборудование;

• конечное назначение продукта, содержащего пеногаситель.

В пищевой промышленности наиболее широко используются силиконовые  пеногасители (Е900), поскольку они в наибольшей мере соответствуют всем необходимым требованиям.

5 Ферментные препараты

Ферментные препараты  представляют собой очищенные и  концентрированные продукты, содержащие определенные ферменты (энзимы) или  комплекс ферментов, характерных для  биологических сред и организмов — продуцентов. Они являются важным элементом в технологиях пищевых  продуктов и применяются для  интенсификации технологических процессов  и повышения качества продуктов  питания.