Пищевые и биологически активные добавки

Пищевые и биологически активные добавки. 
1. Какие основные антиокислители вы знаете? Какую роль играют антиокислители в сохраннии пищевых продуктов? 
2. Из каких основных технологических стадий состоит получение пектинов? Как классифицируют этот вид гелеобразователей? Как различная степень этерефикации сказывается на механизме гелеобразования? 
3. Какие вещества используются в пищевой промышленности для регулирования pH пищевых систем? 
4. Что такое токсичность? Какова принципиальная схема определения токсичной безопасности пищевых добавок? 
 
 1.Антиокислители (антиоксиданты, консерванты) — природные или синтетические вещества, способные замедлять окисление (рассматриваются преимущественно в контексте окисления органических соединений. 
Основные антиокислители: 
-Аскорбиновая кислота — органическое соединение, родственное глюкозе, является одним из основных веществ в человеческом рационе, которое необходимо для нормального функционирования соединительной и костной ткани. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является антиоксидантом. Биологически активен только один из изомеров — L-аскорбиновая кислота, который называют витамином C. В природе аскорбиновая кислота содержится во многих фруктах и овощах. 
-Токоферол— класс химических соединений, метилированные фенолы. Многие токоферолы, а также соответствующие им токотриенолы, являются биологически активными и в совокупности называются витамином E. 
Токоферолы зарегистрированы в качестве пищевых добавок E306 (смесь токоферолов), E307 (α-токоферол), E308 (γ-токоферол) и E309 (δ-токоферол). 
-Бета-каротин — жёлто-оранжевый растительный пигмент, один из 600 природных каротиноидов. Бета-каротин служит предшественником витамина А (ретинол) и является мощным антиоксидантом. Также это вещество обладает иммуностимулирующим и адаптогенным действием. 
Бета-каротин содержится в Тыкве, моркоиь, зелёном луке, щавеле, шпинате, латуке, салате, салате романо, капусте кейл, помидорах, красном переце, брокколи, грейпфрутах, сливах, персики, дыни, абрикосы, хурма, крыжовник, чернике, чёрной смородине. 
А также в уникальном соляном месторождении в Крыму на озере Сасык-Сиваш. Натуральный компонент попадает в соляные бассейны благодаря цветению водоросли Dunaliella sallina, которая сумела приспособиться к жёстким условиям ультрасолёной воды и солнечной радиации, научившись вырабатывать удивительное защитное вещество — бета-каротин. Таким образом, бета-каротин содержится в натуральной морской соли. 
-Ликопин — каротиноидный пигмент, определяющий окраску плодов некоторых растений, например томатов, гуавы, арбуза. Не растворим в воде. 
Молекулярная формула: C40H56. Ликопин содержится во многих красно-оранжевых частях растений, это главный компонент, определяющий красный цвет плодов томатов. 
Ликопин является нециклическим изомером бета-каротина. Защищает части растения от солнечного света и окислительного стресса. В клетках растений ликопин выступает как предшественник всех остальных каротиноидов, включая бета-каротин. Впервые ликопин был выделен в 1910 году, а структура молекулы была определена к 1931 году. 
 
Антиоксиданты широко применяют на практике. Окислительные процессы приводят к порче ценных пищевых продуктов (прогорканию жиров, разрушению витаминов). 
Для увеличения стойкости пищевых продуктов, содержащих жиры и витамины, используют природные антиоксиданты — токоферолы (витамины Е), нордигидрогваяретовую кислоту и др. — и синтетические антиоксиданты — пропиловый и додециловый эфиры галловой кислоты, бутилокситолуол (ионол) и др. 
Антиоксиданты, используемые как пищевые добавки:: 
-Пекти́новые вещества́ или пектины— полисахариды, образованные остатками главным образом галактуроновой кислоты. Присутствуют во всех высших растениях, особенно много во фруктах и в некоторых водорослях. Пектины, являясь структурным элементом растительных тканей, способствуют поддержанию в них тургора, повышают засухоустойчивость растений, устойчивость овощей и фруктов при хранении. Используются в пищевой промышленности — в качестве структурообразователей (гелеобразователей), загустителей, а также в медицинской и фармацевтической промышленности — в качестве физиологически активных веществ с полезными для организма человека свойствами. В промышленных масштабах получают пектиновые вещества в основном из яблочных и/или цитрусовых выжимок, жома сахарной свёклы, корзинок подсолнечника. Другие виды растительного сырья не имеют особого промышленного и прикладного значения. 
-Аскорбиновая кислота 
-Лимонная кислота (2-гидрокси-1,2,3-пропантрикарбоновая кислота, 3-гидрокси-3-карбоксипентандиовая) (C6H8O7) — кристаллическое вещество белого цвета, температура плавления 153 °C, хорошо растворима в воде, растворима в этиловом спирте, малорастворима в диэтиловом эфире. Слабая трёхосновная кислота. Соли и эфиры лимонной кислоты называются цитратами. 
Поскольку цикл трикарбоновых кислот используют при дыхании все аэробные организмы, то лимонная кислота в определённой концентрации содержится в большинстве прокариотов и почти во всех эукариотах (преимущественно в митохондриях). В наибольшей концентрации она содержится в ряде растений: в ягодах, плодах цитрусовых, хвое, стеблях махорки, особенно много её в китайском лимоннике и недозрелых лимонах. 
Сама кислота, как и её соли (цитрат натрия, цитрат калия, цитрат кальция), широко используется как вкусовая добавка, регулятор кислотности и консервант в пищевой промышленности (пищевые добавки E330—Е333), для производства напитков, сухих шипучих напитков. 
-Бутилгидроксианизол (Е320) — твёрдое воскоподобное вещество, представляющее собой смесь изомеров — 2-трет-бутил-4-гидроксианизола и 3-трет-бутил-4-гидроксианизола. Его синтезируют из 4-метоксифенола и изобутилена. Применяется в качестве антиоксиданта и консерванта в пищевых продуктах, кормах для животных, косметике, резине, нефтепродуктах. 
-Технический ионол — порошок жёлтого цвета, tпл 69-70 °C; применяется в качестве антиоксиданта в производстве пищевых продуктов (пищевая добавка E321), смазочных масел, каучуков, пластмасс и др. Также является исходным соединением для синтеза различных производных пространственно затрудненных фенолов, многие из которых обладают биологической активностью или находят применение в промышленности. В чистом виде — белый порошок, т. пл. 70 °C.Хорошо растворяется в изопентане, бензоле, спирте, ацетоне, сложных эфирах, жирах. Нерастворим в воде и 10 % - ном растворе едкого натра. 
-Дигидрокверцетин, известный в Европе также как «Таксифолин»-относится к антиоксидантам натурального происхождения, или биофлавоноидам. Содержится в большом количестве в комлевой части сибирской лиственницы. 
По молекулярному строению и функциям дигидрокверцетин близок кверцетину и рутину, но превосходит их по фармакобиологической активности. 
 
2.Пектин для применения в пищевой и фармацевтической промышленности — очищенный полисахарид получают кислотной экстракцией из цитрусовых (лайм, лимон, апельсин, грейпфрут), яблочных выжимок, жома сахарной свеклы или из корзинок подсолнечника. Технологическая схема получения пектина предусматривает его очистку после экстракции, осаждение органическими растворителями, сушку, измельчение и т. н. стандартизацию. Стандартизация представляет собой процесс модификации свойств пектина, достигаемой физическими и/или химическими способами, с целью приведения их в соответствие с технологическими и рецептурными требованиями производства различных групп пищевых и непищевых продуктов. Пектин является гелеобразователем, стабилизатором, загустителем, влагоудерживающим агентом, осветлителем, веществом, облегчающим фильтрование и средством для капсулирования, зарегистрирован в качестве пищевой добавки E440. В пищевой промышленности пектин используют в производстве начинок для конфет, производстве фруктовых начинок, кондитерских желейных и пастильных изделий (например, зефир, пастила, мармелад), молочных продуктов, десертов, мороженого, спредов, майонеза, кетчупа, сокосодержащих напитков. В фармацевтической и медицинской промышленности пектин используют для капсулирования лекарств, а также для изготовления специальных лечебно-профилактических средств,например, из пектина изготавливают биологически активную добавку "Пепидол", которая применяется при дисбактериозе, кишечных инфекциях и отравлениях. 
Классификация пектинов: 
   Протопектины- пектиновые вещества в природном виде нерастворимы в воде, но их можно экстрагировать в виде пектиновой кислоты; осуществляется это при высокой температуре в присутствии кислоты. 
   Пектиновые кислоты. Это коллоидные полигалактуроновые кислоты, у которых некоторые карбоксильные группы этерифицированы. При соответствующем рН они образуют гель с добавлением сахара, а также (если степень этерификации невысока) — с солями металлов. Такие вещества называются пектинатами. 
   Промышленные пектины-производятся почти исключительно из отходов цитрусовых и яблок. После получения из фруктов сока (в случае цитрусовых — и ароматических эфирных масел) остается мякоть. Остаток мякоти, получаемый при переработке яблок, называют выжимками. Экстрагированные и очищенные пектины подразделяют на две основные группы — высокометоксилированные и низкометоксилированные пектины. Существует и третья группа, все шире применямая в настоящее время, — амидированные, или амидные, пектины. 
   Амидированные пектины-У таких пектинов определенная часть групп галактуроновой кислоты СООН замещается группами CONH,; как правило, число таких групп составляет от 15 до 25%. При использовании этих пектинов допустима большая концентрация кальция, чем для низкометоксилированных пектинов, а при производстве некоторых видов кондитерских изделий структурообразование будет происходить быстрее. 
Такие пектины используются также в приготовлении термообратимых джемов и желе для хлебобулочных изделий. 
 
3. Для регулирования pH пищевых систем в пищевой промышленности используют: уксусная кислота, молочная кислота, лимонная кислота, янтарная кислота, винная кислота, яблочная кислота, адипиновая кислота, фумаровая кислота, фосфорная кислота. 
В зависимости от специфики конкретной пищевой системы ее рН может оказывать влияние на основные коллойдные свойства, обусловливающие формирование консистенции, присущей конкретному продукты. К таким свойствам относятся: 
1. Устойчивость дисперсных систем. 
2. Изменение вязкости в присутствии загустителя. 
3. Формирование гелевой структуры в присутствии гелеобразователя. 
4. Придане определенного вкуса, характерного для определенного продукта. 
Изменение рН домтигается введением подкисляющих или подщелачивающих веществ. Для решения этой технологической задачи используют пищевые добавки двух функциональных классов, объединяющих кислоты и регуляторы кимлотности, к которым относятся соли пищевых кислот и некоторые вещества основного характера. 
 
4.Токсичность — токсикометрический показатель, вычисляемый как величина, обратная средней смертельной дозе или средней смертельной концентрации токсичного вещества. 
Токсичность веществ оценивается с помощью экспериментальных или ретроспективных данных. Нередко для оценки токсичности используют показатель LD50. 
По токсичности для теплокровных животных яды делятся на 4 группы: 
Чрезвычайно токсичные — средняя летальная доза менее 15 мг/кг. 
Высокотоксичные — средняя летальная доза 15—150 мг/кг. 
Умеренно-токсичные — средняя летальная доза 151—1500 мг/кг. 
Малотоксичные — средняя летальная доза более 1500 мг/кг. 
 
В 1987-1991 гг. ВОЗ утвердил специальную систему токсиколого-гигиенических исследований пищевых добавок "Принципы оценки безопасности пищевых добавок и контаминантов в продуктах питания". Согласно Закону Российской Федерации "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" государственный предупредительный и текущий контроль осуществляется органами Госсанэпиднадзора РФ. Безопасность использования добавок в производстве пищевых продуктов регламентируется документами Госсанэпиднадзора Минздрава России на федеральном уровне (СанПиН 2.3.2.1078-01, прил.7 "Пищевые добавки, не оказывающие вредного воздействия на здоровье человека при использовании для изготовления пищевых продуктов").При определении безопасности ДСП основной показатель выражается обычно в виде цифрового диапазона от 0 до Х (мг/кг массы тела/сутки). Значение Х (верхнего безопасного уровня) выводится на основе оценки данных о токсичности и использования приемлемого фактора безвредности. При решении вопроса о безопасности обязательно учитываются: опасность для человека, вероятность риска для здоровья, уровень потребления добавки, который не будет опасным для здоровья человека при ее систематическом использовании в течение всей жизни. 
Принципиальная схема определения токсикологической безопасности пищевой добавки включает в себя анализ следующих данных: 
- химическая структура вещества; 
- прогнозируемое воздействие на организм; 
- присутствие в качестве нормальных составных частей организма человека; 
- использование в традиционных продуктах питания; 
- знание о воздействии на организм животных (острая токсичность, генотоксичность, снижение плодовитости, тератогенность, подострая токсичность, хроническая токсичность, канцерогенность). 
После положительного ответа на эти вопросы выносится решение о целесообразности и безопасности применения пищевых добавок. При этом используется интегральный коэффициент запаса, равный, как правило,100, который означает, что ДСП ниже в 100 раз от минимально действующей дозы. 
В РФ возможно применение только пищевых добавок, разрешенных Госсанэпиднадзором России, что регламентируется Санитарными правилами. В отличие от стран ЕС, в РФ запрещены к применению при производстве пищевых добавок следующие: цитрусовый красный (Е121), амарант (Е123), формальдегид (Е240), бромат калия (Е924а) и бромат кальция (Е924б).