Основные цели введения пищевых добавок - природных или синтетических веществ, которые намеренно вносят в пищевые продукты для выполнения определенных технологических функций. Виды подкислителей (лимонная, уксусная, молочная кислота) и подсластителей.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАНК числу других кислот, широко применяемых в пищевой промышленности, относятся уксусная, молочная, и таконовая (продуцент - Кислота и ее соли (лактаты натрия, калия, кальция, магния, аммония) используются отдельно или в комбинациях при производстве безалкогольных напитков, кондитерских изделий, кисломолочных продуктов. Соли яблочной кислоты-малаты аммония, натрия, калия и кальция, как и сама кислота, обладают менее кислым вкусом по сравнению с лимонной и винной кислотами, поэтому они избирательно применяются в кондитерском и пивобезалкогольном производстве. Соли адипиновой кислоты-адипаты натрия, калия и аммония - применяются в качестве регуляторов кислотности при изготовлении сухих десертов и напитков, начинок и различных ингредиентов для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. Интенсивность и продолжительность ощущения кислого вкуса также сильно меняется от кислоты к кислоте.В связи с огромной скоростью развития технологий, качества жизни населения и ее количества, производство качественных, безопасных вкусовых добавок-это необходимое условия для поддержания высокой планки. Интенсивные подсластители применяются в производстве молочных продуктов, хлебобулочных изделий, жевательной резинки, майонезов, кетчупов, при консервировании фруктов и овощей.
Введение
Вместе с развитием пищевой промышленности и внедрением новых технологий в мире растет популярность пищевых добавок и интерес к ним.
Пищевые добавки - это природные или синтетические вещества, которые намеренно вносят в пищевые продукты для выполнения определенных технологических функций. Такие вещества называют также прямыми пищевыми добавками. Основными целями введения пищевых добавок являются: · Совершенствование технологии подготовки, переработки пищевого сырья, изготовления, фасовки транспортировки и хранения продуктов питания;
· Увеличение стойкости продуктов к различным видам порчи;
· Создание и сохранение структуры пищевых продуктов;
· Сохранения или изменение органолептических свойств и внешнего вида продуктов.
При этом пищевые добавки не должны маскировать последствий использования испорченного сырья, проведения технологических операций в антисанитарных условиях и нарушения технологической дисциплины.
Многие пищевые добавки имеют комплексные технологические функции, которые проявляются в зависимости от особенностей пищевой системы. Например некоторые подкислители одновременно являются регуляторами кислотности и РН. И поэтому подробное изучение требуется для полного понимания биотехнологических процесса пищевой промышленности
1. Подкислители
Подкислители применяют в основном как вкусовые добавки для придания продуктам "острого" вкуса. Самый популярный подкислитель - лимонная кислота, которую получают при участии Aspergillus niger, сбраживая мелассу и содержащие глюкозу гидролизаты. Ее широко используют в производстве безалкогольных напитков и кондитерских изделий. При консервировании помидоров широко используют яблочную кислоту, ее образует A. flavus. К числу других кислот, широко применяемых в пищевой промышленности, относятся уксусная, молочная, и таконовая (продуцент - A. terreus), глюконовая, используемая в форме глюконолактона (продуцент - A. niger), и фумаровая (микроскопический гриб рода Rhizopus).
В пищевых продуктах и напитках подкислители вызывают их приятный кислый вкус. В качестве подкислителей используются как органические, так и неорганические кислоты. К органическим кислотам относятся фруктовые кислоты, т. е. вещества, встречающиеся в соответствующих фруктах и ягодах. Это винная, лимонная, яблочная и другие кислоты. Применяются подкислители при производстве разных напитков, маринованных ягод, фруктов и овощей, фруктовых и ягодных сиропов; мармеладов, рыбопродуктов, желе, твердой и мягкой карамели, кислых драже, жевательной резинки, фруктового мороженого и т.п.
Регуляторы кислотности(кислоты, подкислители). Используются для придания пищевому продукту кислого вкуса при РН < 4,5. Интенсивность, различные оттенки и продолжительность кислого вкуса зависят от вида кислоты и особенностей химического состава пищевой системы.
Регуляторы кислотности, изменяя величину РН, влияют на реологические свойства и консистенцию продукта, эффективность действия эмульгаторов, стабилизаторов, загустителей и других пищевых добавок.
Широко распространены уксусная, молочная, лимонная, яблочная, винная, янтарная, адипиновая, фумаровая, фосфорная, серная, соляная кислоты, глюконо-дельта-лактон и другие регуляторы кислотности. Многие из них являются естественными метаболитами обменных реакций организма человека, широко распространены в природе и повседневных продуктах питания. Поэтому использование этой группы пищевых добавок регламентируется не гигиеническими заключениями, а технической документацией (ТУ и ТИ) на конкретные виды пищевой продукции.
Уксусная кислота. Ее получают путем уксуснокислого брожения и выпускают в продажу в виде эссенции, содержащей 70… 80 % уксусной кислоты. В быту используют так называемый "столовый уксус", представляющий собой разбавленную уксусную эссенцию. Для пищевых целей разрешены следующие соли уксусной кислоты: ацетаты калия, натрия, кальция, аммония. Уксусная кислота и ее соли используются, как правило, при производстве овощных консервов и маринованных продуктов.
Молочная кислота (L-,D-, DL-). Она производится как продукт молочнокислого брожения сахаров. Коммерческой формой выпуска являются 40%-ный раствор и концентрат. Последний должен содержать не менее 70 % молочной кислоты. Кислота и ее соли (лактаты натрия, калия, кальция, магния, аммония) используются отдельно или в комбинациях при производстве безалкогольных напитков, кондитерских изделий, кисломолочных продуктов.
Лимонная кислота. Продукт изготавливают путем лимоннокислого брожения Сахаров. В качестве регуляторов РН используют ее соли - цитраты натрия, калия, кальция, магния, аммония в различных комбинациях, в том числе с лимонной кислотой.
Лимонная кислота широко используется в технологии кондитерских, рыбных изделий и безалкогольных напитков, так как она имеет мягкий вкус и не раздражает слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта.
Яблочная кислота. Промышленное производство основано на ее синтезе из малеиновой кислоты. Последняя является токсичным соединением, поэтому критерием гигиенической безопасности синтезированной яблочной кислоты является остаточное содержание в ней малеиновой кислоты. При нагревании яблочной кислоты до температуры 100 °С она превращается в ангидрид с потерей всех своих товарных свойств.
Соли яблочной кислоты -малаты аммония, натрия, калия и кальция, как и сама кислота, обладают менее кислым вкусом по сравнению с лимонной и винной кислотами, поэтому они избирательно применяются в кондитерском и пивобезалкогольном производстве.
Винная кислота. Ее получают как продукт переработки винных дрожжей, винного камня и других отходов виноделия. Она не принимает участия в обменных процессах организма человека. Под воздействием бактерий кишечника разрушается около 80 % поступившей в организм винной кислоты. Для регуляции РН используются также ее соли -тартраты, в основном в производстве кондитерских изделий и безалкогольных напитков.
Янтарная кислота. Она является побочным продуктом при производстве адипиновой кислоты, а также получается из отходов янтаря. Солями янтарной кислоты являются сукцинаты натрия, калия и кальция. Различные сочетания солей янтарной кислоты используются в производстве безалкогольных напитков, концентратов супов и бульонов, сухих десертных смесей и других концентратов в качестве регуляторов РН пищевых систем.
Адипиновая кислота. Промышленное производство адипиновой кислоты основано на двухстадийном окислении циклогексана.
Соли адипиновой кислоты- адипаты натрия, калия и аммония - применяются в качестве регуляторов кислотности при изготовлении сухих десертов и напитков, начинок и различных ингредиентов для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.
Фумаровая кислота. Она широко распространена в природе в качестве метаболита многих растений и грибов. Фумаровую кислоту в промышленности можно получить с помощью Aspergillusfumaricus при сбраживании углеводов, а также путем изомеризации малеиновойкислоты под действием соляной кислоты и брома.
Фумаровую кислоту и еесоли - фумараты - используют в качестве заменителей лимонной и винной кислот, учитывая ее более низкую стоимость.
Глюконо-делъта-лактон. Продукт получают в аэробных условиях ферментативным окислением В, D-глюкозы глюкозооксидазой. Он применяется в производстве фаршевых вареных колбасных изделий, десертных смесей. Регулирование РН осуществляется за счет образования глюконовой кислоты в процессе гидролиза глюконо-дельта-лактона в водной фазе.
Ортофосфорная кислота. В качестве естественного ингредиента содержится во многих продуктах питания в свободном виде и в виде солей - фосфатов натрия, калия, кальция. Фосфорная кислота и ее соли применяются в производстве молочных продуктов, безалкогольных напитков, кондитерских изделий.
Для формирования кислого вкуса и в технологических целях могут использоваться другие кислоты с учетом особенностей технологии и химического состава продукта.
На отдельные кислоты и их изомеры существуют определенные ограничения. Например, грудные дети плохо переносят D-изомер молочной кислоты. Регламентируется ДСД для мононатриевой соли DX-молочной кислоты. В высоких дозах токсична фумаровая кислота, вызывающая повреждение яичек: для нее ДСД равна 6 мг на 1 кг массы тела человека.
В водных растворах кислоты способны к диссоциации расщеплению на ионы: положительно заряженные протоны и отрицательно заряженные кислотные остатки. Диссоциация протекает по разному. Степень диссоциации зависит от состава кислоты. Степени разбавления и температуры. По степени диссоциации кислоты подразделяются на сильные( например, соляная или серная) и слабые( например, уксусная или угольная). Сила кислоты пропорциональна концентрации ионов водорода в ее водном растворе. Мерой силы кислоты является величина РН - отрицательный логарифм концентрации протонов: РН= - log[H ]. В нейтральном растворе [H ]= 10-7, соответственно РН= 7. Если РН<7 раствор имеет кислую реакцию.
В принципе, ощущение кислого вкуса пропорционально концентрации ионов водорода, но на самом деле все сложнее. Кислоты кроме кислого могут иметь собственный вкус, например лимонная, а могут обладать чистым кислым, например фосфорная. Поэтому растворы разных кислот с одинаковым РН субъективно могут восприниматься как разные по вкусу. Интенсивность и продолжительность ощущения кислого вкуса также сильно меняется от кислоты к кислоте.
Существенно влияет на восприятие вкуса кислого пищевого продукта отсутствие буферных соединений, сладких и вкусовых веществ. Усиления ощущения кислого вкуса можно достичь увеличением вязкости продукта, то есть задержкой его во рту на языке.
Подсластители - вещества, используемые для придания сладкого вкуса. Широко используются натуральные и синтетические вещества для подслащивания пищевых продуктов, напитков, лекарственных средств.
В пищевой промышленности, кулинарии, при приготовлении пищи в домашних условиях с давних времен широко применяли вещества, обладающие сладким вкусом,- подслащивающие вещества(подсластители). По строгому определению в этот раздел пищевых добавок вошли вещества несахарной природы, которые придают пищевым продуктам сладкий вкус, однако на практике в эту группу часто включают все сладкие добавки. Существуют различные их классификации: по происхождению, калорийности степени сладости, химическому составу и т.д.
пищевой добавка подкислитель подсластитель
1. Синтетические (интенсивные) подсластители и их смеси
Интенсивные подсластители - вещества несахарной природы, которые в десятки и сотни раз слаще сахара. Они могут быть натуральными или синтетическими. Среди натуральных подсластителей наиболее известны тауматин (Е 957) и стевиозин.[5, 70c]
Синтетические интенсивные подсластители представлены сахарином и цикламатами (это подсластители "старого" поколения), а также "новыми", к которым относятся аспартам, сукралоза, ацесульфам калия.
Синтетические интенсивные подсластители применяются в производстве молочных продуктов (йогуртов, мороженого, творожных продуктов и т. п.), хлебобулочных изделий, печенья, жевательной резинки, майонезов, кетчупов, соусов, напитков, при консервировании фруктов и овощей - то есть везде, где может быть использован сахар.[5, 73c]
Сахарин
Первый искусственный подсластитель - сахарин (Е954) - был синтезирован еще в XIX веке американским химиком Фальбергом. Это вещество в 450 (!) раз слаще сахара. Сахарин широко применяется в пищевой промышленности, а потому, сами того не подозревая, все мы периодически подкармливаемся сахарином - он входит в состав мороженного, кремов, десертов и прочих кондитерских изделий. Обладая металлическим привкусом, он не отличается хорошими вкусовыми качествами, имеет мочегонный эффект и должен строго дозироваться во избежание побочных действий. Суточная доза - до 2,5 мг на килограмм массы тела и не больше! Вообще, наряду с цикламатами, сахарин вызывает у врачей наибольшие нарекания со стороны безопасности. Сахарин содержится в подсластителе "Сукразит". Он не разрушается при термической обработке, поэтому его можно добавлять в кондитерские изделия и компоты, а вот для маринадов он не подходит, потому что не является консервантом.[5, 104c]
Цикламат
Цикламаты (Е952) - кальциевая (или натриевая) соль циклогексиламино-N-сульфоновой кислоты, эмпирическая формула С6Н13О3S, молекулярный вес 166 - бескалорийний подсластитель. В чистом виде - белый кристаллический порошок, устойчивый при нагревании до 250 °С, стабилен при переработке, термообработке и хранении. Хорошо растворяется в воде (до 200 г/л), степень сладости 30, вкусовое ощущение сладости нарастает медленно.
Несмотря на то, что цикламаты были открыты еще в 1937 г., одобрены к применению, например, в странах ЕС были не очень давно, всего пока его применение разрешено более чем в 50 странах мира. Объем его потребления составляет 7,5 % общего мирового объема потребления подсластителей. На российском рынке считается наиболее дешевым подсластителем.
Цикламат улучшает вкус сахарина, если его использовать в количестве 110 частей на 1 часть сахарина, поэтому в России эта смесь активно используется при производстве напитков. Синергический эффект наблюдается также с ацесульфамом К и аспартамом.
Цикламаты широко используются также при приготовлении фруктовых соков, компотов, кондитерских изделий, джемов, шоколадов. В отдельных случаях применение цикламатов позволяет улучшить вкус и повысить растворимость лекарственных препаратов с щелочной реакцией. Цикламат разрешен диабетикам, но не рекомендован маленьким детям и беременным женщинам.[3, 98c]
Аспартам
Аспартам (Е 951) в 200 раз слаще сахара. Выявлено, что он безвреден и не оказывает побочного действия на желудочно-кишечный тракт, сердечно-сосудистую и центральную нервную системы, не способствует развитию кариеса зубов, однако противопоказан для больных фенилкетонурией. Установленная для аспартама величина допустимого суточного потребления составляет 40 мг/кг массы тела.
Под воздействием высоких температур аспартам может частично разлагаться, этот процесс зависит от содержания влаги, РН и температуры окружающей среды, а также срока хранения пищевого продукта и сопровождается уменьшением сладости.
Аспартам целесообразно использовать для подслащивания пищевых продуктов, которые не требуют тепловой обработки, например, мороженого, кремов, а также лечебно-диетических продуктов. Если технологическим процессом предусмотрена тепловая обработка, то рекомендуется увеличивать дозу аспартама, указанную в рецептуре, на 30 - 40%.
С использованием этого подсластителя разработан широкий ассортимент молочных продуктов: напитки ацидофильные, простокваша "Цитрусовая", кефир ароматизированный, йогурты, десерты сливочные, творожные и др. В таких рецептурах предусматривается внесение аспартама в количестве 400-900 г/т продукта.
Сладкий вкус пищевых продуктов с аспартамом не изменяется при температуре 20 °С в течение 24 - 48 ч, при 10 °С - в течение 7 сут, при 4 °С - в течение 14 сут.[3, 86c]
Сукралоза
Сукралоза (Е955) - (1,6-дихло-1,6-дидеокси-b-д-фрукто-фуранозил-4-хлор-4-деокси-а-д-галактопиранозид). В чистом виде - кристаллы от белого до кремового цвета (размер частиц 90 % - меньше 12 микрон), без запаха, имеют стойкий сладкий вкус без неприятного привкуса, почти в 600 раз слаще сахарозы.
Сукралоза - высокоинтенсивный бескалорийный подсластитель, разработанный и полученный английской фирмой Tate & Lyle в 1976 г. путем обработки чистой сахарозы хлором. Добавление хлора делает молекулу сукралозы химически чистой и биологически инертной, поэтому в ней нет калорий, а образованный хлорид является безопасным соединением, присутствующим во многих ежедневно потребляемых пищевых продуктах и напитках. Сукралоза является некариогенным подсластителем.
Хорошо растворяется в воде (2,57 г/л при 20 °С), этаноле, метаноле, плохо растворяется в эфирах и маслах, РН - около 7. Сукралоза сохраняет свои качества при длительном хранении в средах с повышенной кислотностью, рекомендуется хранить чистую сукралозу при температуре 20 °С или ниже, но отдельно от пахучих веществ, например, специй. Однако следует избегать переработки содержащих сукралозу продуктов и хранение их при очень высоких температурах.
Сукралозу применяют в качестве универсального подсластителя при производстве безалкогольных и алкогольных напитков, молочных десертов, консервированных и замороженных фруктов и овощей, повидла, кондитерских и хлебобулочных изделий, соусов, майонезов, маринадов, сухих завтраков, сухих смесей (например, для кексов), жевательной резинки и др. Так как сукралоза является высокоинтенсивным подсластителем, то при приготовлении, например, типичного сиропа для напитков приблизительно 1,7 г чистого порошка сукралозы заменяет 1 кг сахара.
Сукралоза признана безопасной для диабетиков и даже для беременных женщин и детей, но на российском рынке она является самым дорогим подсластителем, хотя дает мощный синергический эффект с ацесульфамом, сахарином и цикламатом, поэтому может использоваться в незначительных количествах с большим эффектом. Однако следует учесть, что синергизм с аспартамом отрицательный.[5, 107c]
Ацесульфам калия
Соединение, сахарный эквивалент которого меняется в зависимости от условий (вид продукта, концентрация, температура и т.д.) и составляет около 200 ед.
Многочисленные испытания ацесульфама на безвредность позволили получить отзывы о его несомненной безопасности для здоровья.
Ацесульфам калия - кристаллическое вещество, термически и химически устойчивое, хорошо растворимо в органических растворителях, в воде, отличается быстро наступающим приятным, но мало устойчивым сладким вкусом. Вкус ацесульфама калия не изменяется в кислой среде, нагревание его растворов при РН 4 до температуры 120 °С не приводит к распаду этого соединения. Хранение водных растворов ацесульфама в течение 1 мес при температуре 40 °С не приводит к его гидролизу и снижению степени сладости.
Ацесульфам калия применяют в различных продуктах питания: напитках, мучных, кондитерских изделиях, молочных продуктах (напитки из сыворотки, напитки кисломолочные, йогурты, изделия творожные и др.).
Замену сахарозы в продуктах питания иногда бывает очень трудно осуществить, так как она обладает естественно сладким вкусом, а подсластители имеют сладость искусственную, неприродную. Для регулирования вкуса подслащивающих веществ на практике зачастую применяют смесевые подсластители. При этом возможно проявление синергического эффекта двух типов: - качественный синергизм - улучшение вкуса смеси (т.е. приближение к вкусу натурального сахара) при использовании нескольких подсластителей вместо одного, что связано с так называемыми профилями вкуса индивидуального подсластителя. Например, ацесульфам калия отличается быстро наступающим, но мало устойчивым вкусом сладости, который относительно быстро проходит. Сладость аспартама наступает с некоторым запаздыванием (на 4-6-й секунде), но держится продолжительное время (76-77 с), и поэтому комбинация профилей вкуса индивидуальных подсластителей дает ощущение сладости. Сочетая эти подсластители, можно добиться вкуса, который в наибольшей степени приближен к вкусу сахара;
- количественный синергизм - снижение доз подсластителей при их совместном употреблении за счет взаимного усиления сладости, благодаря чему значительно снижаются затраты на изготовление продукта.[3, 113c]
Смесевые подсластители представляют собой смеси индивидуальных. При смешении возможно проявление синергического эффекта. "Качественный" синергизм проявляется в улучшении вкуса при использовании нескольких подсластителей вместо одного. Например, сладость ацесульфама калия чувствуется мгновенно, но недолго, а сладость аспартама проявляется не сразу, но держится продолжительное время. Изменяя соотношение обоих веществ в смеси, вкус ее можно в наибольшей степени приблизить к вкусу сахара. "Количественный" синергизм - это взаимное усиление сладости различных подсластителей. Например, 320 мг смеси равных частей аспартама и ацесульфама К обладают той же сладостью, что и 500 мг каждого из этих подсластителей в отдельности.
При производстве пищевых продуктов с подсластителями необходимо учитывать следующие технологические рекомендации: 1. Массу вносимого подсластителя рассчитывают исходя из его ориентировочного коэффициента сладости по формуле: П = С/ Ксл, где П - масса подсластителя, кг; С-масса заменяемого сахара, кг; Ксл -ориентировочный коэффициент сладости подсластителя;
2. Рассчитанную дозу подсластителя уточняют по результатам дегустации, причем замена сахара подсластителем может быть как полной, так и частичной. Уменьшение массы сырья при замене сахара подсластителем компенсируют увеличением так называемых объемных наполнителей, в качестве которых используют гидролизаты крахмала, воду, карбоксиметилцеллюлозу, декстрозу и др.[2, 76c]
Таким образом, интенсивные подсластители рекомендуется применять в виде водных растворов. Стабильность вносимого в продукт подсластителя зависит от физико-химических характеристик продукта. Чем ниже температура хранения продукта, тем дольше сохраняется его сладость. Применение многих подслащивающих веществ требует также дополнительного использования консервантов или других пищевых добавок.
Сахарозаменители обладают очень слабым кариогенным действием или вообще не вызывают кариеса.По химической природе сахарозаменители относятся к полиспиртам (полиолам). Сахарозаменителем является также фруктоза, не относящаяся к пищевым добавкам.Сахарозаменители по силе сладости не очень отличаются от сахара и имеют следующие ориентировочные коэффициенты сладости (К ): изомальтит - 0,4;
ксилит - 0,9;
лактит - 0,35;
мальтитный сироп - 0,65;
маннит - 0,6;
сорбит - 0,55.
Это чрезвычайно важно, так как позволяет получать продукт, аналогичный продукту с сахаром не только по сладости, но и по консистенции. Сила сладости сахарозаменителей зависит от различных факторов, прежде всего от концентрации и присутствия других сладких веществ.В противоположность интенсивным подсластителям, у сахарозаменителей коэффициент сладости возрастает с увеличением концентрации.Смеси сахарозаменителей друг с другом, а также с интенсивными подсластителями часто проявляют эффект синергизма (взаимного усиления сладости).В смесях сладких веществ, как правило, достигается профиль сладости, достаточно близкий к профилю сладости сахара, чего не обеспечивают индивидуальные подсластители. Наиболее важной областью использования сахарозаменителей и их смесей с подсластителями является производство низкокалорийных и диабетических кондитерских изделий и мороженого. Дозировку сахарозаменителей рассчитывают, исходя из коэффициента сладости, а затем уточняют по результатам дегустации. сахарозаменителей вносят в продукт так же, как сахар - в виде сиропа. Использование наполнителей при этом обычно не требуется. Области применения сахарозаменителей: производство жевательной резинки, мороженого, консервирование фруктов и овощей, хлебопекарная, кондитерская промышленность, прямая продажа населению. Сахарозаменители, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов в РФ. Е420 сорбит и сорбитовый сироп, Е421 маннит, Е953 изомальтит, Е965 мальтит и мальтитный сироп, Е966 лактит, Е967 ксилит.
Вывод
В связи с огромной скоростью развития технологий, качества жизни населения и ее количества, производство качественных, безопасных вкусовых добавок- это необходимое условия для поддержания высокой планки. Подкислители и подсластители являются удобным инструментом для манипулирования вкусом. Интенсивные подсластители применяются в производстве молочных продуктов, хлебобулочных изделий, жевательной резинки, майонезов, кетчупов, при консервировании фруктов и овощей. Удобно использовать замену сахара на интенсивные подсластители в производстве напитков. При этом не только снижаются складские и транспортные расходы, уменьшается вероятность микробиологической порчи, но и отпадает необходимость варки сахарного сиропа. Потеря массы компенсируется увеличением количества воды, а снижения вязкости (потери "тела" напитка) можно избежать добавкой глюкозно-фруктозных сиропов, фруктовых концентратов или загустителей.
