Курсовая работа: Понятие о пищевых добавках и их характеристика
Эффективность конкретного консерванта не может быть направлена против всего спектра возможных возбудителей порчи пищевых продуктов. Большинство консервантов, находящих практическое применение, действует в первую очередь против дрожжей и плесневых грибов. Некоторые консерванты малоэффективны против определенных бактерий, т. к. в области оптимальных для бактерий значений рН (часто это нейтральная среда) они слабо проявляют свое действие. Эффективность консервантов зависит от состава и физико-химических свойств консервируемого пищевого продукта. На нее могут влиять вещества, изменяющие рН или активность воды, либо селективно адсорбирующие консерванты, а также природные составляющие продукта, которые сами проявляют антимикробное действие. Некоторые из этих факторов усиливают действие консервантов, а другие ослабляют. По этим причинам используемая концентрация консерванта в пищевом продукте часто отличается от минимальной действующей концентрации. Некоторые консерванты могут взаимодействовать с компонентами пищевых продуктов, при этом они частично или полностью теряют свою активность. Для компенсации этого как правило используют более высокие дозы консерванта. Примером может служить диоксид серы, который реагирует с альдегидами и глюкозой. В вине эта реакция нежелательна, потому что ведет к связыванию важного побочного продукта брожения — ацетальдегида. Нитриты тоже могут реагировать с составляющими пищевых продуктов. В частности, из нитритов и аминов могут образовываться канцерогенные нитрозамины.
Как правило, пищевые консерванты химически стабильны, и можно не опасаться их разложения в пищевых продуктах в течение допустимых сроков хранения. Среди неорганических консервантов исключение составляют нитриты, сульфиты, среди органических — пирокарбонаты и антибиотики. Для некоторых из этих веществ разложение необходимо, так как на нем основано их действие (пероксид водорода уничтожает микробов посредством выделяемого кислорода). Для других консервантов, например диметилпирокарбоната, разложение нежелательно, так как приводит в конце концов к их исчезновению из продукта.
Некоторые консерванты могут разлагаться микроорганизмами. Это относится прежде всего к органическим соединениям, которые служат для ряда микроорганизмов источником углерода. Так, метилпарабен разлагается бактериями вида Pseudomonasaeruginosa, а сорбиновая кислота — грибами рода Penicillium и др. Разложение наблюдается не только когда консервант не действует против данного микроба, но и если имеется значительное несоответствие между концентрацией эффективного консерванта и обсемененностью субстрата (например, в случае сильно загрязненного пищевого продукта или при уже начавшейся микробиологической порче). Поэтому нельзя сохранить пищевые продукты с помощью консервантов и возвратить им «свежесть», если порча уже началась. Потребитель пищевых продуктов с консервантами, способными к микробиологическому разложению, должен иметь гарантию, что для выработки этих продуктов было использовано микробиологически чистое сырье.
При выборе консерванта для конкретного случая необходимо соблюдать определенные требования:
a) Консервант не должен: вызывать опасений с точки зрения физиологии; порождать токсикологические и экологические проблемы в процессе производства, переработки и использования; вызывать привыкание; реагировать с компонентами пищевого продукта или реагировать только тогда, когда антимикробное действие больше не требуется; взаимодействовать с материалом упаковки и адсорбироваться им.
b) Консервант должен: иметь возможно более широкий спектр действия; быть достаточно эффективным против микроорганизмов, которые могут присутствовать на данном пищевом продукте в определенных условиях (рН, активность воды и т.д.); воздействовать на токсинобразующие микроорганизмы и по возможности замедлять образование токсинов в большей степени, чем развитие микроорганизмов; как можно меньше влиять на полезные микробиологические процессы, протекающие в некоторых пищевых продуктах (дрожжевое брожение теста, молочнокислое брожение квашений, созревание сыров) и на органолептические свойства пищевого продукта; по возможности оставаться в пищевом продукте в течение всего срока хранения; по возможности быть простым в применении.
Запрещено применять консерванты в отдельных продуктах массового потребления (молоке, сливочном масле, муке, хлебе, кроме фасованного) и детского питания, а также в изделиях с маркировками «натуральные», «свежие».
Сернистый ангидрид (Е 220)— бесцветный, неприятно пахнущий газ, хорошо растворимый в воде. Характерной особенностью этого соединения является то, что в водном растворе он окисляется О2 и действует как восстановитель. Подавляет главным образом рост плесневых грибов, дрожжей и аэробных бактерий. В кислой среде этот эффект усиливается. В меньшей степени соединения серы оказывают влияние на анаэробную микрофлору. Сернистый ангидрид относительно легко улетучивается из продукта при нагревании или длительном контакте с воздухом. Благодаря этим свойствам сернистый ангидрид довольно широко применяется как консервант в консервной, винодельческой, кондитерской и рыбоперерабатывающей отраслях пищевой промышленности. Вместе с тем сернистый ангидрид разрушает тиамин и биотин, способствует окислительному распаду токоферола —нецелесообразно использоватьдля консервирования продуктов питания, являющихся источником этих витаминов. Максимально допустимое содержание сернистых соединений, (мг/кг или мг/л): блюда из мяса, колбасы — 450; блюда из морепродуктов — 10—100; перловая крупа — 30; картофель хрустящий— 50; крахмал картофельный — 100; сухофрукты (в зависимости от вида) — 500 — 2000; сахар — 15; соки фруктовые — 50; напитки безалкогольные, мед — 200; горчица — 250.
Сульфит натрия (Е 221) ,кальция (Е 226), бисульфит натрия NaHSO3 (E 222), кальция (Е 227) и калия (Е 228), метабисульфит натрия Na2 S2 O5 (E 223) и калия (Е 224) оказывают сильное бактерицидное влияние нaStaphylococcusaureus и Bacillussubtilis, что определяет области его применения, являются сильными ингибиторами дегидрогеназ. В организме сульфиты превращаются в сульфаты, поэтому к ним предъявляются те же гигиенические требования, что и к сернистому ангидриду. Допустимый предел содержания этих соединений зависит от того, подлежит ли продукт термической обработке перед употреблением или нет, как часто он используется в пищу, применяется самостоятельно или как полуфабрикат. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ установил безусловно допустимую суточную дозу сернистых соединений (в пересчете на SO2 ) до 0,35 мг 1 кг массы тела.
Бензойная кислота (Е 210) представляет собой бесцветное кристаллическое вещество со слабым специфическим запахом, трудно растворимое в воде и довольно легко растворимое в этиловом спирте и растительных маслах. Консервирующее действие бензойной кислоты основано на ингибировании ею каталазы и пероксидазы, окислительно-восстановительных ферментов, в результате чего в клетках накапливается Н2 О2 . В небольших концентрациях тормозит развитие аэробных микроорганизмов, в высоких — плесневых грибов и дрожжей. Присутствие белков ослабляет активность бензойной кислоты, а присутствие фосфатов и хлоридов — усиливает. Наиболее эффективна в кислой среде. В нейтральных и щелочных растворах ее действие почти не ощущается, поэтому недостаточно кислые продукты нельзя консервировать с применением бензойной кислоты. В сочетании с сернистым ангидридом антимикробное действие бензойной кислоты усиливается. В жидкие пищевые продукты вводят натриевые (Е 211), калиевые (Е 212), кальциевые (Е 213) соли бензойной кислоты. Также ее используют для консервирования сельди в банках (1% кислоты и 8% соли с сахаром). Бензоат натрия представляет собой почти бесцветное кристаллическое вещество с очень слабым запахом, хорошо растворимое в воде, имеющее более низкий консервирующий эффект. Однако из-за лучшей растворимости в воде бензоат натрия применяют чаще, чем бензойную кислоту. При использовании бензоата натрия необходимо, чтобы рН консервируемого продукта был ниже 4,5; при этом условии бензоат натрия превращается в свободную кислоту. Безусловно допустимая доза бензойной кислоты для человека составляет до 5 мг, условно допустимая — 5 —10 мг на 1 кг массы.
Эфиры п-оксибензойной кислоты обладают более сильным бактерицидным действием, чем сама кислота. Это: этиловый эфир п-гидроксибензойной кислоты E 214 и его натриевая соль Е 215. Пропиловый эфир Е 216 и его натриевая соль Е 217. Метиловый эфир Е 218 и его натриевая соль Е 219. Входят в состав растительных алкалоидов и пигментов. Бактерицидное действие эфиров в 2 — 3 раза сильнее действия свободной бензойной кислоты, а токсичность их для человека в 3 — 4 раза ниже. Эфиры п-оксибензойной кислоты пригодны для консервирования нейтральных пищевых продуктов. Торможение роста микроорганизмов (стафилококков и плесневых грибов) происходит путем воздействия на клеточные мембраны. ЛД50 для этих соединений равна 3 — 6 г, допустимое суточное потребление для человека — 10 мг на 1 кг массы тела, но эфиры п-оксибензойной кислоты выраженные спазмолитики и изменяют вкусовые качества продуктов.
Муравьиная кислота (Е 236) из всех кислот обладает лучшими антимикробными свойствами и применяется в консервной промышленности многих стран. При комнатной температуре представляет собой бесцветную жидкость с сильным раздражающим запахом. Бактерицидное действие ее более выражено в отношении дрожжей и плесеней. В применяемых концентрациях она не изменяет вкусовых свойств консервированного продукта. Благодаря своей летучести легко удаляется при нагревании. Однако муравьиную кислоту можно применять для тех пищевых изделий, в которых не должен происходить процесс желирования, так как она способствует выпадению пектиновых веществ в осадок. Медленно окисляется в организме человека и поэтому плохо выводится. Она отличается способностью ингибировать различные тканевые ферменты, в связи с чем возможно нарушение функций печени и почек. Антимикробное действие солей муравьиной кислоты формиатов зависит в значительной степени от величины рН. Согласно рекомендациям Объединенного комитета эксперток ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам допустимое суточное потребление муравьиной кислоты и ее солей не должно превышать 0,5 мг на 1 кг массы тела.
Уксусная кислота (Е 260) применяется в пищевой промышленности особенно при производстве маринованных изделий (600-800 мг/кг), овощных заготовок и консервов (500 мг/кг). В торговую сеть поступает в виде уксусной эссенции (70 — 80% уксусной кислоты), и столового уксуса. В составе данной добавки не допускается медь, свободная соляная и серная кислота и их соли. Муравьиной кислоты может быть до 0,5 %. Также применяются соли: уксуснокислый калий (Е 261), натрий (Е 262), кальций (Е 263).
Пропионовая кислота (Е 280) относится к группе органических кислот, которые в живых организмах метаболизируются: пропионовая кислота — до пировиноградной кислоты. Соли пропионовой кислоты обнаруживаются в забродивших продуктах питания. Бактерицидное действие пропионовой кислоты, так же как и других низкомолекулярных органических кислот, зависит от рН среды. Кислота блокирует обмен веществ микроорганизмов. Ее применяют в концентрации 0,1 — 6,0 %. Выраженного отрицательного действия в указанных дозах пропионовая кислота не оказывает. Для предотвращения плесневения пищевых продуктов часто используют не саму пропионовую кислоту, а ее натриевые (Е 281), калиевые (Е 283) и кальциевые (Е 282) соли, легко растворимые в воде, а также смесь пропионовой кислоты с одной из солей. Пропионовая кислота в качестве консерванта применяется не во всех странах: в США ее добавляют в хлебные и кондитерские изделия, в ряде европейских стран — в муку для предупреждения плесневения. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ не считает нужным устанавливать для этого соединения величину допустимого суточного потребления.
Сорбиновая кислота или 2,4—гександиеновая (Е 200) представляет собой бесцветное кристаллическое вещество со слабым специфическим запахом, труднo растворимое в воде, но лучше растворяющееся в этаноле и хлороформе. В качестве консервантов используют также калиевые (Е 202), натриевые (Е 201) и кальциевые соли сорбиновой кислоты (Е 203). Сорбаты хорошо растворяются в воде и незначительно — в органических растворителях. Антимикробные свойства сорбиновой кислоты зависят от значения рН в меньшей степени, чем бензойной кислоты—при рН 5 сорбиновая кислота в 2 — 5 раз более эффективна в отношении тест-микроорганизмов, чем бензойная или пропионовая кислоты. Добавление кислот и поваренной соли усиливает фунгистатическое действие сорбиновой кислоты. Применяется сорбиновая кислота в концентрации 0,1 % чаще как вспомогательный консервант. Не изменяет органолептических свойств пищевых продуктов, не обладает токсичностью и не обнаруживает канцерогенных свойств. Применяется для консервирования и предотвращения плесневения безалкогольных напитков, плодово-ягодных соков, хлебобулочных и кондитерских изделий, а также зернистой икры, сыров, полукопченых колбас и при производстве сгущенного молока для предотвращения его потемнения. Сорбиновая кислота применяется также для обработки упаковочных материалов. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ установил, что из-за способности сорбиновой кислоты угнетать некоторые ферментативные системы в организме ее безусловно допустимая доза для человека до 12,5 мг, а условно допустимая — 12,5 — 25 мг на 1 кг массы тела.
Уротропин или гексаметилентетрамин (Е 239) представляет собой белое кристаллическое вещество, лишенное запаха. Легко растворим в воде. Бактерицидное действие обусловлено образованием в кислой среде формальдегида (Е 240) — сильного дезинфицирующего вещества. В нашей стране гексаметилентетрамин разрешен для консервирования икры лососевых рыб (1000 мг на 1 кг продукта), за рубежом — колбасных оболочек и холодных маринадов для рыбной продукции. По данным ФАО/ВОЗ, допустимое суточное потребление гексаметилентетрамина не должно превышать 0,15 мг на 1 кг массы тела.
Дифвнил (Е 231), о-фенилфенол (Е 232) и его натриевая соль, фенол (Е 230). Наиболее широкое применение находит дифенил. Им пропитывают материалы для упаковки цитрусовых и других фруктов, поверхностной обработки некоторых плодов путем кратковременного погружения их в 0,5 2,0%-ный раствор дифенила в целях предотвращения развития плесени. В нашей стране эти консерванты не применяются, но реализация импортируемых цитрусовых разрешена. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам определил ДСП для дифенила 0,05 мг и для о-фенилфенола 0,2 мг на 1 кг массы тела. Имеются сведения в том, что концентрация этого соединения уменьшается при смывании водой, значительная часть дифенила разрушается при тепловой обработке.
Вещества, способствующие сохранению окраски. В пищевой промышленности применяют соединения, изменяющие окраску продукта в результате взаимодействия с компонентами сырья и готовых изделий. Это отбеливающие вещества — добавки, которые предотвращают разрушение одних природных пигментов и разрушают другие пигменты или окрашенные соединения, образующиеся при получении пищевых продуктов и являющиеся нежелательными. Иногда эти цветокорректирующие добавки оказывают сопутствующие эффекты. Например, диоксид серы, растворы H2 SO3 и Na2 SO3 , NaHSO3 , Ca(HSO3 )2 оказывают отбеливающее и консервирующее действие, тормозят ферментативное потемнение свежих овощей, картофеля, фруктов, а также замедляют образование меланоидинов. В то же время диоксид серы разрушает витамин В1 , дисульфидные мостики в белках, что может вызвать нежелательные последствия.
Азотистокислый натрий (Е 250) и калий (Е 249), нитрат натрия (Е 251) и калия (Е 252) применяют при обработке (посоле) мяса и мясных продуктов для сохранения красного цвета. Изучение распределения нитритов в процессе посола мяса позволило установить, что 5— 15 % нитритов связываются с метгемоглобином, 1 — 10% переходят в нитраты, 5 — 20% остаются в виде нитритов, 1 — 5 % выделяются в виде газообразных продуктов, 1 — 5 % взаимодействуют с липидами, а 20 —30 % — с белками. Часть нитритов и нитратов метаболизируется микрофлорой желудочно-кишечного тракта, а остальное количество их всасывается. Поступая в кровь, нитриты взаимодействуют с Fe2+ гемоглобина, образуя нитрозогемоглобин, переходящий при тепловой обработке в гемохромоген, который и придает изделиям стойкий красный цвет. При нагревании и хранении консервированных мясных продуктов содержание нитритов постоянно уменьшается, превращаясь в оксиды азота (гидроксиламин) и аммиак. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ установил ДСП для нитритов 0,4 мг на кг массы тела (для детей грудного возраста эта величина была занижена до 0,2 мг нитрита натрия на 1 кг массы тела).
Нитраты не являются метгемоглобинобразователями и сами по себе не обладают выраженной токсичностью. Однако при определенных условиях, зависящих большей частью от микрофлоры пищевых продуктов и желудочно-кишечного тракта (особенно при диспепсиях у детей), часть нитратов может восстанавливаться до более токсичных нитритов, что служит главной причиной острой интоксикации — нитрато-нитритной метгемоглобинемии. ДСП для нитратов 5 мг на 1 кг массы тела. Нитраты и нитриты в смеси с поваренной солью (посольная смесь) обладают консервирующим действием.
Антибиотики. Введение антибиотиков сельскохозяйственным животным может привести к загрязнению пищевых продуктов животного происхождения. При употреблении продуктов питания, содержащих антибиотики, изменяется кишечная микрофлора, что приводит к нарушению синтеза витаминов, размножению патогенных микр?