Лекции ПДФ / 16. Совр. технологии в пищпроме

МИНЗДРАВ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России)

КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГИГИЕНЫ

Конспекты (презентации) лекций

Дисциплина – Гигиена Специальность – Лечебное дело – 31.05.01

Форма обучения – очная

ЛЕКЦИЯ № 16

ТЕМА: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

Время – 2 часа План:

1.Общие сведения о пищевых добавках.

2.Пищевые добавки с различными технологическими функциями.

3.Биологически активные добавки к пище

4.Нанотехнологии в промышленности

Общие сведения о пищевых добавках

Определение, классификация

Пищевые добавки (Foodadditives) — природные или искусственные вещества и их соединения, специально вводимые в пищевые продукты в процессе их изготовления в целях придания пищевым продуктам определенных свойств и (или) сохранения качества пищевых продуктов.

Основные цели введения пищевых добавок предусматривают:

- 1. совершенствование технологии подготовки, переработки пищевого сырья, изготовления, фасовки, транспортировки и хранения продуктов питания; применяемые при этом добавки не

1

должны маскировать последствий использования испорченного сырья или проведения технологических операций в антисанитарных условиях;

-2. сохранение природных качеств пищевого продукта;

-3. улучшение органолептических свойств пищевых продуктов и увеличение их стабильности при хранении.

2. Пищевые добавки с различными технологическими функциями.

Схема 1 - ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ С РАЗЛИЧНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ФУНКЦИЯМИ

Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они даже при длительном использовании не угрожают здоровью человека.

Классификация, основанная на технологических функциях пищевых добавок, включает следующие группы, представленные в таблице 1:

•вещества, регулирующие вкус продукта (ароматизаторы, вкусовые добавки, подслащивающие вещества, кислоты и регуляторы кислотности);

•вещества, улучшающие внешний вид продукта (красители, отбеливатели, стабилизаторы окраски);

•вещества, регулирующие консистенцию и формирующие текстуру продукта (загустители, желеобразователи, стабилизаторы, эмульгаторы, разжижители, пенообразователи);

2

• вещества, повышающие сохранность продуктов питания и увеличивающие сроки их хранения (консерванты, антиоксиданты, влагоудерживающие агенты, пленкообразователи).

К пищевым добавкам не относят соединения, повышающие пищевую ценность

Сегодня число пищевых добавок, применяемых в производстве пищевых продуктов в разных странах, достигает 1000, не считая комбинированных добавок, отдельных душистых веществ, ароматизаторов. В европейском сообществе классифицировано более 300 добавок. Для гармонизации их использования Европейским советом разработана рациональная система цифровой кодификации пищевых добавок с литерой «Е».

Присвоение конкретному веществу статуса пищевой добавки и "трехзначного или четырехзначного идентификационного номера с индексом «Е» имеет четкое толкование,

подразумевающее, что: данное конкретное вещество проверено на безопасность; вещество внесено в список веществ, разрешенных международными организациями для использования в пищевой промышленности при условии, что применение этого вещества не

введет потребителя в заблуждение относительно типа и состава пищевого продукта, в который оно внесено;

- для данного вещества установлены гигиенические показатели чистоты, необходимые для достижения определенного уровня качества продуктов питания.

Согласно предложенной системе цифровой кодификации пищевых добавок, их классификация в соответствии с назначением, выглядит следующим образом (СанПиН

2.3.2.1293— 03):

Е100 — Е 180 — красители,

Е200 и далее — консерванты,

Е300 и далее — антиокислители (антиоксиданты),

Е400 и далее — стабилизаторы консистенции,

Е450 и далее — эмульгаторы,

Е500 и далее — регуляторы кислотности, разрыхлители,

Е600 и далее — усилители вкуса и аромата,

Е700, Е 800 — запасные кодексы для другой возможной информации,

Е900идалее—глазирующие агенты, улучшители хлеба,

Е1000 — эмульгаторы.

3

Многие пищевые добавки, включенные в этот список, имеют комплексные технологические функции, которые проявляются в зависимости от особенностей пищевой системы. Например, добавка Е339 (фосфаты натрия) может проявлять свойства регулятора кислотности, эмульгатора, стабилизатора, комплексообразователя и водоудерживающего агента.

Рассмотрим подробнее различные группы пищевых добавок.

Вещества, улучшающие внешний вид продукта

Красители: природные и синтетические

Природные

Основной группой веществ, определяющих внешний вид продуктов питания, являются пищевые красители. Красители — пищевые добавки, усиливающие или восстанавливающие окраску пищевого продукта. Потребители привыкли к определенному цвету пищевых продуктов, связывая с ним их качество. В условиях современных пищевых технологий, включающих различные виды термической обработки (кипячение, стерилизация, СВЧ - нагрев и т. д.), продукты питания изменяют свою первоначальную, привычную для потребителя окраску, а иногда приобретают неэстетичный внешний вид, что делает их менее привлекательными, влияет на аппетит и процесс пищеварения. Особенно сильно меняется цвет при консервировании овощей и фруктов. Как правило, это связано с превращением хлорофиллов в феофитин или с изменением цвета антоциановых красителей в результате изменения рН среды или образования комплексов с металлами. Для придания пищевым продуктам характерной для них окраски используют природные (натуральные) или синтетические (органические и неорганические) красители. Наиболее широко пищевые красители применяются при производстве кондитерских изделий, напитков, маргарина, некоторых видов консервов.

Природные красители

Обычно их выделяют из природных источников в виде смеси соединений, состав которых зависит от источника и технологии получения, в связи с чем, обеспечить его постоянный состав бывает трудно. Среди натуральных красителей необходимо выделить каротиноиды, антоцианы, флавоноиды, хлорофиллы и др. Они, как правило, не обладают токсичностью, но для многих из них установлены допустимые суточные дозы (ДСД). Некоторые натуральные

4

пищевые красители или их смеси и композиции обладают биологической активностью, являются вкусовыми и ароматическими веществами.

Каротиноиды — растительные красно-желтые пигменты, обеспечивающие окраску ряда овощей, фруктов, жиров, яичного желтка и других продуктов. Примером их является β-ка- ротин. β-Каротин получается синтетическим путем или выделяется из природных источников, в том числе из криля, в смеси с другими каротиноидами.

Хлорофиллы (магний замещенные производные порфирина) — природные пигменты, придающие зеленую окраску многим овощам и плодам (салат, зеленый лук, зеленый перец, укроп и т. д.). Применение их в качестве красителя в пищевой промышленности сдерживается их нестойкостью: при повышенной температуре зеленый цвет переходит в оливковый, затем в грязно-желтый вследствие образования феофитина.

Кармин — красный краситель (Е120), производное тетраоксиантрахинона. Кармин получают экстракцией из кошениля — высушенных и растертых особей насекомых — червецов вида Coccus Sactis, обитающих на кактусах, которые произрастают в Южной Америке, Африке. В последнее время кармин в значительно больших количествах получают синтетическим путем.

Кроме того, из числа красителей используют:

-Алканнин — красно-бордовый краситель (Е103), производное 1,4-нафтохинона;

-Куркумин — желтый природный краситель (Е100), получают из многолетних травянистых растений семейства имбирных — Curcumalonga, L. К этой группе относится и тюрмерик – порошок корневищ куркумы;

-Антоцианы — гликозиды антоцианидинов, относящихся к флавоноидам. Присутствие антоцианов в составе соков является специфичным показателем их натуральности, кроме того, они рассматриваются как важные биологически активные вещества, обладающие антиоксидантными свойствами, Р-витаминной активностью, способны уменьшать хрупкость кровеносных капилляров, усиливать действие аскорбиновой кислоты.

-Сахарный колер (карамель, Е150) — темноокрашенный продукт карамелизации различных видов сахаров, получаемый по различным технологиям. Его водные растворы представляют собой приятно пахнущую темно-коричневую жидкость. Применяется для окраски напитков, кондитерских изделий, в кулинарии.

-Рибофлавины (рибофлавин и натриевая соль рибофлавин-5-фосфата, Е101) используют в качестве желтого пищевого красителя.

Синтетические красители Классификация синтетических пищевых красителей.

5

Синтетические красители в зависимости от своей химической структуры можно разделить на следующие группы: азокрасители, диазокрасители и полиазокрасители; дифенилметановые и трифенилметановые; пиразолоновые, нитрокрасители, инди-гокрасители, ксантеновые, антрахиноновые, хинолиновые красители.

По растворимости красители делятся на растворимые в воде, спирте и жирах. В зависимости от реакции рН среды их подразделяют на кислотные, основные и нейтральные.

Красители, разрешенные для пищевых продуктов, относятся в большинстве случаев к

кислотным красителям.

К кислотным красителям относятся большинство применяемых для окраски пищевых продуктов азокрасителей, некоторые дифенилметановые и трифенилметановые красители, нитрокрасители и красители с ксантеноврй структурой.

Основные красители плохо растворяются в воде, но хорошо — в жирах и органических растворителях. К ним относятся большинство дифенилметановых и трифенилметановых красителей, а также некоторые азокрасители.

Нейтральные красители - большинство из них не растворяется в воде, но хорошо — в жирах и спирте.

Специфические свойства красителя (стабильность, цвет, химические свойства) определяются в равной степени, как основной структурой, так и замещающими группами.

Хромофорные группы отвечают за характер красителя и определяют его химическую классификацию и поведение при реакциях окисления и восстановления.

Ауксохромные группы определяют большую часть красящих свойств и отношение к кислотам, щелочам, свету и теплу.

Синтетические красители в основном выпускают в виде порошков, однако в условиях развития новых видов технологических процессов, а также модернизации производственного оборудования на предприятиях возникает ряд проблем с их использованием. Так, при взвешивании, пересыпании, смешивании с другими компонентами они пылят, загрязняя при этом поверхность оборудования, спецодежду, полы и стены производственного помещения, увеличивая при этом потери красителя. Кроме того, при растворении в воде возникает эффект комкования.

Решить эти проблемы стало возможным при создании новой формы красителя — гранулированной формы.

6

Отбеливатели

В пищевой промышленности применяются соединения, изменяющие окраску продукта в результате взаимодействия с компонентами сырья и готовых продуктов. Среди них — отбеливающие вещества — добавки, предотвращающие разрушение одних природных пигментов и разрушающие другие пигменты, или окрашенные соединения, образующиеся при получении пищевых продуктов и являющиеся нежелательными.

Вещества, регулирующие вкус продукта

Ароматизаторы и вкусовые добавки

В эту группу пищевых добавок входят вещества, усиливающие вкус и аромат, а также вносимые в пищевые продукты с целью улучшения их органолептических свойств. Их условно можно разделить на натуральные, идентичные натуральным и искусственные.

Натуральные ароматизаторы включают только натуральные ароматические компоненты: экстракты, эфирные масла, эссенции и др., выделенные из натурального растительного и (или) животного сырья.

Идентичные натуральным ароматизаторы — это индивидуальные химические соединения, идентифицированные в составе натуральных продуктов, но полученные синтетически или выделенные из натурального сырья с использованием химических методов.

Искусственные ароматизаторы — вещества, полученные в результате химического синтеза, не идентифицированные до настоящего времени в составе растительного сырья или продуктах животного происхождения.

В пищевой промышленности используют: эфирные масла, эссенции, подслащивающие вещества

Схема 2 - Классификация сладких веществ

По химическому составу

По пищевым критериям

Вещества, регулирующие консистенцию и формирующие текстуру продукта

Загустители и желеобразователи

Эта группа пищевых добавок включает соединения двух функциональных классов:

-загустители — вещества, используемые для повышения вязкости продукта;

-желеобразователи — соединения, придающие пищевому продукту свойства геля (структурированной высокодисперсной системы с жидкой дисперсионной средой, заполняющей каркас, который образован частицами данной системы).

Будучи введенными в жидкую пищевую систему в процессе приготовления пищевого продукта, загустители и желеобразователи связывают воду, в результате чего пищевая коллоидная система теряет свою подвижность и консистенция пищевого продукта изменяется.

Эмульгаторы

Вэту группу пищевых добавок входят вещества, которые образуют или поддерживают однородную смесь двух или более несмешиваемых фаз, таких как масло и вода, в пищевом продукте.

Строго говоря, термины «эмульгатор» или «эмульгирующий агент» подразумевают химическое вещество, способное при растворении или диспергировании в жидкости образовывать и стабилизировать эмульсию, что достигается благодаря его способности концентрироваться на поверхности раздела фаз и снижать межфазное поверхностное натяжение. Такая способность связана с поверхностно-активными свойствами, поэтому применительно к рассматриваемой группе пищевых добавок термины «эмульгатор», «эмульгирующий агент» и «поверхностно-активное вещество (ПАВ)» могут рассматриваться как синонимы.

Вкачестве первых пищевых эмульгаторов использовались натуральные вещества, в частности камеди, сапонины, лецитин и др. И хотя некоторые из них сохранили свою популярность и сегодня, наиболее широко в промышленности используются синтетические эмульгаторы или продукты химической модификации природных веществ.

8

Вещества, повышающие сохранность продуктов

Порча пищевого сырья и готовых продуктов является результатом сложных физикохимических и микробиологических процессов: гидролитических, окислительных, развития микробной флоры. Они тесно связаны между собой, возможность и скорость их прохождения определяются многими факторами: составом и состоянием пищевых систем, влажностью, рН среды, особенностями технологии хранения и переработки сырья, активностью ферментов, наличием в растительном и животном сырье антимикробных, антиокислительных и консервирующих веществ.

Сохранность пищевого сырья, полупродуктов и готовых продуктов достигается разными способами: снижением влажности (сушкой), применением низких температур, нагреванием, засолкой, копчением.

Консерванты

Консерванты — это вещества, увеличивающие срок хранения пищевых продуктов и защищающие их от порчи, вызванной микроорганизмами (бактерии, плесени, дрожжи). Среди последних могут быть как патогенные, так и непатогенные виды.

Антимикробные вещества могут оказывать бактерицидное действие (убивать, уничтожать микроорганизмы) или бактериостатическое (останавливать, замедлять рост и размножение микроорганизмов, не уничтожая в то же время их полностью). Эти соединения должны быть безвредны, не изменять органолептических свойств пищевых продуктов. Их эффективность, способы применения зависят от их химической природы, концентрации, иногда от рН среды.

Универсальных консервантов, которые были бы пригодны для всех пищевых продуктов, не существует.

Одним из наиболее распространенных консервантов является диоксид серы — S02

(сернистый газ), сорбиновая кислота, бензойная кислота, муравьиная кислота, лимонная

кислота. Антиоксиданты

Антиоксиданты — это вещества, увеличивающие срок хранения пищевых продуктов и защищающие их от вызванной окислением порчи, такой как прогоркание жиров или изменение цвета. К ним относятся соединения, которые замедляют окисление ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов. Действие большинства пищевых антиоксидантов основано на их способности образовывать малоактивные радикалы, прерывая тем самым реакцию автоокисления. Обычно их используют в жировых и жиросодержащих продуктах.

9

Из природных антиоксидантов необходимо в первую очередь отметить токоферолы, аскорбиновую кислоту и ее эфиры.

Антибиотики

Особую группу пищевых добавок, замедляющих порчу пищевых продуктов, составляют антибиотики. Их применение позволяет сохранить пищевое сырье и некоторые виды пищевых продуктов более длительное время, иногда продлить срок хранения в 2-3- раза. Обычно антибиотики применяют для обработки свежих скоропортящихся продуктов (мясо, рыба, свежие растительные продукты).

Вместе с тем применение антибиотиков может привести к нежелательным последствиям, в том числе к нарушению нормального соотношения микроорганизмов в желудочно-кишечном тракте, аллергии.

В связи с этим к антибиотикам, применяемым в пищевой промышленности, предъявляются определенные требования:

-исключение поступления в организм потребителя даже самого минимального количества антибиотика;

-отсутствие токсичности и способности влиять на качество пищевых продуктов;

-наличие широкого спектра действия; - инактивация при хранении пищевого продукта или его термической обработке.

Антибиотики в качестве антимикробных средств в пищевой промышленности применяются главным образом следующими способами:

-хранение пищевого продукта во льду, содержащем антибиотик;

-погружение пищевого продукта в раствор антибиотика на определенный срок;

-орошение поверхности пищевого продукта раствором антибиотика определенной концентрации;

-прижизненное введение антибиотика в организм животного непосредственно перед забоем (нистатин — антибиотик, действие которого направлено преимущественно против дрожжей и плесеней; пимарицин (натамицин) активен в отношении многих видов дрожжей, сапрофитных и патогенных для человека и т.д.

Общие подходы к подбору и применению пищевых добавок

Эффективность применения пищевых добавок зависит от их подбора и внесения в продукты с учетом особенностей химического строения и функциональных свойств, характера действия, вида продукта, особенностей сырья, состава пищевой системы, технологии получения готового продукта, оборудования, а также упаковки и хранения. В общем виде этапы подбора и применения новых пищевых добавок представлены в таблице.

10