Мировые тенденции рынка пищевых добавок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Рынок пищевых добавок представляет собой прямое отражение рынка продуктов питания, а также является его катализатором, во многом определяя развитие пищевой индустрии, рост производства продуктов питания и расширение их ассортимента.

Пищевые добавки используются для того чтобы или упростить или же дополнить огромное разнообразие существующих методов производства пищевых продуктов. Пищевые добавки выполняют две основные функции:

1) Сделать пищу безопасной путём введения консервантов или веществ,

препятствующих окислению или другим химическим изменениям;

2) Придать пище более привлекательный вид или лучший вкус, а так же придать ей лучшую текстуру или насыщенность.

С недавнего времени стало появляться новое поколение пищевых добавок, которое включает в себя продукты, повышающие пищевую ценность и полезность пищи для здоровья.

Консерванты - это химические вещества, добавляемые в пищевые продукты для обеспечения необходимых сроков хранения продуктов и предотвращения их порчи. В основном это органические консерванты (бензоаты и бензойная кислота, сорбиновая кислота и сорбаты, пропионовая кислота и пропионаты), а также уксусная кислота и ацетаты. Сюда входят и консерванты на минеральной основе (сульфиты и двуокись серы, нитриты и нитраты), а также натуральные антибактериальные препараты (низин и натамицин).

Одним из основных факторов роста рынка пищевых добавок является общая мировая тенденция в направлении более глубокой переработки пищевых продуктов. Производители пищевых добавок направляют свои усилия на то, чтобы найти решения, которые обеспечивали бы конкретные нужды и требования производителей пищевых продуктов.

Удобство применения пищевых продуктов в быту является ещё одним важным фактором, влияющим на рынок пищевых добавок, в особенности тех, которые увеличивают сроки хранения продуктов. Многие потребители в современном обществе не имеют достаточного времени, чтобы делать регулярные покупки в магазинах или на приготовление сложных блюд, и поэтому они обращают своё внимание в первую очередь на продукты с увеличенными сроками хранения или на готовые к применению продукты с более глубокой степенью переработки или на полностью готовые блюда. Это вызывает рост в секторах консервантов, антиоксидантов и регуляторов кислотности, усилителей вкуса и аромата, гидроколлоидов и др. ингредиентов, способствующих приготовлению высококачественных, натуральных и полностью готовых к применению пищевых продуктов.

В области производства пищевых добавок в основном конкурируют две отрасли - специализированные предприятия по производству добавок и химические компании, специализирующиеся в первую очередь в производстве ингредиентов для пищевых продуктов и напитков, а уже во вторую очередь - в производстве веществ для непищевых отраслей промышленности. Как правило, компании специализируются в производстве добавок, относящихся к не более чем двум - трем секторам, за исключением некоторых фирм, производящих широкий ряд различных категорий пищевых добавок.

Характерной является тенденция на специализацию предприятий в определённом секторе - с одной стороны, и на поставку всеобъемлющего ряда продуктов данного сектора - с другой. Кроме того, важным фактором для таких предприятий является производство добавок для конкретных областей применения - по требованию производителей определенных групп и видов пищевых продуктов.

Производители пищевых продуктов становятся всё более требовательными в своём выборе ингредиентов и под воздействием возрастающего спроса со стороны мультинациональных групп пищевых компаний производители пищевых добавок, специализирующиеся в том или ином секторе должны предлагать на рынок пищевые добавки в более широком функциональном диапазоне с тем, чтобы удовлетворять требованиям заказчиков и для сохранения своей клиентской базы.

Мировые тенденции рынка пищевых добавок, безусловно будут оказывать влияние и на развитие российского рынка. Можно ожидать, что по основным секторам пищевых добавок (таким как ароматизаторы, консерванты, антиоксиданты, подсластители) показатели роста будут приближаться к мировым. Однако по ряду позиций (таким как усилители вкуса и аромата, энзимы, заменители жиров, витамины и минералы и т.п.) можно ожидать, что развитие российского рынка будет идти медленнее, что обуславливается как экономическими причинами (стоимостными показателями), так и традициями и национальными предпочтениями.

1. Классификация консервантов

Существует несколько классификаций консервантов. Наиболее простая делит их на натуральные, то есть созданные природой, и синтетические - синтезированные человеком. Множество людей убеждено, что натуральные - наиболее безопасные для здоровья, а синтетические - лучше и дольше сохраняют продукты. Отчасти, такое суждение верно, но далеко не всегда.

По методу воздействия консерванты подразделяются на те, что непосредственно воздействуют на бактерии, угнетая их жизнедеятельность, и те, что видоизменяют среду (влияют на кислотность, регулируют концентрацию кислорода и т.д.), благодаря чему также добиваются уничтожения микроорганизмов.

Таблица 1 - Консерванты (E-200 - E-299)

Вещества, входящие в список пищевых добавок, не имеющих разрешения к применению в пищевой промышленности в Российской Федерации: Е209, Е213, Е215, Е218, Е219, Е225, Е226, Е227, Е228, Е230, Е232, Е233, Е237, Е238, Е241, Е252, Е263, Е264, Е281, Е282, Е283.

Вещества, входящие в список пищевых добавок, не имеющих разрешения к применению в пищевой промышленности в ряде других стран, но не запрещенных в Российской Федерации: Е214, Е236.

2. Свойства и функции консервантов

Сорбиновая кислота (пищевая добавка Е200) представляет собой белые, слабо пахнущие, кисловаты е на вкус моноклинные кристаллы, с температурой плавления 132-135°С. При комнатной температуре растворимость (на 100 грамм растворителя) сорбиновой кислоты составляет: в воде - 0,16 грамм, в 10%-м растворе поваренной соли - 0,07 грамм, в безводном этаноле и в уксусной кислоте - около 13 грамм, в маслах - 0,5-1 грамм. Химическая формула сорбиновой кислоты: С₆H₈О₂. Впервые сорбиновая кислота была получена из сока рябины в 1859 году. Отсюда она и берет свое название (Sorbus _лат. -- рябина). В 1939 году было открыто ее антимикробное действие. А уже в середине 50-х годов XX века началось промышленное производство сорбиновой кислоты и ее использование в качестве консерванта Е200. Сейчас сорбиновую кислоту (пищевую добавку Е200) в промышленных масштабах получают путем конденсации кетена с кротоновым альдегидом при помощи кислотных катализаторов.

Пищевая добавка Е200 обладает высоким антимикробным действием. Среди короткоцепочечных жирных кислот, проявляющих консервирующее действие, сорбиновая и муравьиная кислоты отличаются тем, что антимикробное действие у них появляется существенно раньше, чем влияние на вкус продукта. Не изменяет органолептических свойств пищевых продуктов, не обладает токсичностью, не обнаруживает канцерогенных свойств. Сорбиновая кислота оказывает угнетающее действие на дрожжи, плесневые грибы и некоторые бактерии, блокируя ферменты, причём предельные количества кислоты, определяемые в тесте на питательных средах, составляют, в зависимости от вида среды и величины рН, от 200 до 2000 мг/кг. Сорбиновая кислота не обладает микробицидным действием, она только замедляет развитие микробов; поэтому добавлять сорбиновую кислоту имеет смысл только в гигиенически чистые пищевые продукты и сырьё. Некоторые микроорганизмы могут даже расщеплять и усваивать сорбиновую кислоту.

Пищевая добавка Е200 проявляет антимикробное действие только при рН ниже 6,5. Она химически стабильна, но способна улетучиваться с водой. Сорбат калия гораздо лучше кислоты растворяется в воде, поэтому его удобнее использовать при консервировании продуктов с высоким содержанием влаги. Пищевые эмульсии с высоким содержанием жира также рекомендуется консервировать сорбатом или смесью сорбата с кислотой, поскольку водная фаза маргарина или майонеза в значительно большей степени подвержена микробиологической порче, чем жировая.

В разумных дозах сорбиновая кислота оказывает положительное влияние на человеческий организм, повышая иммунитет и способствуя детоксикации организма. Благодаря этим свойствам добавка Е200 широко применяется в пищевой промышленности в качестве консерванта, позволяя увеличить сроки хранения продуктов питания.

Добавка Е200 является одним из самых распространенных консервантом в пищевой промышленности ввиду своей безопасности для организма человека.

Сорбат калия -- пищевая добавка Е202. По химическому составу представляет калиевую соль сорбиновой кислоты. Химическая формула: C₆H₇KO₂. С физической точки зрения -- это гранулы или порошок белого цвета, почти без запаха, с горьковатым вкусом.

Сорбат калия активно угнетает дрожжи, плесневые грибы, некоторые виды бактерий, а также действие ферментов. За счет этого увеличивается срок годности изделий. Добавка Е202 не обладает микробицидным действием, он только замедляет развитие микроорганизмов.

Сорбат калия в рекомендуемой дозировке не влияет на вкус консервируемых продуктов, выдерживает термообработку. Температура плавления 270° C. Консервант Е202 стабилен в широком спектре pH 2 - 6,5. Сорбат калия является наиболее растворимым из сорбатов. Растворимость при комнатной температуре составляет 138 грамм вещества в одном литре воды. Добавка Е202 является природным консервантом. Чаще всего сорбат калия добывают из косточек некоторых растений. Также консервант Е202 может быть получен синтетическим путем.

При утверждении сорбата калия в качестве пищевой добавки Е202 были произведены многочисленные исследования, показавшие что добавку можно считать безвредной в дозах не превышающих предельно-допустимую норму. Лишь у особо чувствительных людей сорбат калия может раздражать кожу и слизистую оболочку. Аллергенность вещества крайне мала. Добавка Е202 не оказывает на организм ни канцерогенного, ни мутагенного воздействия и не является тератогеном. Предельно допустимая норма консерванта Е202 в готовом изделии устанавливается отдельно для каждого вида продуктов и в среднем составляет от 0,02 до 0,2%.

Наиболее часто пищевую добавку Е202 можно встретить в следующих видах продуктов: маргарины, майонезы, колбасные изделия, копчености, джемы, соки, безалкогольные напитки, вина, сахарные и мучные кондитерские изделия.

Бензойная кислота -- пищевая добавка Е210, используемая в пищевой промышленности в качестве консерванта. Проявляет антимикробное и антигрибковое действие, оказывает угнетающее воздействие на плесень, дрожжи и некоторые виды бактерий. В природе бензойная кислота содержится в таких продуктах, как брусника, клюква, черника, мед. Естественным путем образуется в сыре, простокваше, йогурте, в яблоках.

С точки зрения химии добавка Е210 - это карбоновая кислота, относящаяся к классу простейших одноосновных кислот ароматического ряда. Химическая формула бензойной кислоты: C₇H₆O₂ (C₆H₅COOH). Представляет собой белые блестящие моноклинные листочки или иглы, которые плавятся при 122°С.

С физической точки зрения бензойная кислота представляет собой кристаллический порошок белого цвета с характерным запахом. Добавка Е210 плохо растворима в воде, из-за чего вместо бензойной кислоты чаще всего применяется бензоат натрия (пищевая добавка E211). В то же время добавка Е210 достаточно хорошо растворима в диэтиловом эфире и этаноле. В 100 граммах воды при комнатной температуре растворяется 0,34 грамм бензойной кислоты, в 100 граммах жирных масел - 1-2 грамма.

Впервые бензойная кислота была получена методом сублимации в 16 веке из росного ладана (бензойной смолы). Отсюда бензойная кислота и получила своё название. В 1832 году немецким химиком Юстусом фон Либихом была определена структура бензойной кислоты, а также исследованы ее свойства и связь с гиппуровой кислотой. В 1875 были обнаружены и изучены антигрибковые свойства бензойной кислоты, в результате чего она долгое время применялась при консервировании фруктов.

В промышленности добавку Е210 получают методом окислением толуола (метилбензола) при участии катализаторов. Этот процесс использует дешевое сырье и считается экологически чистым.

Бензойная кислота перегоняется с водяным паром и может быть количественно извлечена этим способом из исследуемого пищевого продукта. Можно выделить её и твёрдофазной экстракцией

Бензойная кислота хорошо всасывается организмом человека и в виде гиппуровой кислоты (взаимодействуя с белковыми соединениями) выводится через почки. Существуют обоснованные опасения, что пищевые добавки Е210 и E211 могут вступать в безалкогольных напитках в реакции с аскорбиновой кислотой (витамин С, добавка E300) с образованием свободного бензола, который является сильным канцерогеном. Поэтому рекомендуется избегать употребления напитков, в которых содержаться эти добавки одновременно.

Бензоат натрия (пищевая добавка Е211) представляет собой соединение бензойной кислоты присутствующей в природе в низкой концентрации в таких продуктах, как чернослив, клюква корица, гвоздика, яблоки. Бензоат натрия является продуктом реакции нейтрализации бензойной кислоты гидроксидом натрия. Благодаря хорошей растворимости в воде бензоат натрия в качестве пищевой добавки Е211 применяется гораздо чаще, чем бензойная кислота (добавка Е210), обладающая более сильными консервирующими свойствами, но низким уровнем растворимости. На вид добавка Е211представляет собой порошкообразное вещество белого цвета не имеющее запаха либо обладающее незначительным запахом бензальдегида. Химическая формула бензоата натрия: NaC₆H₅CO₂.

Пищевая добавка Е211 оказывает подавляющее воздействие на уровень активности ферментов в микробных клетках, отвечающих за расщепление жиров и крахмалов, а также течение окислительно-восстановительных реакций. Кроме того бензоат натрия способен оказывать сильное угнетающее действие на дождевые культуры и плесневый грибок. Благодаря своим свойствам добавка Е211 используется в пищевой промышленности в качестве консерванта.

Вступая в реакцию с аскорбиновой кислотой (витамин С, добавка E300), бензоат натрия может образовывать бензол, являющийся сильным канцерогеном. По данным исследований британского ученого Питера Пайпера, профессора университета Шеффилда, такое соединение может нанести губительное повреждение ДНК в митохондрии, что может служить причиной ряда серьезных заболеваний, таких как цирроз печени, болезнь Паркинсона и прочих. Серьезно дискутируется вопрос о влиянии добавки Е211 на гиперактивность детей. Исследования в этой области проводилось Агентством по пищевым стандартам Великобритании в 2007 году. Сейчас ряд зарубежных компаний производителей пищевых продуктов занимается поиском альтернативной замены пищевой добавки Е211. У людей с повышенной чувствительностью кожи, а также у людей страдающих крапивницей или астмой консервант Е211 может вызывать обострение заболеваний и аллергическую реакцию.

Наиболее часто пищевая добавка Е211 встречается в таких продуктах: майонез, кетчуп, маргарин, повидло, кондитерские изделия, рыбные консервы и икра, мармелад, фруктовые пасты, безалкогольное пиво и алкогольные напитки с содержанием алкоголя 15% и менее на 200 мг/л, безалкогольные напитки, мясопродукты.

Добавка Е211 разрешена для использования в пищевых продуктах в России, Украине и многих других странах, однако в виду своей небезопасности для здоровья человека в последние годы применение консерванта Е211 сокращается.

Диоксид серы (пищевая добавка Е220) - бесцветный газ с раздражающим запахом. Химическая формула SO2.

Сернистый газ образуется при обжиге сульфидных руд или при сжигании серы. Для очистки его либо сжижают, либо поглощают холодной водой с последующей десорбцией при нагревании. Сульфиты получают поглощением сернистого газа растворами соответствующих щелочей. В зависимости от стехиометрического соотношения образуются растворы сульфитов или бисульфитов. При упаривании из них получаются кристаллические сульфиты или пиросульфиты.

Диоксид серы оказывает отбеливающее и консервирующее действие, тормозит ферментативное потемнение свежих овощей, картофеля, фруктов, а также замедляет образование меланоидинов. В то же время диоксид серы разрушает витамин В1, дисульфидные мостики в белках, что может вызвать нежелательные последствия.

Наряду с консервирующим действием двуокись серы обладает целым рядом других свойств, как полезных, так и нежелательных.

Самым серьёзным недостатком диоксида серы является его собственный интенсивный резкий запах, который можно почувствовать в обработанных им пищевых продуктах. Поэтому диоксид серы используется преимущественно для консервирования продуктов, подвергаемых дальнейшей переработке.

Люди по-разному реагируют на двуокись серы. Некоторые безболезненно переносят до 4 г сульфита в день (т.е. примерно 50 мг на 1 кг массы тела), а другие уже после приема очень малых количеств жалуются на головные боли, тошноту или ощущение тяжести в желудке. Для переносимости сернистой кислоты, растворённой в вине, большое значение имеет кислотность желудочного сока, - люди, имеющие пониженную или повышенную кислотность, существенно более чувствительны, чем люди с нормальной кислотностью. Связанная сернистая кислота действует на организм, в принципе, так же, как и свободная. Различие заключается лишь в силе и быстроте реакции, что объясняется разной кинетикой.

Диоксид серы токсичен. Симптомы при отравлении сернистым газом -- насморк, кашель, охриплость, першение в горле. При вдыхании сернистого газа более высокой концентрации -- удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких.

Низин (пищевая добавка Е234) - пептидный антибиотик. Хорошо растворим в воде, что расширяет спектр его применения. Получают путем ферментации при помощи бактерий Lactococcus Lactis. Исходным продуктом для культивирования бактерий служат природные субстраты, такие как молоко или глюкоза.

В пищеварительном тракте низин подвергается быстрому ферментативному расщеплению. Токсическое действие на человека крайне маловероятно, так как низин естественным образом содержится в молоке и сыре, а низин образующие стрептококки, как правило, встречаются в кишечнике. Правда, стабильность низина из-за преобладающего там значения рН и других факторов очень мала.

Низин в качестве пищевой добавки-консерванта Е234 имеет свойство подавлять грамположительные бактерии (стафилококки, стрептококки и др.), многие спорообразующие и некоторые кислотоустойчивые бактерии. Как и другие антибиотики, низин может убивать не только вредные, но и полезные бактерии, принимающие участие в жизнедеятельности организма человека. Поэтому не рекомендуется употреблять большое количество продуктов с консервантом Е234.

Также добавка Е234 обладает консервирующими свойствами, например, может ингибировать избыточный рост всех бактериальных спор, вызывающих порчу продуктов, которые подвергаются тепловой обработке. Применение низина позволяет уменьшить время или температуру теплового воздействия, что позволяет сохранить полезные вещества в продуктах. Например, при применении добавки Е234, потеря витамина С (добавка E300) сокращается на 30-35%, а полезный бета-каротин (пищевая добавка E160a) сохраняется полностью.

Еще одним полезным свойством низина является его способность бороться с «картофельной» болезнью хлеба. Это одно из самых распространенных заболеваний основного продукта питания. Картофельная или тягучая болезнь хлеба обычно наблюдается в летние месяцы. При благоприятных условиях споры картофельной палочки во время хранения хлеба прорастают, а образовавшиеся бактериальные клетки ферментами разлагают крахмал и белки хлеба. Крахмал превращается в декстрины, а белки -- в аминокислоты, пептоны и амиды. В заболевшем хлебе резко возрастает количество альдегидов и других соединений с резким запахом гнилостного процесса, мякиш становится совершенно неузнаваемым: влажным, липким с образованием нитей при разламывании хлеба. При более продолжительном хранении, а тем более в теплых и влажных условиях наблюдаются более резкие изменения: мякиш принимает коричневую или желто-бурую окраску и в сильной степени ослизняется. Однако в случае добавления в хлебобулочный продукт низина тягучей болезни можно легко избежать. Природный антибиотик отлично справляется с вызывающей ее картофельной палочкой.

Нитрит натрия (пищевая добавка Е250) NaNО₂ представляет собой бесцветные или слегка желтоватые гигроскопичные кристаллы, плавящиеся при температуре 306 єС. Он очень легко растворяется в воде и плохо в спирте. На воздухе добавка подвергается медленному окислению с образованием нитрата натрия (NaNO₃).

Промышленное использование нитрита натрия началось еще в 1906 году, когда были обнаружены его положительные свойства при изготовлении мясных продуктов и он был впервые одобрен в качестве пищевой добавки. Сейчас для получения нитрита натрия в промышленном производстве применяют реакцию взаимодействия соединений натрия с соединениями, содержащими нитрит-ион в водной среде. Полученный в ходе реакции осадок, выпаривают и охлаждают. Полученный белый порошок и является добавкой-консервантом Е250.

Нитрит натрия весьма токсичное вещество. Смертельная доза для человека составляет от 2 до 6 грамм в зависимости от строения организма. Неправильное использование пищевой добавки Е250 при производстве продуктов питания из мяса или рыбы может привести к серьезным отравлениям, поэтому нитрит натрия используют в смеси с пищевой солью.

Кроме того, ряд исследований утверждает, что хотя нитрит натрия сам по себе не является канцерогеном -- в определенных условиях при термической обработке или в организме человека он может вступать в реакцию с аминами, содержащимися в очень малых количествах в продуктах питания и организме человека. В результате такой реакции в организме могут образовываться сильные канцерогены -- вещества повышающие риск раковых заболеваний.

Но это не значит, что нужно полностью исключить из рациона продукты, содержащие нитриты и нитраты (эти вещества содержаться в малых количествах в помидорах, картофеле и многих других овощах и фруктах), но и увлекаться потреблением пищи, содержащей большое количество нитратов и нитритов тоже не рекомендуется. Также врачи советуют увеличивать потребление натуральных продуктов, содержащих вещества, замедляющие процесс нитрозирования (например, витаминов С и Е).

Нитриты хорошо всасываются организмом из желудочно-кишечного тракта. Они приводят к снижению тонуса мускулатуры, расширению сосудов и понижению давления. Однако все негативные свойства нитритов никак не могут проявляться при концентрациях, применяемых в пищевой промышленности. В докладе Совета по научным вопросам, опубликованным в издании «Американской медицинской ассоциации» также говорится, что нитрит натрия при использовании в пищевых продуктах в качестве консерванта Е250 в рекомендуемых дозах не приносит вреда здоровью. К этому выводу пришли ученые, проанализировав все имеющиеся исследования и публикации на тему использования добавки Е250, а также более чем вековой опыт применения нитрита натрия в пищевой промышленности.

Пищевая добавка E260 всем известна как уксусная кислота или уксус. Используется в пищевой промышленности в качестве регулятора кислотности. В основном применяется в виде водных растворов в пропорции 3-9% (уксус) и 70-80% (уксусная эссенция). Имеет характерный резкий запах. В водных растворах это довольно слабая кислота. В чистом же виде уксусная кислота представляет собой бесцветную едкую жидкость, поглощающую влагу из окружающей среды и замерзающую уже при температуре 16,5 °C с образованием твердых бесцветных кристаллов. Химическая формула уксусной кислоты: C₂H₄O₂.

Уксус был известен еще несколько тысячелетий назад, как естественный продукт брожения пива или вина. В 1847 году немецкий химик Герман Кольбе впервые синтезировал уксусную кислоту в лабораторных условиях. Сейчас в мире природным методом добывается лишь 10% общего объема производства уксусной кислоты. Но натуральный метод брожения по-прежнему важен, так как во многих странах действуют законы, согласно которым в пищевой промышленности должна использоваться лишь уксусная кислота биологического происхождения. При биохимическом производстве используется способность некоторых бактерий окислять этанол (спирт). Данный метод известен как уксуснокислое брожение. В качестве сырья для такого производства используются забродившие соки, вино или же раствор спирта в воде. Существует также ряд методов синтезирования уксусной кислоты в промышленности. Самый популярный из них, на который приходится более половины мирового синтеза уксусной кислоты, заключается в карбонилировании метанола в присутствии катализаторов. Исходными составляющими для данной реакции являются метанол (CH₃OH) и окись углерода (CO).

Уксусная кислота имеет важное значение для работы человеческого организма. Ее производные помогают расщеплять в организме углеводы и жиры, поступающие в организм с продуктами питания. Уксусная кислота выделяется при жизнедеятельности некоторых видов бактерий. Эти бактерии встречаются повсеместно в воде, почве, продуктах питания и естественным путем попадают в организм человека.

Токсическое воздействие на организм человека зависит от степени разбавления уксусной кислоты водой. Опасным для здоровья и жизни считаются растворы, в которых концентрация уксусной кислоты выше 30%. Высококонцентрированная уксусная кислота при соприкосновении с кожей и слизистыми оболочками может вызывать сильные химические ожоги.

Молочная кислота (пищевая добавка E270) представляет собой прозрачную чистую жидкость с кислым вкусом и характерным запахом. Молочная кислота относится к карбоновой группе кислот. Обладает антисептическим действием, препятствует брожению продуктов.

Химическая формула вещества: C₃H₆O₃. Впервые молочная кислота в чистом виде была выделена в 1780 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле. В промышленности молочная кислота получается методом молочного брожения. Она образуется лактобактериями из сахара при брожении молочных продуктов.

В животном организме молочная кислота постоянно производится естественным образом при распаде глюкозы -- основного поставщика энергии для мышц и мозга. Чем активнее идет работа мышц и мозга, тем больше молочной кислоты образуется в организме человека. Избыток молочной кислоты выводится из организма естественным путем через почки.

Молочная кислота выполняет роль регулятора кислотности, подкислителя, консерванта, а также катализатор гидролиза и инверсии.

Антимикробное действие молочной кислоты сравнительно слабое. Консервирующего эффекта можно ожидать лишь при концентрации свыше 0,5%. Действие направлено главным образом против бактерий, особенно анаэробных. При этом важным действующим фактором оказывается снижение рН из-за диссоциации молочной кислоты. Многие дрожжи и плесневые грибы могут включать молочную кислоту в свой обмен веществ. Поэтому для защиты пищевых продуктов от порчи этими микроорганизмами молочную кислоту часто используют в сочетании с другими консервантами, например бензойной и (или) сорбиновой кислотами.

Пропионовая кислота (пищевая добавка E280) - едкая жидкость не имеющая цвета и обладающая резким запахом. Химическая формула пропионовой кислоты: CH₃CH₂COOH. В природе она образуется при брожении углеводов.

Впервые пропионовая кислота была описана в 1844 году Йоханом Готлибом, как один из побочных продуктов разложения сахара. Позже различные ученые добывали ее разными способами, не имея представления, что это одно и то же вещество. Этот факт был установлен только в 1847 французским химиком Жаном-Батистом Дюма, он и назвал кислоту пропионовой.

Некоторые микроорганизмы вырабатывают пропионовую кислоту как продукт обмена веществ, многие другие могут её метаболизировать. Если пропионовая кислота присутствует в высокой концентрации (как при консервировании пищевых продуктов), то она, угнетая ферменты, блокирует обмен веществ. К тому же пропионовая кислота снижает рН межклеточной среды, что также способствует угнетению роста и гибели клеток. Антимикробное действие пропионовой кислоты сильно зависит от рН консервируемого продукта, может быть использована для консервирования пищевых продуктов с высоким значением рН. Антимикробное действие пропионовой кислоты в сравнении с другими консервантами слабое, и при консервировании пищевых продуктов её приходится использовать в относительно высоких дозах.

Пропионовая кислота из-за хорошей растворимости в воде легко всасываются в пищеварительном тракте. Опасность накопления в организме отсутствует. Пропионовая кислота, как и подобает жирной кислоте, используется организмом в качестве источника энергии. Часть её превращается в глюкозу, гликоген и другие продукты. Пропионовая кислота образуется при распаде некоторых аминокислот и при окислении жирных кислот с нечётным числом атомов углерода. Тем самым она не чужеродна организму, а является естественным промежуточным продуктом обмена веществ.

Пропионовая кислота несет опасность только в концентрированном виде - наносит ожоги, а при попадании внутрь провоцирует образование ран и язв в пищеводе и желудке. Если избегать концентрированного состояния, то это вещество можно считать безопасным. Добавка E280 не токсична и не оказывает никакого негативного влияния на репродуктивные органы.

Диоксид углерода (Е290) СО₂ при обычных условиях представляет собой бесцветный негорючий газ с кисловатым запахом и вкусом. Содержится в воздухе (0,03% по объёму) и в водах минеральных источников. Плотность углекислого газа приблизительно в 1,5 раза выше, чем у воздуха. При 0°С двуокись углерода конденсируется в бесцветную жидкость под давлением 3,49 МПа, а при 20°С - под давлением 5,54 МПа. В 1 литре воды при комнатной температуре растворяется около 1 литра углекислоты, что значительно выше растворимости многих других газов. Поэтому при использовании газозащитных смесей, содержащих двуокись углерода, последняя избирательно поглощается пищевым продуктом и её концентрация в газовой фазе меняется.

Образуется как побочный продукт при обжиге известняка, сжигании кокса и спиртовом брожении.

Действие двуокиси углерода обусловлено несколькими факторами. Во-первых, замена ею части воздуха приводит к снижению концентрации кислорода, который необходим многим микроорганизмам. Во-вторых, углекислый газ обладает антимикробным действием, так как участвует в дыхательном обмене микроорганизмов. В-третьих, если углекислый газ присутствует в больших количествах, он может существенно изменять значение рН на поверхности пищевого продукта, в результате чего некоторые микроорганизмы на ней погибают.

Технология хранения продуктов питания в атмосфере инертного газа вместо воздуха называется «упаковкой с модифицированной атмосферой» (МАР). В пищевых продуктах, обработанных по МАР-технологии, угнетаются только аэробные микроорганизмы. На развитие патогенных анаэробов, вызывающих инфекции и интоксикации, диоксид углерода практически не влияет, и безопасность таких продуктов оказывается под вопросом. Недостатки МАР - необходимость постоянного контроля температуры (охлаждения) и выбора для каждого пищевого продукта определённого, экспериментально устанавливаемого состава защитной атмосферы. Это дорогостоящее мероприятие, которое может проводиться только квалифицированным персоналом. Достоинство МАР в том, что срок хранения продуктов увеличивается в несколько раз по сравнению с обычным способом.

Углекислый газ не убивает микроорганизмы (во всяком случае за короткое время), а только замедляет их развитие. Он удерживает микроорганизмы в латентной фазе; в этом состоянии они не размножаются, но ферментативные процессы в них отчасти протекают. Быстрая гибель микроорганизмов наблюдается лишь при высоком давлении двуокиси углерода, обычно в сочетании с низкими температурами. Эти технологии применяют в пищевой промышленности при бункерном хранении муки, чая, пряностей.

Диоксид углерода действует преимущественно на аэробы. Плесневые грибы к нему вполне устойчивы. Полностью подавить их рост с помощью углекислого газа при обычном давлении невозможно. Особенно это справедливо для температур около 20°С. Дрожжи тоже малочувствительны к углекислому газу. В его присутствии они, при определённых условиях, способны к реакциям обмена веществ, вызывающим порчу пищевых продуктов. Например, некоторые дрожжи в присутствии углекислого газа могут (не размножаясь) сбраживать сахар в спирт. Развитие плесневых дрожжей углекислый газ более или менее сдерживает. Действие диоксида углерода на дрожжи усиливается с увеличением его концентрации.

3. Применение консервантов в пищевой промышленности, регламент применения

Применение веществ, обладающих консервирующим действием, - поваренной соли, уксуса, сахара, углекислого газа, этилового спирта - давно и хорошо известно. Обычно их используют в количестве нескольких процентов или десятков процентов, чаще добиваясь определённого вкуса пищевого продукта, а консервирующее действие рассматривают как побочное.

Вещества, условно отнесённые к собственно консервантам, - сорбиновая, бензойная, сернистая кислоты и их соли, нитраты, нитриты, низин и другие - используются в гораздо меньших количествах (менее 0,5%) и практически не влияют на органолептические показатели продукта.

Консерванты на основе сорбиновой и бензойной кислот - собственно сорбиновая и бензойная кислоты, сорбат калия, сорбат кальция, бензоат натрия - могут применяться в производстве маргаринов, майонезов, соусов и салатных заправок, безалкогольных и слабоалкогольных напитков, при консервировании фруктов и овощей. Благодаря отсутствию влияния на вкус и проявлению консервирующего действия в слабокислой среде (при рН < 6,5), сорбиновая кислота и её соли применяются также для увеличения сохранности вин, мучных и сахарных кондитерских, хлебобулочных изделий, сыров, творожных изделий, мясо-, рыбо- и морепродуктов, а также в приготовлении противоплесеневых упаковочных материалов.

Антимикробное действие консервантов на основе бензойной кислоты направлено в основном против дрожжей и плесневых грибов.

Антимикробная активность кислот и их солей одинакова. При условии равномерного распределения консерванта в продукте сорбат калия и сорбиновая кислота, а также бензоат натрия и бензойная кислота - взаимозаменяемы.

Применение консервантов может быть эффективно только при их равномерном распределении в продукте, которое легче всего достигается растворением консерванта.

Таблица 2 - Растворимость некоторых консервантов в воде

При разработке конкретной рецептуры внесения консерванта в продукт необходимо учитывать следующее:

1) кислотность среды влияет на эффективность консервантов - чем более кислую реакцию имеет продукт, тем меньше в него требуется добавлять консерванта;

2) как правило, продукты пониженной калорийности имеют высокое содержание воды и легко подвергаются порче, поэтому количество добавляемого к ним консерванта должно быть на 30-40 % больше, чем рекомендуется для обычных продуктов;

3) добавка спирта, большого количества сахара и/или другого вещества, проявляющего консервирующие свойства, снижает требуемое количество консерванта;

4) консерванты, за исключением сернистого ангидрида и углекислого газа, - термостойкие соединения;

5) консерванты на основе сорбиновой и бензойной кислот не подвержены воздействию высоких температур, обычно используемых в пищевых технологиях. Тем не менее, если технологический процесс включает длительное кипячение продукта в открытой ёмкости, необходимо увеличить их дозировку, так как они могут частично улетучиваться с паром;

6) двуокись серы, используемая в производстве ряда продуктов (вино, фруктовые соки и пюре), не может быть полностью заменена другими консервантами, так как двуокись серы выполняет функции не только консерванта, но и антиокислителя;

7) нитриты и нитраты, применяемые в производстве мясопродуктов, не могут быть полностью заменены другими консервантами, так как выполняют в мясопродуктах ещё и функцию стабилизаторов цвета.

Стадия внесения консерванта в продукт определяется технологией его производства. Оптимальным считается момент внесения сразу после пастеризации или стерилизации, когда в результате термообработки снижается уровень обсеменённости микроорганизмами, а добавка консерванта позволяет сохранять его достаточно долго.

Для получения нужного эффекта при консервировании следует использовать тот или иной консервант в соответствующей дозировке, не забывая о необходимости сочетания различных барьеров для достижения оптимальной микробиологической стойкости продукта. Использовать несколько консервантов в небольших дозировках более эффективно, чем один консервант в высокой дозировке. Так как различные консерванты могут воздействовать на клетку микроорганизма по-разному (блокировать синтез белка, подавлять активность ферментов, разрушать ДНК, клеточную мембрану, нарушать механизмы транспорта питательных веществ), и имеют различный спектр действия, при совместном использовании они могут проявлять эффект синергизма (взаимного усиления). Выбор консервантов и их дозировок зависит от степени бактериальной загрязнённости, условий хранения, физико-химических свойств продукта, технологии его получения и желаемого срока годности.

В настоящее время использование пищевых добавок в нашей стране регламентируется СанПиН 2.3.2.1078-01 "Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов", введенному в действие в сентябре 2002 года. С его введением пищевые добавки были разделены на две категории: в одну вошли запрещенные добавки, во вторую - разрешенные. Из консервантов сегодня абсолютно запрещен к применению формальдегид (Е 240).

Общие требования к консервантам, предъявляемые современной пищевой промышленностью, таковы:

1) они должны быть эффективными в небольших количествах;

2) быть безвредными для организма человека (в объеме вносимой дозы) или легко удаляться из продукта перед его употреблением в пищу;

3) не вступать в химическую реакцию с материалами, из которых изготовлены оборудование или тара;

4) не снижать пищевой ценности продуктов и не придавать им постороннего, нежелательного привкуса и запаха. Хотя в некоторых случаях консервант как раз придает продуктам желаемые вкусовые качества, как, например, уксус при мариновании или изготовлении соусов.

Наиболее часто используемые консерванты - уксусная (Е260), сернистая (Е220), пропионовая (Е280), сорбиновая (Е200), бензойная (Е210) кислоты и некоторые их соли, низин (Е 234).

Сорбиновая кислота применяется в качестве пищевой добавки, относится к группе консервантов. Разрешена для применения во всех странах мира.

В пищевых продуктах консервант Е200 применяется в концентрациях от 30 до 300 грамм на 100 килограмм готового продукта. Вследствие несомненной гигиенической безопасности, повсюду в мире наблюдается тенденция увеличения использования ее вместо других, менее проверенных консервантов. Действие сорбиновой кислоты направлено, главным образом, против дрожжей и плесневых грибов.

Сыры всех сортов -- главная область использования сорбиновой кислоты, обусловленная ее эффективностью при высоких значениях рН. Ее добавляют также в творог, сметану. Она широко применяется при производстве сгущенных молока, сливок, кофе, какао. Добавка Е200 используется для стабилизации вина с остаточным сахаром. Сорбиновая кислота, вследствие нейтрального вкуса, эффективности в области высоких значений рН и действенности против дрожжей, применяется для консервирования наполнителей шоколада. Добавляется во фруктовые соки, варенье, джемы. Применяется для консервирования кондитерских изделий, маргаринов и т.п., для обработки против плесени желатиновых плёнок на мясопродуктах, поверхности хлеба и хлебобулочных изделий, сухофруктов, упаковочных материалов для пищевых продуктов.

Сорбиновая кислота Е200 с определённым размером частиц практически не растворяется во время приготовления теста, не замедляя, таким образом, развитие дрожжей, но полностью проявляет противоплесневое действие после выпечки.

Допустимое суточное потребление 25 мг/кг веса тела в день. Разрешена в качестве консерванта в 14 стандартах на пищевые продукты индивидуально или в сочетании с другими консервантами в количестве: маргарины до 1 г/кг; сыры (5 сортов) до 1 г/кг; сушёные абрикосы до 0,5 г/кг; джемы, варенья, желе до 1 г/кг; цитрусовые мармелады до 0,5 г/кг; концентрированный ананасовый сок с консервантами до 1 г/кг.

В РФ разрешён в качестве консерванта:

в десерты на молочной основе, не обработанные теплом в количестве до 300 мг/кг; в жидкие концентраты: чайные, фруктовые, из травяных настоек в количестве до 600 мг/кг;

в творожные изделия, пасху; в сухофрукты, в яйцепродукты сушёные, концентрированные, замороженные; в желе для заливных блюд; в сиропы ароматизированные для молочных коктейлей, мороженого т. п., глазированные в сахаре (кондированные) фрукты и овощи; джем, мармелад, желе, повидло с низким содержанием сахара и без сахара пастообразной консистенции, во фруктово-ягодные и фруктово-жировые начинки для мучных кондитерских изделий, в пряности и приправы в количестве до 1 г/кг;

в жевательную резинку, в диетические лечебно-профилактические пищевые продукты (исключая продукты для детей), в сахаристые кондитерские изделия, конфеты, шоколад с начинкой в количестве до 1,5 г/кг;

в кремы для тортов, в хлеб, хлебобулочные и мучные кондитерские изделия расфасованные, упакованные с длительным сроком хранения в количестве до 2 г/кг.

Сорбат калия (Е202) входит в список наиболее популярных консервантов, вследствие безопасности для организма человека. Добавка Е202 разрешена во многих странах мира, в том числе в России и Украине. Максимально-допустимая доза вещества составляет 0,1-0,2% от массы готового продукта. Основное применение сорбат калия в качестве добавки Е202 находит в производстве сыров и колбасных изделий, вследствие своей особенности останавливать рост плесневых грибов. Обработка поверхностей батонов полукопченых колбас 10-20% раствором сорбата калия увеличивает срок их хранения без плесневения в 4 раза. Безалкогольный напиток с добавлением 0,02% сорбата калия не портится 180 суток. Для уменьшения числа микроорганизмов и инактивации ферментов во фруктовых соках в них добавляют сорбат калия в количестве 0,05-0,2% в зависимости от вида сока и требуемого срока хранения. Также консерванте Е202 могут добавлять в тесто при производстве ржаного хлеба для предотвращения образования на продукте меловой плесени. Вследствие своего нейтрального вкуса, сорбат калия применяется в качестве консерванта в шоколадных и кондитерских изделиях, а также при консервировании овощей и соков. Кроме того, пищевая добавка Е202 может использоваться в качестве консерванта в пряных и кислых соусах восточной кухни, так как является достаточно эффективным антимикробным средством при высоких значениях кислотности. Сорбат калия предотвращает образование дрожжей и грибов в данных продуктах.

Допустимое суточное потребление 25 мг/кг веса тела в день (в пересчёте на сорбиновую кислоту). Разрешён в качестве консерванта в 15 стандартах на пищевые продукты индивидуально или в сочетании с другими консервантами в количестве: маргарины до 1 г/кг; сушёные абрикосы до 0,5 г/кг; джемы, варенья, желе до 1 г/кг; концентрированный ананасовый сок с консервантами до 1 г/кг.

В РФ разрешён в качестве консерванта:

в десерты на молочной основе, не обработанные теплом в количестве до 300 мг/кг;

в жидкие концентраты: чайные, фруктовые, из травяных настоек в количестве до 600 мг/кг;

в джем, мармелад, желе, повидло с низким содержанием сахара и без сахара пастообразной консистенции, во фруктово-ягодные и фруктово-жировые начинки для мучных кондитерских изделий, в пряности и приправы в количестве до 1 г/кг;

в жевательную резинку, в диетические лечебно-профилактические пищевые продукты (исключая продукты для детей), в сахаристые кондитерские изделия, конфеты, шоколад с начинкой в количестве до 1,5 г/кг;

в кремы для тортов, в хлеб, хлебобулочные и мучные кондитерские изделия расфасованные, упакованные с длительным сроком хранения, в количестве до 2 г/кг;

в десерты на молочной основе, не обработанные теплом в количестве до 300 мг/кг.

Бензойная кислота (добавка Е210) несколько десятков лет используется в качестве консерванта для маргаринов. В жировую фазу маргарина добавляют кислоту, а в водную - бензоат натрия, причём они могут применяться как вместе, так и по отдельности. Бензойная кислота не идеальный консервант для маргаринов, так как относительно высокое значение рН маргарина лежит на границе области, оптимальной для действия бензойной кислоты. Этот факт, а также не очень благоприятный коэффициент распределения между жировой и водной фазой ограничивают применение бензойной кислоты в предохранении маргаринов от порчи.

Бензойная кислота и бензоат натрия применяются как консерванты для майонезов и деликатесных продуктов, содержащих майонез. Майонез, представляющий собой эмульсию типа «масло в воде», подвержен микробной порче в большей степени, чем эмульсии обратного типа. Обычно бензоат натрия используется здесь в сочетании с сорбатом калия. Эта смесь оказывает на молочнокислые бактерии более сильное действие, чем каждый компонент в отдельности. Кроме того, из-за уменьшения содержания бензоата такая смесь меньше влияет на органолептические свойства продукта.

Ранее бензойная кислота (в виде 0,1-0,2% бензоата натрия) широко использовалась для консервирования маринованных овощей. Она хорошо подходит для таких продуктов вследствие их высокой кислотности. По этой же причине, а также из-за высокого содержания приправ отрицательное влияние добавки бензоата на вкус малозаметно. Сейчас бензоаты в маринадах почти не используются; вследствие изменения запросов потребителей чаще применяют пастеризацию и сорбиновую кислоту.