Пищевые консерванты (функциональный класс 18, см. табл. 1.1) — вещества, продлевающие срок хранения продуктов, защищая их от порчи, вызываемой микроорганизмами (бактерии, плесневые грибы, дрожжи, среди них могут быть патогенные и непатогенные виды).

   В настоящем разделе мы остановимся только на химических консервантах, добавляя которые, можно замедлить или предотвратить развитие микрофлоры или замедлить в них обмен веществ, а следовательно, продлить сохранность продуктов питания. Антимикробные вещества могут оказывать бактерицидное (уничтожающее бактерии) или бактериостатическое (останавливающее, замедляющее рост и размножение бактерий, но не уничтожающее в то же время их полностью), фунгистатическое (угнетающее грибы) или фунгицидное (убивающее грибы) действие. Следует отметить, что при детальном рассмотрении это деление является условным, так как фунги- и бактери-остатики отличаются только скоростью антимикробного действия. Эти соединения должны быть безвредны, не изменять органолепти-ческих свойств пищевых продуктов. Список консервантов, разрешенных к применению в Российской Федерации, приведен в табл. 5.1. Их эффективность, способы применения зависят от химической природы, концентрации, иногда от рН среды. Многие консерванты более эффективны в кислых средах, для снижения рН среды иногда добавляют пищевые кислоты (уксусную, яблочную, молочную, лимонную и др.). При низкой концентрации отдельных консервантов они могут использоваться микроорганизмами в качестве дополнительного источника углерода и, наоборот, способствовать размножению последних.

   Таблица   5.1

   Консерванты, разрешенные к применению в Российской Федерации

    Спектр антимикробного действия конкретного консерванта неодинаков в отношении плесневых грибов, дрожжей, бактерий, т. е. он не может быть эффективен против всего спектра возможных возбудителей микробиологической порчи пищевых продуктов. Большинство консервантов, нашедших практическое применение, действует в первую очередь против дрожжей и плесневых грибов. Некоторые консерванты малоэффективны против определенных бактерий, так как в области оптимальных для бактерий значений рН (чаще это нейтральная среда) они слабо проявляют свое действие. Эффективность некоторых консервантов по отношению к микроорганизмам приведена в табл. 5.2.

   Таблица  5.2

   Эффективность некоторых консервантов по отношению к микроорганизмам*

*По данным Э.Дюк и М.Лир. Консерванты в пищевой промышленности.—

Л.: ОАО «Гиорд», 1998: «—» — неэффективен; «+» — малая эффективность; «++» —средняя эффективность; «+++»— высокая эффективность.

   Учитывая разное отношение отдельных консервантов к плесневым грибам, дрожжам и бактериям, в ряде случаев целесообразно использовать смесь нескольких консервантов.

   Применение смеси консервантов позволяет:

• расширить спектр действия;
• уменьшить концентрацию отдельных консервантов;
• усилить антимикробный эффект;
• уменьшить возможность побочных эффектов;
• получить экономический эффект.

   При этом нужно учитывать, что при использовании смеси консервантов возможно несколько вариантов:

• простое сложение эффектов действия: смесь действует как сумма ее составляющих;
• синергизм; угнетающее действие может быть достигнуто при использовании меньших концентраций индивидуальных консервантов;
• антагонизм; для смеси необходима более высокая концентрация, чем при использовании индивидуальных консервантов.

   Практический интерес представляет сочетание бензойной, сорби-новой и сернистой кислот в первую очередь для продуктов растительного происхождения. Необходимо также учитывать особенности пищевых продуктов, в которые они вносятся. Нет универсальных консервантов, которые были бы пригодны для всех пищевых продуктов. Перечень основных консервантов, применяемых для сохранения наиболее важных групп продуктов, приведен в табл. 5.3.

   Таблица  5. 3

   Консерванты, применяемые дня наиболее важных групп продуктов

Примечание.    Консервант    применяется:    «++»— часто;    «+»— реже; «(+)» - в исключительных случаях; «-» — не применяется

   Эффективность действия консерванта тесно связана с его концентрацией; его следует применять на начальной (линейной) стадии размножения микроорганизмов, что позволит снизить дозы его внесения и не создаст иллюзий мнимо свежего состояния уже испорченных продуктов; применение консервантов недопустимо при нарушении производственной гигиены, получении продуктов в антисанитарных условиях.

   Иногда консерванты применяют в сочетании с физическими способами консервирования (нагревание, сушка, низкие температуры, облучение и т. д.), что приводит к экономии энергетических затрат.

   При выборе консерванта необходимо руководствоваться некоторыми общими правилами.

1. Консервант должен: иметь широкий спектр действия; быть эффективным против микроорганизмов, содержащихся в данной пищевой системе; оставаться в продукте в течение всего срока хранения; замедлять образование токсинов; не оказывать влияния на органолептические свойства пищевого продукта; быть технологичным (простым в применении); быть дешевым.

2. Консервант не должен: быть физиологически опасным; вызывать привыкание; реагировать с компонентами пищевой системы; создавать экологические и токсикологические проблемы в ходе технологического потока; влиять на микробиологические процессы, предусмотренные данной технологией при производстве отдельных пищевых продуктов.

   Возможно применение только тех консервантов, которые имеют соответствующее разрешение. В табл. 5.4 приведены максимальные уровни добавления некоторых консервантов в пищевые продукты.

   Не разрешается применять консерванты в некоторых продуктах массового потребления: молоко, сливочное масло, мука, хлеб (кроме фасованного), и продуктах для детского питания, а также в изделиях маркированных как «натуральные», «свежие».

   Остановимся подробнее на некоторых консервантах.

   Диоксид серы, соли сернистой кислоты. Это одна из наиболее распространенных групп консервантов:

     SO₂ — диоксид серы, сернистый газ, сернистый ангидрид (Е220); Na₂SO₃ — сульфит натрия (Е221);

     K₂SO₃ — сульфит калия (Е225);

     CaSO₃ — сульфит кальция (Е226);

     NaHSO₃ — гидросульфит натрия, бисульфит натрия (Е222);

     KHSO₃ — гидросульфит калия, бисульфит калия (Е228);

     Ca(HSO₃)₂ — гидросульфит кальция (Е227);

     Na₂S₂O₅ — пиросульфит натрия, метабисульфит натрия (Е223);

     K₂S₂O₅ — пиросульфит калия, метабисульфит калия (Е224).

     SO₂ — бесцветный негорючий газ, хорошо растворимый в воде. Сульфиты — белые кристаллические вещества, за исключением сульфита кальция, также хорошо растворимы в воде.

   Таблица   5.4

   Максимальный уровень (т/кг, мг/л) консервантов в пищевых продуктах

 Примечание. Уровни сорбиновой кислоты и сорбатов, бензойной кислоты и бензоатов, эфиров пара-гидроксибензойной кислоты выражены в пересчете на соответствующую кислоту.

   Использование сернистого газа для окуривания бочек и обработки вина известно с давних времен.

   Диоксид серы и соли сернистой кислоты проявляют антибактериальное действие. Действие против дрожжей и плесневых грибов выражено слабее. Применяются как промежуточный консервант при получении консервированных продуктов из фруктов и ягод с последующим удалением при нагревании и вакуумировании. Используются для сохранения соков, плодоовощных пюре, повидла, в виноделии и т.д.

   Сульфиты — ингибиторы дегидрогеназ Применяются в качестве отбеливающего материала, предохраняющего очищенный картофель, разрезанные плоды и овощи от потемнения, тормозят реакцию Майя-ра. Сернистый газ разрушает витамин В, (тиамин) и биотин, поэтому применение его для стабилизации ряда продуктов нежелательно. Допустимая суточная доза (в пересчете на SO₂) 0,35 мг, условно допустимая — 0,35—1,5 мг/кг массы тела человека.

   В табл. 5.5 приведены максимальные уровни диоксида серы и ее солей (в пересчете на SO₂).

   Таблица  5.5

   Максимальный уровень диоксида серы и солей сернистой кислоты в некоторых продуктах (в пересчете на SO₂)

Сорбиновая кислота и ее соли. Сорбиновая кислота — бесцветное кристаллическое вещество со слабым запахом, трудно растворимое в воде и хорошо - в этиловом спирте. Соли сорбиновой кислоты (сор-баты) хорошо растворимы в воде (за исключением сорбата кальция).

   СН₃-СН=СН—СНОН - сорбиновая кислота (Е201);

   CH₃-CH=CH-CH=CH-COONa - сорбат натрия (Е201);

   СН₃-СН=СН-СН=СН-СООК - сорбат калия (Е202);

   (СН₃-СН=СН-СН=СН-СОО)₂Са - сорбат кальция (Е203).

   Сорбиновая кислота и ее соли проявляют в первую очередь фун-гистатическое действие, подавляя развитие плесневых грибов, включая афлатоксинобразующие и дрожжи, благодаря способности инги-бировать дегидрокиназу. Она не подавляет рост молочнокислой флоры, поэтому часто используется в смеси с другими консервантами.

   Сорбиновая кислота и ее калиевые, натриевые и кальциевые соли применяются в качестве консервантов при производстве фруктовых, овощных, рыбных и мясных изделий, маргарина, безалкогольных напитков, плодово-ягодных соков, ее антимикробные свойства мало зависят от рН среды. Используется для обработки материала, в который упаковывают пищевые продукты. Допустимая суточная доза 25,0 мг/кг массы человека, допустимое количество консерванта в продуктах указано в табл. 5.6.

   Таблица   5.6

   Применение консервантов в некоторых пищевых продуктах 

*Максимальный уровень нитратов в продуктах означает их относительное количество в различной торговой сети.

   Бензойная кислота С₆Н₅СООН и ее соли (бензоаты). Бесцветные кристаллические вещества. Бензойная кислота растворяется ограниченно в воде, а бензоаты хорошо растворимы.

   Бензойная кислота (Е210)

   Бензоат натрия (Е211)

   Бензоат калия (Е212)

   Бензоат кальция (Е213)

   Входит в состав многих плодов и является распространенным природным консервантом. Бензойная кислота применяется при изготовлении плодово-ягодных изделий, бензоаты — при производстве рыбных консервов, маргарина, напитков. ДСД — 5 мг/кг. Антимикробное действие кислоты связано со способностью подавлять ферменты, осуществляющие окислительно-восстановительные реакции, и направлено главным образом против дрожжей и плесневых грибов, включая афлатоксинобразующие. Присутствие белков в пищевых системах ослабляет активность бензойной кислоты, а фосфатов и хлоридов — усиливает. Бензойная кислота наиболее эффективна в кислой среде, в нейтральных и щелочных растворах ее действие почти не ощущается. Для облегчения введения бензойной кислоты в жидкие пищевые продукты используют ее соли — бензоаты. При использовании бензоатов необходимо, чтобы рН пищевой системы был ниже 4,5, при этом бензоаты превращаются в свободную кислоту.

   Производные пара-гидроксибензойной кислоты (парабены). Входят в состав растительных алкалоидов и пигментов. К этой группе относятся семь консервантов:

• гептиловый эфир пяра-гидроксибензойной кислоты (Е209);
• этиловый эфир лйгря-гидроксибензойной кислоты (Е214);
• натриевая соль этилового эфира лоря-гидроксибензойной кислоты (Е215);
• пропиловый эфир пара-гидроксибензойной кислоты (Е216);
• натриевая соль пропшювого эфира ий/дз-гидроксибензойной кислоты (Е217);
• метиловый эфир пapa-гидроксибензойной кислоты (Е218);
• натриевая соль метилового эфира пара-гидроксибензойной кислоты (Е219).
• Эфир п-гидроксибензойной кислоты
• Соль эфира п-гидроксибензойной кислоты

   R— —СНз; —С₂Н₅; —C₃H₇; —С₇Н₁₅

Me — металл

   Все эфиры пара-гидрооксибензойной кислоты обладают большим бактерицидным действием, чем бензойная кислота, и значительно менее токсичны. Они не способны к диссоциации, поэтому их антимикробное действие не зависит от рН среды. Эффективны в нейтральной и слабокислой средах. Антимикробная активность растет с увеличением алкильного радикала. Изменяют вкус пищевых продуктов, выраженные спазмолитики. Их антимикробное действие основано на замедлении усвоения глюкозы и пролина, нарушении комплексной структуры клеточной мембраны. Допустимое суточное потребление 10 мг/кг массы тела человека.

   Муравьиная кислота НСООН (Е236) и ее соли — формиаты натрия (Е237) и кальция (Е238). Применяются в качестве солезаменителей (вкусовых веществ). Консервирующее действие муравьиной кислоты известно более ста лет. Для консервирования применяют водные растворы кислоты и ее солей — формиатов. Муравьиная кислота из-за высокой константы диссоциации применяется для консервирования только сильнокислых продуктов (рН < 3,5). В слабокислой и нейтральной средах формиаты не оказывают антимикробного действия. Кислота действует преимущественно против дрожжей и некоторых бактерий, плесневые грибы и молочные бактерии устойчивы к действию муравьиной кислоты. Она заметно влияет на вкус и запах пищевых продуктов, ее добавляют главным образом во фруктовые полуфабрикаты. В последнее время использование муравьиной кислоты значительно сократилось.

   Уксусная кислота ледяная СН₃СООН (Е260) и ее соли — ацетаты калия (Е261) и натрия (Е262). Уксусная кислота — бесцветная жидкость, смешивающаяся с водой во всех соотношениях. Ацетат натрия — бесцветный кристаллический порошок, растворимый в воде, с сильным запахом уксусной кислоты. Использование уксуса для консервирования пищевых продуктов — один из наиболее старых способов консервирования. В зависимости от сырья, используемого для получения уксусной кислоты, различают винный, фруктовый, яблочный, спиртовой уксусы и синтетическую уксусную кислоту. Наряду с уксусной кислотой и ее солями находят применение диацетаты натрия и калия. Эти вещества состоят из уксусной кислоты и ацетатов в молярном соотношении 1:1.

   Уксусная кислота не имеет законодательных ограничений, ее действие основано главным образом на снижении рН консервируемого продукта, проявляется при содержании ее выше 0,5 % и направлено главным образом против бактерий. Используется в майонезах, соусах, при мариновании рыбной продукции, овощей, ягод и фруктов. Уксусная кислота также широко применяется как вкусовая добавка.

  Пропионовая кислота СН₃—СН₂СООН (Е280) и ее соли — пропио-наты натрия (Е281), калия (Е283) и кальция (Е282). В пищевой промышленности используются главным образом соли пропионовой кислоты. Антимикробное действие пропионовой кислоты сильно зависит от рН консервируемого продукта, может использоваться для консервирования пищевых продуктов с высокими значениями рН. Проявляет более слабое антимикробное действие по сравнению с другими консервантами. Применяется при производстве сыров, в хлебопечении. Влияет на запах и вкус пищевых продуктов.

   Утропин (гексаметилентетрамин) C₆H₁₂N₄ (E239). Применяется для консервирования ограниченного числа продуктов, в России - для консервирования икры лососевых рыб. ДСД — 0,15 мг/кг.

   Дифенил С₁₂Н₁₀ (Е230). Обладает сильными фунгистатическими свойствами, задерживает развитие плесневых грибов.

Применяют для продления срока хранения цитрусовых (погружение в 0,5—1%-ный раствор или пропитывание им оберточной бумаги). В России использование импортных цитрусовых плодов разрешено после обработки этим консервантом.

   Сантохин. Применяется для увеличения сроков хранения яблок, поверхность которых обрабатывают 0,05—0,3%-ным водно-спиртовым (40 %) раствором сантохина.

   Важным и широко используемым консервантом является хлорид натрия (поваренная соль) NaCl, который используют для консервирования мяса, рыбы и других продуктов.