§1. Синонимы

IUPAC: этановая кислота.

Немецкий: EssigsSurc.

Английский: acetic acid.

Французский: acide aectique.

Итальянский: acido acético.

Испанский: acido acético.

§2. Историческая справка

Помещение пищевых продуктов в уксус или в содержащие его растворы от­носится к старейшим способам консервирования. За 5 тысяч лет до Рождества Христова на Востоке был известен уксус из пальмового вина. Уксус в Древнем Риме использовали и как приправу, и для консервирования (самостоятельно ли­бо в смеси с солью, вином или медом). До начала средних веков уксус изготавли­вали исключительно в домашнем хозяйстве, сбраживая на воздухе спиртосодер­жащие жидкости (прежде всего, вино) уксуснокислыми бактериями. Промыш­ленное производство уксуса началось в XIV веке во Франции по орлеанскому способу. Уксусная кислота занимает прочное место в консервировании пищевых продуктов, причем в некоторых странах большее значение имеет не уксус, полу­ченный брожением, а синтетическая уксусная кислота.

§3. Товарные формы, производные

Уксусная кислота для консервирования пищевых продуктов поступает в про­дажу в виде уксуса и уксусной эссенции. Первый представляет собой 5-10%-й, а вторая – 25-80%-й водный раствор уксусной кислоты. В зависимости от сырья различают винный, фруктовый, пивной, солодовый, спиртовой и другие виды ук­суса, а также синтетическую уксусную кислоту. Уксус для домашнего использова­ния получают или брожением, или разбавлением синтетической уксусной кисло­ты, или смешением уксусной кислоты, полученной брожением, с синтетической уксусной кислотой. Винный уксус, поступающий в продажу в Германии, обычно представляет собой смесь винного и спиртового уксуса в соотношении 1:4.

Наряду с уксусной кислотой в качестве консерванта применяется и так на­зываемый диацетат натрия. Это вещество состоит из уксусной кислоты и ацетата натрия в мольном соотношении 1:1.

§4. Свойства

Уксусная кислота СН3СООН представляет собой бесцветную жидкость, кри­сталлизующуюся при 17°С, кипящую при 118°С и смешивающуюся с водой во всех отношениях.

Диацетат натрия – белый кристаллический порошок, растворимый в воде и пахнущий уксусной кислотой.

§5. Аналитические сведения

Уксусная кислота способна улетучиваться с водой; поэтому в отсутствие дру­гих летучих кислот её можно определить титрованием дистиллята, полученного отгонкой с водяным паром. Кроме того, уксусную кислоту количественно мож­но определить ионной хроматографией с УФ-детектором или ферментатив­ным методом.

§6. Получение

Уксусную кислоту получают биологическим окислением или синтетически.

Все обычные биологические методы основаны на способности бактерий ро­да Асеtobacter окислятьэтиловый спирт в уксусную кислоту. Ранее использовали поверхностное брожение (орлеанский способ, метод Шютценбаха и др.), в настоящее время применяют преимущественно глубинное брожение. Основным сырьем служат вино и разбавленный спирт.

Синтетическую уксусную кислоту получают окислением уксусного альдеги­да или низших углеводородов Промышленное значение имеет также карбонилирование метанола.

§7. Токсиколого-гигиеническая оценка

Уксус, полученный брожением, и синтетический уксус при одинаковой кон­центрации не отличаются по своим токсикологическим свойствам.

Острая токсичность. Для крыс и мышей LD50, уксусной кислоты (в виде раз­бавленных, не едких растворов) при пероральном введении составляет 3-5 г на 1 кг массы тела. При концентрации выше 30% уксусная кислота, попадая на кожу, вызывает ожоги. Из-за липофильности она является более сильным де­натурирующим агентом, чем минеральные кислоты при той же концентрации ионов водорода.

Значение ПДК уксусной кислоты73 составляет 25 мг/м3.

Субхроническая токсичность. Потребление крысами в течение 2–5 месяцев питьевой воды с добавлением 0,01-0,25% уксусной кислоты (соответствует еже­дневному приёму 0,2 г на 1 кг массы тела) не наносило им заметного вреда. По другим данным, крысы без вреда переносят в течение 2 недель ежедневный приём 1,8 г разбавленной уксусной кислоты, но гибнут при дозе 2.4 г в день в течение 3-5 дней. В то же время 4,2-4,8 г ацетата натрия в день крысы переносят безразлично. Сравнивая действие уксусной кислоты и ацетатов, можно сделать вывод, что вред наносит не ацетатный ион, а продолжительное сильное воздей­ствие самой кислоты.

Хроническая токсичность. О хронической токсичности уксусной кислоты или ацетатов при использовании их в качестве пищевых консервантов имеются лишь отдельные сообщения. Тысячелетнее применение уксуса в качестве приправы рас­сматривают как доказательство безвредности уксусной кислоты в низких кон­центрациях. Исследования токсичных свойств и воздействия уксусной кислоты касаются прежде всего производственной медицины. Непереносимость уксус­ной кислоты встречается очень редко. Для неё исключаются первичный канце­рогенез и генотоксичность.

Обобщённые токсикологические сведения об уксусной кислоте приведены в работах.

Биохимическое поведение. Уксусная кислота в виде ацетил-кофермента А играет центральную роль в обмене веществ. Она участвует как в синтезе, так и в расщеплении органических веществ, например жирных кислот или углеводов. В организме млекопитающих уксусная кислота может использоваться как источ­ник энергии.

§8. Законодательные аспекты применения в пищевых продуктах

Уксусная кислота (Е260) в большинстве стран не имеет законодательных огра­ничений как вещество аутогенное и как натуральная приправа, которая приме­нялась в пище тысячелетиями. В Германии уксусная кислота не считается пищевой добавкой. В некоторых государствах закон различает бродильный ук­сус и синтетическую уксусную кислоту. Иногда, особенно в аграрных и вино­дельческих странах, по экономическим причинам название «уксус» использует­ся преимущественно для уксуса, полученного брожением.

§9. Действие на микроорганизмы

Между синтетическим и бродильным уксусом нет различий по консерви­рующему действию. Значение имеет только концентрация уксусной кислоты.

Общие критерии. Действие уксусной кислоты (в ещё большей степени, чем муравьиной) основано главным образом на снижении рН консервируемого про­дукта. Для этого необходима высокая ее концентрация (по сравнению с другими кислотами-консервантами). Уксусная кислота проявляет антимикробное дейст­вие при содержании свыше 0,5%. Она проникает через стенку клетки и денату­рирует белки клеточной плазмы.

Если добавлением кислоты снизить рН консервируемого продукта до трёх, антимикробное действие уксусной кислоты оказывается в 10-100 раз сильнее действия других кислот, например соляной75. Это различие основано на том, что недиссоциированная уксусная кислота вследствие своей липофильности луч­ше проникает внутрь клетки. Уксусная кислота усиливает чувствительность бак­терий к нагреву, но не влияет на термостойкость дрожжей и плесневых грибов.

Антимикробное действие уксусной кислоты, не связанное с её влиянием на рН. незначительно. Константа диссоциации уксусной кислоты сравнима с кон­стантами пропионовой и сорбиновой кислот. При высоких значениях рН её зна­чительная часть ещё находится в недиссоциированной форме, но в этой области она практически не действует (в отличие от сорбиновой и пропионовой кислот). При снижении рН с 6 до 5 действие уксусной кислоты лишь удваивается, в то время как доля недиссоциированной кислоты при этом возрастает пример­но в 7 раз. Таким образом, между долей недиссоциированной кислоты и анти­микробным действием нет положительной корреляции.

Ацетаты антимикробным действием не обладают. Успешное использование диацетата натрия не противоречит этому утверждению, так как действующим на­чалом здесь служит содержащаяся в нем свободная уксусная кислота.

Спектр действия. Действие уксусной кислоты (из-за снижения ею рН) на­правлено главным образом против бактерий. Оптимальные значения рН для раз­вития большинства видов лежат в слабокислой и нейтральной области. Особен­но это касается патогенных бактерий, включая род Salmonella. Однако вид Bacte­rium xylinum в обычном пищевом уксусе ещё достаточно жизнеспособен. Бакте­рии рода Lactobacillus обладают значительной кислотостойкостью; поэтому они малочувствительны к уксусной кислоте. Для защиты от бактериальной пор­чи и по другим причинам бродильный уксус обрабатывают сернистым газом.

Хотя уксусная кислота и действует против плесневых дрожжей и грибов луч­ше, чем против бактерий, но в сравнении с другими консервантами это дейст­вие слабое. При рН 5.0 развитие обычных дрожжей можно замедлить добавкой уже 1% уксусной кислоты78. Полное их подавление наступает в присутствии 3,5–4,0% уксусной кислоты. Поваренная соль усиливает действие уксусной ки­слоты главным образом потому, что снижает активность воды. Этот эффект давно используют в консервировании овощей и рыбы. Действие уксусной ки­слоты против молочнокислых бактерий незначительно. Так как уксусная ки­слота не обладает сильным консервирующим действием, се часто применяют в сочетании с физическими способами консервирования (например, пастериза­цией) или с поваренной солью и(или) более сильными консервантами (сорбиновой либо бензойной кислотой).

§10. Области применения

Жиропродукты. В майонезы, салатные заправки и деликатесные салаты ук­сусную кислоту добавляют не только для вкуса, но и для улучшения сохранно­сти. Однако она обеспечивает ограниченную защиту продуктов от порчи бакте­риями, дрожжами и плесневыми грибами. По этой причине уксусную кислоту используют в сочетании не только с солью, но и с такими способами консерви­ровании, как пастеризация или хранение на холоде, либо с такими консерванта­ми, как сорбиновая и (или) бензойная кислоты. Применение уксусной кислоты в концентрации, необходимой для консервировании (свыше 1%), отрицательно ска­зывается на вкусе, слишком кислый вкус можно смягчить буферным вещест­вом, например ацетатом натрия.

Мясопродукты. Маринование или обтирание свежего мяса разбавленной ук­сусной кислотой используется в домашнем хозяйстве как способ консервиро­вания.

Рыбная продукция. Большое количество рыбы маринуют с помощью зали­вок, содержащих уксус и соль. Маринование может сопровождаться тепловой обработкой (варка, жаренье) или проводиться без нагревания. Уксусная кислота имеет особое значение для рыбной продукции прежде всего потому, что в порче рыбы участвуют в основном бактерии, а большинство консервантов действует главным образом на дрожжи и плесени. Однако важные для этих продуктов бак­терии рода Lactobacillus недостаточно подавляются уксусной кислотой в малых концентрациях. Для надёжного сохранении маринадов необходимо сочетание ук­сусной кислоты с другими способами консервирования (пастеризацией, охлаж­дением) и(или) с другими консервантами. Обычная для рыбопродуктов концен­трация уксусной кислоты (1-3%) в основном защищает от патогенных микроор­ганизмов, прежде всего от бактерий рода Clostridium.

Овощные продукты. Маринование овощей в уксусе по действию схоже с мо­лочнокислым брожением, только это не ферментативный процесс. Консерви­руемое сырье помещают в 0,5-3%-й раствор уксусной кислоты, который может содержать пряности, соль, а иногда сахар или подсластитель. В уксусной кислоте консервируют преимущественно огурцы, свеклу и овощные смеси (Mixed Pickles). Для сохранения в течение длительного срока одного уксуса недостаточ­но. В уксусной заливке могут развиваться дрожжи и некоторые плесневые гри­бы, особенно если она содержит сахар. Поэтому вместо сахара часто используют кислотостойкие подсластители, например, ацесульфам К. Маринованные овощи, кроме того, желательно пастеризовать или стерилизовать. Чтобы воспрепятство­вать микробной порче после вскрытия упаковки (прежде всею больших бочек), в заливки добавляют сорбаты и(или) бензоаты.

Фруктовая продукция. В некоторых странах в домашнем хозяйстве марину­ют сливы, груши, вишни, виноград и другие ягоды и фрукты. Их заливают горя­чим 2-2,5%-м раствором уксусной кислоты с высоким содержанием сахара и сте­рилизуют.

Выпечка. Уксусную кислоту (в основном в виде диацетата натрия) исполь­зуют для защиты некоторых сортов хлеба от так называемой «картофельной бо­лезни» – порчи, возникающей под действием бактерий вида Bacillus mesentericus. С 1906 года известно, что развитие этих бактерий можно подавить лёгким подкислением теста. Уксусная кислота не только угнетает бактерии, но и умень­шает их термостойкость; поэтому в тесте, подкисленном уксусной кислотой, воз­растает скорость гибели бактерий в процессе выпечки. Концентрации диацетата натрия составляет 0,2-0,4% от массы муки. Как средство предохранения наре­занного хлеба от плесени диацетат натрия не используется из-за слишком слабо­го антимикробного действия.

§11. Прочие действия

Уксусная кислота имеет большое значение и как вкусовая добавка. Во мно­гих пищевых продуктах она используется скорее в этом качестве, чем как кон­сервант. Воздействие уксусной кислоты на белки может приводить к изменению вкуса - белки (особенно животные) частично гидролизуются и при этом могут образовываться приятные на вкус продукты расщепления. Данное явление имеет важное значение при изготовлении маринадов. В то время как поваренная соль делает рыбу жестче, уксусная кислота ее размягчает.