Внутригрупповой перечень этой группы пищевых добавок составляют:

• консерванты (preservatives, antimicrobial agents); защитные газы (protective gases, packing gases, inert gases); антиокислители (antioxidants);
• синергисты антиокислителей (synergists, sequestrants, chelating agents); уплотнители (firming agents);
• влагоудерживающие агенты (humectants, conditioners); антислёживающие агенты (free flowing agents, anticaking agents, antibaking
• плёнкообразователи (coating agents); стабилизаторы пены (foam stabilizers); стабилизаторы замутнения (clouding agents).

Консерванты

Под консервантами понимают вещества, увеличивающие сроки хранения пищевых продуктов и защищающие от порчи, вызванной микроорганизмами.

Известно, что классические способы консервирования, предотвращающие порчу пищевых продуктов, – это охлаждение, нагревание, а также засолка, добавление сахара, копчение. Современные условия жизни диктуют необходимость применения целого ряда химических соединений, способных эффективно предупреждать развитие микробиальной флоры – главным образом бактерий, плесени, дрожжей, среди которых могут быть как патогенные, так и непатогенные виды.

Химические консерванты должны обеспечивать длительное хранение продуктов, не оказывая какого-либо отрицательного влияния на его органолептические свойства, пищевую ценность и здоровье потребителя. Эффективность действия консерванта зависит от его концентрации, рН среды, качественного состава микрофлоры. Ни один из известных консервантов не является универсальным для всех продуктов питания. Каждый консервант имеет свой спектр действия.

Показано, что антимикробное действие консервантов усиливается в присутствии аскорбиновой кислоты.

Консерванты могут оказывать бактерицидное действие (уничтожать, убивать микроорганизмы) или бактериостатическое (останавливать, замедлять рост и размножение микроорганизмов).

Одним из основных признаков гигиенического регламентирования химических консервантов является их использование в концентрациях, минимальных для достижения технологического эффекта. Применение антимикробных веществ в более низких дозах может даже способствовать размножению микроорганизмов. Все это должно учитываться при разработке санитарных правил и норм для пищевых добавок и их практическом применении.

Наиболее распространенные консерванты – соединения серы, такие как сульфит натрия безводный Na₂SO₃ или его гидратная форма Na₂SO₃ ž 7H₂O, метабисульфат (тиосульфат) натрия Na₂S₂O₃, кислый натрий, или гидросульфит натрия, NaHSO₃. Все эти соединения хорошо растворимы в воде и выделяют сернистый ангидрид SO₃, которым и обусловлено их антимикробное действие. Сернистый ангидрид подавляет главным образом рост плесневых грибов, дрожжей и аэробных бактерий. В кислой среде этот эффект усиливается. В меньшей степени соединения серы оказывают влияние на анаэробную микрофлору. Сернистый ангидрид обладает высокой восстанавливающей способностью, что объясняется его легкой окисляемостью. Благодаря этим свойствам соединения серы являются сильными ингибиторами дегидрогеназ, предохраняя картофель, овощи и фрукты от неферментативного потемнения. Сернистый ангидрид относительно легко уходит из продукта при нагревании или длительном контакте с воздухом. Вместе с тем сернистый ангидрид обладает способностью разрушать тиамин и биотин, способствует окислительному распаду токоферола (витамина Е). В связи с этим соединения серы нецелесообразно использовать для консервирования продуктов питания, являющихся источником этих витаминов.

Попадая в организм человека, сульфиты превращаются в сульфаты, которые хорошо выводятся с мочой и фекалиями. Вместе с тем большая концентрация соединений серы, например однократное пероральное введение 4 г сульфита натрия, может вызвать токсические явления. ОКЭПД ФАО/ВОЗ установил уровень приемлемого суточного потребления (ПСП) сернистого ангидрида – 0,7 мг/кг массы тела. Ежедневное потребление сульфитированных продуктов питания может привести к превышению допустимой суточной дозы: с одним стаканом сока в организм вводится примерно 1,2 мг сернистого ангидрида, с 200 г мармелада, зефира или пастилы – 4 мг, с 200 мл вина – 40-80 мг.

Сорбиновая кислота (C₆H₈O₂). Проявляет главным образом фунгистатическое действие благодаря способности ингибировать дегидрогеназы. Она не подавляет рост молочнокислой флоры, поэтому используется обычно в комплексе с другими консервантами, в основном с сернистым ангидридом, бензойной кислотой, нитритом натрия. Широко применяются соли сорбиновой кислоты.

Антимикробные свойства сорбиновой кислоты мало зависят от величины рН, что обеспечивает широкий спектр ее использования при консервировании фруктовых, овощных, яичных, мучных изделий, мясных, рыбных продуктов, маргарина, сыров, вина.

Сорбиновая кислота – вещество малотоксичное, в организме человека она легко метаболизируется с образованием уксусной и β-оксимасляной кислот. Однако имеются данные о возможности образования δ-лактона сорбиновой кислоты, обладающего канцерогенной активностью.

Бензойная кислота (С₇Н₆О₂) и ее соли – бензоаты (С₇Н₅О₂Na и др.). Антимикробное действие основано на способности подавлять активность ферментов, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции. В частности, при ингибировании каталазы и пероксидазы накапливается перекись водорода, угнетающая деятельность микробной клетки. Бензойная кислота способна блокировать сукцинатдегидрогеназу и липазу – ферменты, расщепляющие жиры и крахмал. Она подавляет рост дрожжей и бактерий маслянокислого брожения. Слабо действует на бактерии уксуснокислого брожения и совсем незначительно – на молочнокислую флору и плесени.

В качестве консервантов применяют также параоксибензойную кислоту и ее эфиры (метиловый, этиловый, парапропиловый, парабутиловый). Однако их консервирующие свойства менее выражены, возможно отрицательное влияние на органолептические свойства продукта.

Бензойная кислота практически не накапливается в организме человека; она входит в состав некоторых плодов ягод как природное соединение, эфиры параоксибензойной кислоты – в состав растительных алкалоидов и пигментов. В небольших концентрациях бензойная кислота образует с глицином гиппуровую кислоту и полностью выделяется с мочой. В больших концентрациях возможно проявление токсических свойств бензойной кислоты. ДСД для человека составляет 5 мг/кг.

Борная кислота (Н₃ВО₃) и бораты. Обладают способностью накапливаться в организме, главным образом в мозге и нервных тканях, проявляя высокую токсичность. Снижают потребление тканями кислорода, синтез аммиака и окисление адреналина. В нашей стране не применяются.

Перекись водорода (Н₂О₂). Используется в ряде стран при консервировании молока, предназначенного для изготовления сыров. В готовом продукте перекись должна отсутствовать. Каталаза молока расщепляет ее.

В нашей стране перекись водорода применяется для обесцвечивания боенской крови, куда дополнительно вносят каталазу для удаления остатков перекиси. Перекись водорода также находит применение при изготовлении полуфабрикатов кореньев.

Гексаметилентетрамин (С₆Н₁₂N₄), или уротропин, гексалин. Действующим началом этих соединений является формальдегид (CH₂O). В нашей стране гексамин разрешен для консервирования икры лососевых рыб и выращивания маточных культур дрожжей. Содержание его в зернистой икре составляет 1000 мг/кг продукта. В готовых дрожжах он должен отсутствовать.

Установленный ВОЗ уровень ДСД – не выше 0,15 мг/кг.

За рубежом гексаметилентетрамин используется при консервировании колбасных оболочек и холодных маринадов для рыбной продукции.

Дифенил, бифенил, ортофенилфенол (C₁₂H₁₀). Труднорастворимые в воде циклические соединения. Обладают сильными фунгистатическими свойствами, препятствующими развитию плесневых и других микроскопических грибов.

Применяются для продления сроков хранения цитрусовых путем их погружения на непродолжительное время в 0,5-2%-ный раствор или пропитывания этим раствором оберточной бумаги. В нашей стране эти консерванты не применяются, однако реализация импортируемых цитрусовых плодов с использованием этого консерванта разрешена.

Рассматриваемые соединения обладают средней степенью токсичности.

При попадании в организм из него выводится около 60 % дифенилов.

Величина ДСД, согласно рекомендациям ВОЗ, составляет для дифенила – 0,05 мг на кг массы тела, для ортофенилфенола – 0,2 мг/кг. В разных странах допускается различный уровень остаточного содержания дифенилов в цитрусовых – от 20 до 110 мг/кг. Рекомендуется тщательно мыть цитрусовые плоды и вымачивать их корочки, если они используются в питании.

Органические кислоты – муравьиная, пропионовая, салициловая и др. – в нашей стране используются только для консервирования грубых кормов сельскохозяйственных животных.

Муравьиная кислота (CH₂O₂). По своей органической структуре относится к жирным кислотам. Обладает сильным антимикробным действием. В небольших количествах встречается в растительных и животных организмах. При больших концентрациях оказывает токсическое действие. В пищевых продуктах обладает способностью осаждать пектины, что в целом ограничивает ее использование в качестве консерванта.

В нашей стране используются соли муравьиной кислоты – формиаты – в качестве солезаменителей в диетическом питании.

ДСД для муравьиной кислоты и ее солей не должна превышать 0,5 мг на кг массы тела.

Пропионовая кислота (C₂H₅COOH). Так же как и муравьиная кислота, широко распространена в живой природе, являясь промежуточным звеном цикла Кребса – обеспечивающего биологическое окисление белков, жиров и углеводов.

В США пропионовая кислота применяется в качестве консерванта при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, предупреждая их плесневение. В ряде европейских стран добавляется к муке.

Соли пропионовой кислоты, в частности пропионат натрия, малотоксичны. Суточная доза последнего в количествах 6 г не вызывает каких-либо отрицательных явлений, в связи с чем ОКЭПД ВОЗ не считает необходимым установление для этого соединения ДСД.

Салициловая кислота. Традиционно используется при домашнем консервировании томатов и фруктовых компотов. В Англии соли салициловой кислоты – салицилаты – применялись для консервирования пива. Наиболее высокие антимикробные свойства проявляются в кислой среде.

В настоящее время накоплен большой экспериментальный и клинический материал о токсичности салициловой кислоты и ее солей, что послужило основанием для запрещения их использования в качестве пищевой добавки.

Диэтиловый эфир пироугольной кислоты. Обладает способностью подавлять рост дрожжей, молочнокислых бактерий и, в меньшей степени, плесеней. Используется в отдельных странах для консервирования напитков. Обладает запахом фруктов. При концентрации 150 мг/кг и выше ухудшает вкусовые качества напитков, проявляя токсические свойства.

Обращает внимание способность эфира взаимодействовать с пищевыми компонентами продукта – витаминами, аминокислотами, аммиаком. В частности, реакция эфира с аммиаком приводит к образованию канцерогенного соединения – эфира этилкабаламиновой кислоты, обладающего способностью проникать через плаценту материнского организма. В связи с изложенным рассматриваемый препарат запрещен в нашей стране в качестве пищевой добавки.

Нитраты и нитриты натрия, калия (NaNO₃, KNO₃, NaNO₂, KNO₂). Находят широкое применение в качестве антимикробных средств при производстве мясных и молочных продуктов. В колбасном производстве нитрит натрия добавляется в количестве не более 50 мг на 1 кг готового изделия, при изготовлении некоторых сортов сыров и брынзы – не более 300 мг на 1 л используемого молока, в ПДП – исключается.

Нафтохиноны. Применяются для стабилизации безалкогольных напитков, обеспечивают подавление роста дрожжей. Наиболее широкое распространение получили юглон (5-окси-1,4-нафтохинон) и плюмбагин (2-метил-5-окси-1,4-нафтохинон). Консервирующий эффект юглон проявляет в концентрации 0,5 мг/л, плюмбагин – 1 мг/л. Малотоксичны. Обладают 100-кратным порогом безопасности.

Выбор консервантов и их дозировка зависит от следующих факторов: степени бактериальной загрязненности и качественного состава микрофлоры; условий производства и хранения; химического состава продукта и его физико-химических свойств; ожидаемого срока годности.

Не допускается использование консервантов при производстве продуктов массового потребления: молока, сливочного масла, муки, хлеба (кроме расфасованного и упакованного для длительного хранения), свежего мяса, продуктов детского и диетического питания, а также обозначаемых как «натуральные» или «свежие».

В Российской Федерации не имеют разрешения к применению следующие консерванты: азиды, антибиотики, Е284 борная кислота, Е285 бура (боракс),

Е233 тиабендазол, Е243 диэтилдикарбонат, озон, этиленоксид, пропиленоксид, салициловая кислота, тиомочевина.

Запрещенным консервантом является Е240 формальдегид.

Защитные газы

Предохраняют пищевые продукты от окислительной и микробиальной порчи. В качестве защитных газов чаще всего используют диоксид углерода, азот, аргон, гелий и оксид азота (индивидуально или в смеси друг с другом). Технология хранения продуктов в атмосфере инертных газов получила название mар-технологии (упаковка с регулируемой атмосферой – modified atmosphere packing, MAP).

Естественно, что защитные газы не влияют на развитие патогенных анаэробов, которые не нуждаются в кислороде.

Применение mар-технологии предусматривает газонепроницаемые упаковочные материалы. Защитные газы могут быть использованы при бункерном хранении продуктов питания (мука, чай, пряности, крупы и др.).

Антиокислители (антиоксиданты)

Защищают пищевые продукты от вызванной окислением порчи, такой как прогоркание жиров, изменение цвета (потемнения), ферментативное окисление напитков (вина, пива, безалкогольной продукции).

Как и консервирующие вещества, антиоксиданты (АО) применяются для увеличения сроков хранения пищевых продуктов. В основе их действия лежит ингибирование реакций окисления пищевых компонентов. Окисление происходит под влиянием кислорода, воздуха, света, температуры, технологических факторов производства. Окисляются в первую очередь липиды и их соединения, витамины, другие биологически важные нутриенты, что снижает пищевую ценность продукта. Конечные продукты окисления отрицательно влияют на органолептические свойства и могут быть токсичны для организма человека. Так, например, окисление липидных компонентов приводит к образованию гидроперекисей, которые, также окисляясь, дают такие токсические соединения, как альдегиды, кетоны, отдельные жирные кислоты и многочисленные продукты их полимеризации.

Содержание гидроперекисей определяют, как правило, йодометрическим методом и выражают в пероксидных числах (ПЧ). Для ряда жиров и жиросодержащих продуктов установлены допустимые уровни гидроперекисей, при превышении которых продукт считается непригодным к применению (табл. 49).

Качество продукта лимитируется содержанием свободных жирных кислот, наличие которых свидетельствует об использовании недоброкачественного исходного сырья, поскольку их накопление происходит при превышении концентрации гидроперекисей.

При окислении отдельных видов жиров (особенно содержащих ненасыщенные жирные кислоты) действие кислорода воздуха может быть направлено на непредельные, двойные связи жирных кислот, что приводит к снижению такого показателя качества жира, как йодное число.

Таблица 49

Допустимая концентрация гидропероксидов в различных жирах, пищевых и кормовых продуктах

* ПЧ = 1 % йода соответствует 78 мэкв активного кислорода на 1 кг жира.

Для предотвращения окислительной порчи используют антиоксиданты, которые делятся на две группы – природные и синтетические АО.

К природным антиокислителям относят токоферолы (витамин Е), аскорбиновую кислоту (витамин С), флавоны (кверцетин), эфиры галловой кислоты, гваяковую кислоту и т. д.

Наиболее богаты витамином Е растительные масла. Значительные количества токоферолов содержатся в масле из зародышей пшеницы, сои, овса, других зерновых и бобовых культур. Антиокислительные свойства хлопкового масла обусловлены содержанием госсипола, кунжутного масла – сезомола. В настоящее время интенсивно изучаются другие действующие начала растительных масел и механизмы их антиоксидантного действия.

Синтетические антиокислители: бутилоксианизол (БОА), бутилокситолуол (БОТ) – ионол, додецилгаллет (ДГ), сантохин (этоксихин), дилудин, дибуг, фенозан-кислота и др.

Для пищевых продуктов применяют БОА, БОТ, ДГ, которые являются ингибиторами фенольного типа, т. е. тормозят процесс окисления посредством взаимодействия с пероксидными радикалами либо вступают в синергическое взаимодействие с природными АО или фосфолипидами. В отличие от указанных

АО антиоксидантная активность аскорбиновой кислоты связана с регенерацией исходных форм природных и синтетических АО за счет отрыва атома водорода аскорбиновой кислоты.

Действие кормовых АО (сантохин, дилудин, дибуг, фенозан-кислота) также обусловлено дезактивацией пероксидных радикалов путем отрыва атома водорода от ОН (дибуг, фенозан) или NH-группы (сантохин). Для других АО характерны свои механизмы предотвращения окисления.

Особое практическое значение имеет использование антиоксидантов для предотвращения окислительной порчи жироемких продуктов, поскольку при получении, переработке и хранении они в наибольшей степени подвержены окислительной деструкции.

Допустимый уровень синтетических АО в пищевых продуктах не превышает 0,02 %, в кормовых концентрация их может быть увеличена в 5–10 раз. Вызывает определенные опасения использование БОТ, так как установлены его токсические и канцерогенные свойства.

За рубежом активно применяют в больших количествах другие АО как синтетического, так и природного происхождения. Показано, что антиоксидантная активность соединений зависит от природы продукта, целого ряда других факторов, поэтому необходимы научные исследования для обоснования использования АО или их комплексов в отношении конкретных продуктов питания.

Особый интерес представляют природные АО, в частности токоферол (0,05 %) и синтетические смеси на его основе. Широкое применение имеет АО фирмы «Ф. Хоффманн – Ля Рош» роноксан А – смесь α-токоферола, лецитина и аскорбинпальмитата (феминара).

В нашей стране производство антиоксидантов пока не отвечает потребностям рынка.

В силу недостаточной изученности ряд антиокислителей не имеют разрешения к применению в Российской Федерации: дилудин, гиссипол, редуктоны, нордигидрогваяретовая кислота (креозот).

Синергисты антиокислителей

Усиливают действие антиокислителей, но сами по себе не обладают их свойствами.

Группу синергистов антиокислителей составляет относительно большое количество веществ различной природы, большинство которых относятся к кислотам и комплексообразователям.

Действие синергистов-кислот основано на их свойстве быть донорами водорода, который необходим для регенерации антиокислителей. Если в качестве синергистов выступают комплексообразователи, то механизм действия объясняется связыванием (переводом в неактивную форму) ионов металлов, катализирующих окисление.

Уплотнители (отвердители)

Вещества, уплотняющие растительные или животные ткани. Применяются главным образом при консервировании пищевой продукции, когда необходимо придать тканям стойкость к различным технологическим режимам переработки (бланширование, стерилизация, пастеризация, сушка, замораживание и др.).

Воздействуя на растительные ткани фруктов и овощей, уплотнители взаимодействуют с пектинами и образуют соответствующие пектаты, укрепляя тем самым структуру растительных продуктов, снижая разрушение и размягчение при консервировании.

Рассматриваемую группу пищевых добавок составляют соли кальция, магния, алюминия в виде ацетатов, карбонатов, хлоридов, цитратов, лактатов, малатов, фосфатов, сульфитов, других соединений, используемых раздельно или в различных сочетаниях.

При выборе уплотнителя следует учитывать его физико-химические свойства, химический состав продукта, концентрацию соли в растворе для консервирования, жесткость воды. Эти факторы имеют важное значение в формировании оптимальной структуры и внешнего вида перерабатываемой продукции.

Обработку уплотнителем проводят по-разному: либо погружая продукт в его раствор, либо добавляя уплотнитель к заливке консервов перед или во время технологического процесса.

Влагоудерживающие агенты

Вещества, связывающие воду в свежеприготовленных продуктах питания и обеспечивающие целостность их структуры и текстуры при хранении. Эффективность используемых в настоящее время влагоудерживающих агентов тем выше, чем больше их гигроскопичность.

Показателем количественной оценки эффективности служит величина равновесной влажности, измеряемая в процентах и равная активности воды, умноженной на 100 ERH (equilibrium relative humidity).

Влагоудерживающие агенты применяются в основном в кондитерской и хлебопекарной промышленности, это сахароподобные вещества (глицерин, сорбит, инвертный сахар и др.), гидроколлоиды (агар, альгинаты, пектины) и т. д.

Действие рассматриваемых добавок на влагоудерживающую способность пищевой системы зависит от поставленной цели, качества упаковки, условий хранения, химического состава и свойств как самого агента, так и продукта питания.

Антислёживающие агенты

Добавки, предотвращающие слёживание, комкование, игломерацию частиц порошкообразных, кристаллических или гранулированных продуктов (мука, сухое молоко, сахарная пудра, поваренная соль, смеси пряностей и приправ, сухие смеси для безалкогольных напитков, другие пищеконцентраты). Рассматриваемые пороки – слеживание и комкование – ухудшают потребительские свойства продукции (иногда приводят к полной потере качества), снижают сыпучесть, создают проблемы при хранении, автоматическом дозировании и фасовке.

Исходя из причин слеживания и комкования, в качестве антислеживающих агентов применяют большую группу веществ – инертные органические и неорганические соединения, разделяющие агенты, твердые высокодисперсные нерастворимые в воде добавки, поверхностно-активные вещества.

Механизм действия антислеживающих агентов основан на адсорбировании влаги, образовании между частицами тонких гидрофобных слоев, которые препятствуют увеличению площади контакта и создают барьер для влаги, провоцирующей слеживание и комкование.

Пленкообразователи (покрытия), глазирователи (глянцеватели)

Вещества, увеличивающие сроки годности (пищевых) продуктов путем сохранения их свежести, придания привлекательного внешнего вида, предотвращения от высыхания, снижения веса, потерь пищевой ценности, других потребительских свойств, а также защиты от отрицательного воздействия окружающей среды (окисления, микробиальной обсемененности и т. д.).

К пленкообразователям, глазирователям и глянцевателям относят вещества, различные по своей физико-химической природе: загустители и гелеобразователи, глицерин, натуральные и синтетические воски, парафин, силикаты и алюмосиликаты щелочных, щелочноземельных, других металлов и т. д.

Технология использования рассматриваемых добавок определяется технической документацией, согласно которой их наносят на поверхность продукта путем опрыскивания, погружения или обмазывания.

Не имеют разрешения к применению в Российской Федерации: декстраны, Е408 гликан пекарских дрожжей.

Стабилизаторы пены

Пищевые добавки, предотвращающие оседание пены. Основная область применения – жидкие взбитые продукты, кондитерские изделия, мороженое, пиво.

По своей сути стабилизаторы пены представляют собой эмульгаторы, выбор которых определяется способом получения пенных масс, химическим составом продукта, природой самого стабилизатора. Классический стабилизатор пены – белок куриного яйца.

Механизм действия основных стабилизаторов заключается в образовании на поверхности пузырьков воздуха прочной пленки, усиливающей их сопротивляемость к слипанию.

Чаще всего роль стабилизаторов пены выполняют сами пенообразователи. Для повышения пеностойкости взбитых сливок, прохладительных напитков, пива применяют гидроколлоиды. Технология использования отдельных стабилизаторов, в том числе дозы их введения, определяется технической документацией на производимый продукт.

Стабилизаторы пены, не имеющие разрешения к применению в Российской Федерации: Е408 гликан пекарских дрожжей, тамариндовая камедь.

Стабилизаторы замутнения

Применяются для сохранения во взвешенном состоянии мелкодисперсных частиц замутненных жидких продуктов (соки с мякотью, шоколадное молоко, другие напитки на основе натурального сырья).

К наиболее эффективным стабилизаторам замутнения относятся: загустители, растительные камеди, пектины, альгинаты, каррагинаны и др.

Механизм стабилизации замутнения можно рассмотреть на примере действия кислого полисахарида карбоксиметилцеллюлозы на фруктовые и овощные соки: происходит нейтрализация положительного заряда поверхности замутняющих частиц отрицательно заряженными молекулами карбоксиметилцеллюлозы. Аналогичный процесс стабилизации замутнения наблюдается при использовании пектина.

Для каждого конкретного наименования продукта осуществляют индивидуальный подбор стабилизатора и соответствующих синергистов.