К этой группе пищевых добавок относят: усилители вкуса и аромата flavor enhancers, flavor potentiators, taste enhancers, flavor modulators); интенсивные подсластители (intense sweeteners, high intensity sweeteners, low-calorie sweeteners); сахарозаменители (bulk sweeteners sugar substitutes); регуляторы кислотности (acidulans, acids); соленые вещества (substances with a salty taste).

Следует отметить, что вкус и аромат готового продукта зависит не только от вышеуказанных добавок - это также результат действия большого числа соединений, содержащихся в сырье и образующихся в ходе технологического процесса.

В Приложении 1 представлен перечень разрешенных к применению пищевых добавок, в том числе усиливающих вкус и аромат пищевых продуктов.

УСИЛИТЕЛИ ВКУСА И АРОМАТА

Усилитель вкуса (аромата) - пищевая добавка, предназначенная для усиления вкуса и (или) модификации природного вкуса и (или) аромата пищевых продуктов [49]

Основные функции этих добавок направлены на усиление, восстановление или стабилизацию вкуса и аромата, утраченных при производстве пищевого продукта, а также коррекцию отдельных нежелательных составляющих вкуса и аромата.

Нетрадиционный, а иногда неприятный и отталкивающий вкус и аромат играет определяющую роль в потребительской оценке качества пищевого продукта.

Область применения распространяется практически на все группы пищевых продуктов. Наиболее известными являются: поваренная соль («усилитель вкуса для бедных»); глутаминовая кислота, другие рибонуклеиновые кислоты и их соли (усиливают гастрономические вкусы и ароматы - соленый, мясной, рыбный и др.); мальтол, этилмальтол (усиливают восприятие фруктовых, сливочных и других ароматов главным образом кондитерских изделий).

Представляется целесообразным более подробно остановиться на глутаминовой кислоте, глутаматах и так называемом «глутаминовом эффекте», который в наибольшей степени усиливает горький и соленый вкус при рН 6,5-5. В более кислой среде эти добавки могут не срабатывать как усилители вкуса и аромата.

Отмечено, что глутамат натрия обладает также антиокислительными свойствами, что позволяет использовать его как для улучшения вкуса, так и для удлинения сроков хранения.

В Японии глутамат натрия выпускается под торговой маркой «Аджино мото» (сущность вкуса), в Китае - «Вей-Шу» и широко используется в пищевой промышленности и общественном питании.

Поступление в организм глутаминовой кислоты и ее солей регламентируется, учитывая возможную токсичность их больших доз.

В нашей стране гигиенические нормативы применения усилителей вкуса и аромата определены ТР ТС [49].

Полный перечень разрешенных к применению усилителей вкуса и аромата приводится в Приложении 1.

ПОДСЛАЩИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Подразделяются на подсластители и сахарозаменители.

Подсластитель - пищевая добавка, предназначенная для придания пищевым продуктам сладкого вкуса или используемая в составе столовых подсластителей [49].

Столовый подсластитель - пищевая продукция (пищевые(-ая) добавки(-а)), содержащая разрешенные подсластители с добавлением или без добавления других пищевых добавок и (или) пищевых компонентов и предназначенная для реализации потребителю [49].

Подсластители - представляют собой вещества несахарной природы. Как правило, применяются при изготовлении пищевых продуктов, блюд и кулинарных изделий, имеющих низкую энергетическую ценность (не менее чем на 30% по сравнению с традиционными продуктами питания), а также в специальной диетической продукции, предназначенной для лиц, которым рекомендуется ограничивать потребление сахара по медицинским показаниям, поскольку подсластители не требуют для своего усвоения инсулина.

Техническим регламентом определен термин «пищевые продукты без добавления Сахаров» - пищевая продукция, изготовленная без добавления моно- и дисахаридов или пищевых продуктов, их содержащих [49].

Существуют различные классификации сладких веществ: на основе их происхождения (натуральные и искусственные), степени сладости (подсластители с высоким и низким сахарным эквивалентом), калорийности (высококалорийные, низкокалорийные, некалорийные), химического состава и строения, усвоения организмом человека и др.

Наибольшее внимание производителей пищевой продукции и потребителей привлекают подслащивающие вещества с высоким сахарным эквивалентом, не служащие источником энергии. Их можно разделить на две группы - натуральные и искусственные. В настоящее время синтезировано или выделено из природного сырья свыше 80 подсластителей.

Ниже приводится краткая характеристика потребительских свойств наиболее известных представителей. Полный перечень подсластителей, разрешенных к применению, дан в Приложении 1.

НАТУРАЛЬНЫЕ ПОДСЛАСТИТЕЛИ

Миракулин - гликопротеид, белковая часть которого состоит из 373 аминокислот, углеводная - из арабинозы, ксилозы, глюкозы, фруктозы и других Сахаров. Получают из плода африканского растения Richazdella dulcifica. Отличается термостабильностью при рН 3 - 12; эффект сладости долго сохраняется после принятия 1-2 мг препарата.

Монелин - белок, состоящий из двух неоднородных полипептидных цепей, в которые входят соответственно 50 и 44 аминокислоты. Сахарный эквивалент монелина - 1500-3000 ед. Выделяют подсластитель из ягод африканского окультуренного винограда Dioscoreophyllum cumminsii. В водных растворах стабилен при рН 2-10. При других рН и нагревании сладость необратимо теряется, что ограничивает его применение.

Тауматин - самое сладкое из известных веществ. Степень сладости - 80 000-100 000 ед. Состоит из нескольких белков. Легко растворяется в воде, стабилен при рН 2,5-5,5 и повышенных температурах. Производят в Великобритании из специально культивируемого растения. Создан препарат - ионный адукт тауматин-алюминий, который выпускается под торговой маркой «Шипе» [24].

Дигидрохалканы - производные флавонон-7-глюкозидов. Последние - естественные компоненты плодов цитрусовых {лимонов, апельсинов, грейпфрутов, мандаринов). Изучено более двух десятков дигидрохалконов со степенями сладости от 30 до 2000 ед. Имеют чистый сладкий вкус и приятный освежающий привкус, ощущение которых длится до 10 мин. Дигидрохалконы сравнительно плохо растворимы в воде (0,8-3,6 г/л при 25°С), устойчивы к кислым средам. После запрещения цикламата в ряде стран применение этих подсластителей расширилось. Потребление дигидрохалконов в количестве 0,2-1,0 г/кг массы тела не оказывает вредного влияния на организм человека [28].

Стевия, экстракты стевии. Стевиозид - смесь сладких веществ гликозидной структуры, выделяемых из листьев южноамериканского растения Steviazebanoliana Berfoni. Всего выделено 14 соединений, однако некоторые из них до сих пор не изучены. Основой их является агликол стевиол. Препарат подсластителя представляет собой белый порошок, хорошо растворимый в воде, с приятным сладким вкусом и фармацевтическим лакричным послевкусием. В 300 раз слаще сахарозы, с большим периодом ощущения сладости. Обладает высокой кислотной стабильностью. Производство и потребление стевиозида наиболее активно развивается в отдельных регионах, где культивируется вышеуказанное растение (Парагвай, Япония, Корея, другие страны Южной Америки и Юго-Восточной Азии).

Из рассмотренных выше натуральных подсластителей только последний препарат вошел в список разрешенных при производстве пищевой продукции в странах Таможенного союза.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОДСЛАСТИТЕЛИ

Получают в основном с использованием методов органического синтеза. В отличие от природных, синтетические подслащивающие вещества требуют более серьезных критериев гигиенической безопасности и установления допустимых количеств потребления.

Назовем наиболее распространенные синтетические подсластители.

Сахарин - представляет собой имид о-сульфобензойной кислоты, плохо растворимой в воде (1 г на 290 мл холодной воды или на 25 мл кипящей). Для подслащивания пищевых продуктов применяют натриевую, калиевую и кальциевую соли сахарина. Растворимость натриевой соли составляет 1 г в 1,5 мл воды при 22°С. Показано, что 75% поступившего в организм сахарина превращается в углекислый газ. Он медленно всасывается в кишечнике, что благоприятствует усиленному росту бактерий, синтезирующих витамины группы В. Этим свойством объясняется способность сахарина уменьшать расход в организме тиамина, пиридоксина, биотина. Токсическое действие не выявлено [24, 28].

Сахарин и его соли в 400-500 раз слаще сахара. Высокая сладость и низкая стоимость обеспечили его широкое распространение в качестве пищевой добавки. Имеются его аналогии/СД-100 и СД-450. Ежегодное потребление в США составляет 3 тыс. т, Японии - 1 тыс. т, странах Западной Европы - несколько сотен тонн. Недостаток сахарина - возможное отрицательное влияние на здоровье человека, что послужило причиной его запрещения в 1970-х гг. в Канаде, Франции, Италии, ряде других стран [29].

Временная ДСД для сахарина составляет 2,5 мг/кг.

Цикламовая кислота и ее натриевая и кальциевая соли. Это белые кристаллические порошки, хорошо растворимые в воде (натриевая соль - 1 г в 5 мл, кальциевая - 1 г в 4 мл при 25°С). Обладают хорошей температурной, кислотной и щелочной стойкостью. Степень сладости цикламатов составляет 20-30 ед.

Имеющиеся данные по токсичности цикламатов неоднозначны. Обращают на себя внимание исследования, проведенные национальной Академией наук США по поручению Государственной комиссии по пищевым и фармацевтическим добавкам (ГОА), Показано, что цикламаты способствуют образованию опухолей или могут являться канцерогенами в присутствии других соединений, поэтому использование этих добавок было запрещено в США, Японии, Великобритании. Тем не менее, цикламаты применяют для подслащивания продуктов примерно в 40 странах мира. Приемлемое суточное потребление цикламатов, составляет 11 мг/кг (2 мг/ кг в пересчете на цикламовую кислоту) [24, 28].

Ацесульфам калия - представитель гомологического ряда оксатиацинондиоксидов. Белый кристаллический порошок, не гигроскопичен, стабилен при хранении. Растворимость препарата составляет 270 г/л при 20°С, 1000 г/л при 100°С. Водные растворы ацесульфама калия характеризуются термо- и кислотоустойчивостью и выгодно отличаются по этим показателям от сахарозы. Пищевые продукты, подслащенные ацесульфамом калия, можно подвергать стерилизации.

Сахарный эквивалент препарата зависит от вида продукта, концентрации подсластителя, рН, температуры, использования других добавок. При сравнении с 3%-м раствором сахарозы ацесульфам калия имеет сахарный эквивалент 200 ед.

Имеющиеся в настоящее время данные свидетельствуют об отсутствии какого-либо вредного влияния ацесульфама калия на организм человека. Ацесульфам калия разрешен для пищевых продуктов в Великобритании, Ирландии, Германии, Бельгии, других странах Западной Европы, Азии и Америки. Установленная ФАО/ВОЗ ДСД составляет 9 мг/кг массы тела [28,73].

Производится под торговой маркой «Sunett».

Аспартам - метиловый эфир N-аспартил-фенилаланина. Белый кристаллический порошок. Растворимость в воде ограничена при 20°С - 1 г, при 50°С - 5 г в 100 мл. Подкисление среды увеличивает растворимость препарата. Он характеризуется относительно невысокой стойкостью к воздействию рН, температуры, условий хранения» что создает определенные проблемы в технологии его применения. Оптимальные условия для аспартама, при которых период его полураспада равен 260 суткам: рН 4,2, температура 25°С. Увеличение температуры и сроков хранения, изменение рН приводят к распаду аспартама.

Сахарный эквивалент аспартама составляет 160-200 ед. Степень сладости примерно равна ацесульфаму калия. Обладает способностью усиливать естественный вкус и аромат пищевых продуктов, особенно цитрусовых соков и напитков. Не вызывает кариеса зубов. Являясь аминокислотой, аспартам полностью метаболизируется: в организме он расщепляется протеолитическими ферментами на две аминокислоты, которые участвуют в построении новых белков и соединений белковой природы. Комплексные гигиенические и токсикологические исследования, проведенные FDA, показали безвредность аспартама для здоровья людей. Установленная ФАО/ВОЗ ДСД составляет 40 мг/кг [24, 28, 73].

Многие фирмы выпускают аспартам под торговой маркой «Nutra sweet» {«Нутра Свит»). «Нутра Свит» используется в технологии изготовления более 5 тыс. наименований продуктов. Одобрен государственными органами здравоохранения 93 стран, включая СНГ. Практически не содержит калорий, пригоден для всех возрастных групп, включая больных сахарным диабетом. Наряду с «Нутра Свит» разработан препарат «Свитли» - возможная альтернатива сахару, а для диабетиков - возможность «сладкой жизни», которой они, казалось бы, лишены.

В перечень других разрешенных искусственных подсластителей входят также: сукралоза и аспартам-ацетосульфама соль.

«Свитли» (Свитли-Овен-75) - некалорийный сахар, слаще обычного тростникового сахара в 75 раз.

На международном рынке появился подсластитель «Сусли» немецкого производства, однако его применение ограничено из-за содержания в нем цикламата натрия, который запрещен в России и многих других странах мира в качестве пищевой добавки.

В настоящее время активно ведется научный поиск новых высокоэффективных подсластителей. Получен гомолог аспартама - алитам с сахарным эквивалентом 2000 ед., состоящий из L-аспарагиновой кислоты и D-аланина, а также производное аспартама - супераспартам, имеющий степень сладости 55 000 ед. Все они обладают большей стабильностью, чем аспартам. Синтезировано производное аспарагиновой кислоты, в 10 000 раз слаще сахарозы. Создан продукт синтеза сахарозы под названием «сюкралоза» (с сахарным эквивалентом 600 ед.) и др.

Многие зарубежные фирмы интенсивно проводят работу по составлению композиций подслащивающих веществ (мультивеществ), которые бы удовлетворяли требованиям к индивидуальному сладкому веществу, были выгодны с точки зрения технологии производства и стоимости. Примером является совместное использование ацесульфама калия и аспартама в соотношении 1:1, что значительно увеличивает сладость и вкусовые достоинства продукта по сравнению с их раздельным применением. Основные требования к сладкому веществу:

• качество сладости не должно отличаться от качества сладости сахарозы;
• отсутствие посторонних запахов;
• чистый, приятный вкус, проявляющийся без задержки;
• физиологическая безвредность, нетоксичность, биотрансформация и полное выведение из организма;
• хорошая растворимость в воде или жирах, исходя из направления использования.

Проводимые экспериментальные исследования и клинические наблюдения показывают, что воздействие на организм подсластителей (особенно синтетических) может быть неоднозначным и зависит от дозы применения препарата. Возникает необходимость контроля содержания подсластителей в пищевых продуктах. Существуют хроматографические и спектрофотометрические методы анализа, однако они сложны и не всегда доступны при текущем производственном контроле, а также массовых исследованиях, проводимых контролирующими органами и необходимых для экспресс-оценки безопасности продукта. В этом плане определенное значение имеют косвенные показатели содержания подсластителей в пищевых продуктах. Примером может служить определение кислотности или показателя цвета некоторых напитков. С этой целью готовится контрольный напиток с известными значениями указанных показателей и сравнивается с испытуемым образцом.

Важным показателем экспертизы и идентификации является степень сладости (сахарный эквивалент) подсластителей. За рубежом и в нашей стране принята методика органолептического анализа, по которой данный показатель определяют как величину, равную отношению массовых концентраций раствора сахарозы и исследуемого подсластителя, имеющих одинаковую сладость, измеренную при одинаковых условиях. Органолептически определяют и сравнивают сладости контрольного и рабочего растворов, находят концентрации испытуемого вещества, соответствующего по степени сладости контрольному раствору (методика разработана НПО (неперевариваемые олигосахариды) пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности).

К подсластителям применяются определенные требования, которые необходимо учитывать при проведении товарной экспертизы и оценки потребительских свойств:

• возможность использования подсластителей в виде их многокомпонентных премиксов (смесей) или с другими пищевыми добавками (сахарозой, глюкозой, лактозой) или ингредиентами (наполнителями, растворителями). При этом массовая доля отдельных подсластителей указывается в нормативной и технической документации;
• подсластители, предназначенные для использования в домашних условиях и на предприятиях общественного питания, разрешается производить для розничной торговли с указанием на этикетке состава подсластителей, их массовой доли и рекомендаций по применению.

Гигиенические нормативы применения подсластителей определены Техническим регламентом [49].

Сахарозаменители. По степени сладости отличаются от сахара незначительно, выполняя вместе с тем его технологические функции. Так, например, коэффициент сладости изомальтита составляет 0,4, ксилита - 0,9, лактита - 0,35, мальтитного сиропа - 0,65, маннита - 0,6, сорбита - 0,55. Под коэффициентом сладости понимают относительную величину, показывающую, во сколько раз меньше следует взять подсластителя (сахарозаменителя), чем сахарозы, для приготовления раствора, эквивалентного по сладости 9% раствору сахарозы.

Сахарозаменители не вызывают кариеса и могут использоваться в питании больных сахарным диабетом. В связи с этим следует отметить широко используемую в этом направлении фруктозу.

Заменители сахара часто используются в композиции друг с другом, а также совместно с подсластителями. При этом проявляется эффект взаимного усиления сладости (синергизма), что позволяет снизить дозировку и подобрать наиболее оптимальные вкусовые достоинства для конкретного продукта.

Соленые вещества (солезаменители). Их производство имеет важное значение для людей, вынужденных избегать потребление соли. Существует целый ряд заменителей поваренной соли, представляющих собой калиевые, кальциевые, магниевые соли органических и неорганических кислот, соленых на вкус, но не содержащих натрия (см. Приложение 1). ДСД на солезаменители не установлены.

Заменители соли, как и сахара, используют главным образом в диетических и лечебно-профилактических продуктах питания.

В качестве примера можно привести производство профилактической соли фирмы «Валетек-продимпэкс», в которой определено оптимальное содержание состава: на долю хлорида натрия приходится - 68-70%, калия - 25-26%, магния - 5-6%. Сбалансированность состава такой соли с пониженным содержанием натрия рекомендуется больным, страдающим гипертонической болезнью, другими заболеваниями сердечно-сосудистой системы [37].

Многие солезаменители не обладают рядом технологических и других свойств, характерных для поваренной соли, в частности, не проявляют консервирующего эффекта, влагосвязывающей способности и др.

Кислоты и регуляторы кислотности. Используются для придания пищевому продукту кислого вкуса при рН < 4,5. Интенсивность, различные оттенки и продолжительность кислого вкуса зависят от вида кислоты и особенностей химического состава пищевой системы.

Кислота - пищевая добавка, предназначенная для повышения кислотности пищевой продукции и (или) придания ей кислого вкуса [46].

Регулятор кислотности - пищевая добавка, предназначенная для изменения или регулирования рН (кислотности или щелочности) пищевых продуктов [49].

Применение в технологии регуляторов кислотности позволяет через изменения величины рН направленно влиять на технологические свойства сырья, реологическую характеристику и консистенцию продукта, эффективность действия эмульгаторов, стабилизаторов, загусителей, других пищевых добавок.

Среди кислот и регуляторов кислотности наибольшее распространение получили: уксусная, молочная, лимонная, яблочная, винная, янтарная, адипиновая, фумаровая, фосфорная, глюконо-дельта-лактон, серная и соляная. Многие из них являются естественными метаболитами обменных реакций организма, широко распространены в природе и повседневных продуктах питания. В связи с этим использование этой группы пищевых добавок не регламентируется в гигиеническом отношении, а нормируется технической документацией (ТУ и ТИ) на конкретные виды пищевой продукции.

Уксусная кислота ледяная. Получают путем уксуснокислого брожения. Товарный выпуск - в виде эссенции, содержащей 70-80% уксусной кислоты. В быту используют так называемый «столовый уксус», представляющий собой разбавленную уксусную эссенцию. Для пищевых целей разрешены следующие соли уксусной кислоты: ацетаты калия, натрия, кальция, аммония. Уксусная кислота и ее соли используются, как правило, при производстве овощных консервов и маринованных продуктов.

Молочная кислота (L-, D-, DL-). Является продуктом молочнокислого брожения Сахаров, на чем основано ее производство. Коммерческие формы выпуска - 40%-раствор и концентрат. Последний должен содержать не менее 70% молочной кислоты. Сама кислота и ее соли (лактаты натрия, калия, кальция, магния, аммония) используются отдельно или в комбинациях при производстве безалкогольных напитков, кондитерских изделий, кисломолочных продуктов.

Лимонная кислота. Изготавливают путем лимоннокислого брожения Сахаров. В качестве регуляторов рН используют ее соли - цитраты натрия, калия, кальция, магния, аммония в различных комбинациях, в том числе с лимонной кислотой.

Широкое использование лимонной кислоты в технологии кондитерских, рыбных изделий и безалкогольных напитков обусловлено ее наиболее мягким вкусом, отсутствием раздражающего действия на слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта.

Яблочная кислота. Промышленное производство основано на ее синтезе из малеиновой кислоты. Последняя является токсичным соединением, поэтому критерием гигиенической безопасности синтезированной яблочной кислоты является остаточное содержание в ней малеиновой кислоты. Следует учесть, что при нагревании до 100°С яблочная кислота превращается в ангидрид с потерей всех своих товарных свойств.

Соли яблочной кислоты - малаты аммония, натрия, калия и кальция, как и сама кислота, обладают менее кислым вкусом по сравнению с лимонной и винной, что определяет их избирательное применение в кондитерском и пивобезалкогольном производстве.

Винная кислота. Получают как продукт переработки винных дрожжей, винного камня, других отходов виноделия. Не принимает участия в обменных процессах организма человека. Под воздействием бактерий кишечника разрушается около 80% поступившей в организм винной кислоты. Для регуляции рН используются также ее соли - тартраты, в основном в производстве кондитерских изделий и безалкогольных напитков.

Янтарная кислота. Является побочным продуктом при производстве адипиновой кислоты, получается также из отходов янтаря. Соли янтарной кислоты - сукцинаты натрия, калия и кальция. Различные их сочетания используются в производстве порошкообразных смесей для безалкогольных напитков, концентратов супов и бульонов, сухих десертных смесей, других пищеконцентратов в качестве регуляторов рН пищевых систем.

Адипиновая кислота. Промышленное производство основано на двухстадийном окислении циклогексана.

Соли адипиновой кислоты - адипаты натрия, калия и аммония применяются в качестве регуляторов кислотности при изготовлении сухих десертов и напитков, начинок и различных ингредиентов для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий;

Фумаровая кислота. Широко распространена в природе в качестве метаболита многих растений и грибов. Фумаровую кислоту можно получить с помощью Aspergillusfumaricus при сбраживании углеводов. В промышленности - путем изомеризации малеиновой кислоты под действием HCl, содержащей Вг.

Фумаровую кислоту и ее соли - фумараты - используют в качестве заменителей лимонной и винной кислот, учитывая ее более низкую стоимость.

Глюконо-дельта-лактон. Получают в аэробных условиях ферментативным окислением (5,0-глюкозы глюкозооксидазой. Применяется в производстве вареных колбасных изделий, других фаршевых продуктов, десертных смесях.

Регулирование рН осуществляется за счет образования глюконовой кислоты в процессе гидролиза глюконо-дельта-лактона в водной фазе.

Ортофосфорная кислота. В качестве естественного ингредиента содержится во многих продуктах питания в свободном виде и в виде солей - фосфатов натрия, калия, кальция. Фосфорная кислота и ее соли применяются в производстве молочных продуктов, безалкогольных напитков, кондитерских изделий.

Для формирования кислого вкуса пищевых продуктов и в технологических целях могут использоваться другие кислоты и регуляторы кислотности с учетом особенностей технологии и химического состава продукта.

На отдельные кислоты и их изомеры существуют определенные ограничения. Так, например, грудные дети плохо переносят О-изомер молочной кислоты, установлена ДСД для мононатриевой соли ВЬ-молочной кислоты. В высоких дозах токсична фумаровая кислота, вызывающая повреждение яичек. ДСД для нее равна 6 мг/кг массы тела.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Назовите добавки, определяющие вкус и аромат изделий, а также значение вкусовых и ароматических веществ в продуктах питания.
2. Подслащивающие вещества (подсластители). Охарактеризуйте природные подсластители и их использование в пищевых продуктах.
3. Чем различаются интенсивные подсластители и сахарозаменители? Что такое коэффициент сладости?
4. Назовите пищевые добавки, регулирующие рН пищевых систем.
5. Назовите пищевые добавки, усиливающие и модифицирующие вкус и аромат.