Материал: А27633 Никифорова ТА Органические продукты и пищевые добавки для их производства

Впервые аскорбиновая кислота в чистом виде была получена в 1922 г., а в 1927 г. окончательно расшифрована ее природа и дано химическое название. В 1932 г. был осуществлен ее синтез.

В химическом отношении аскорбиновая кислота представляет собой 2,3-дегидро-L-треогексано-1,4-лактон с молекулярной мас-сой 176,13. Из-за отсутствия свободной карбоксильной группы кислотные свойства водных растворов аскорбиновой кислоты определяются высокой склонностью к диссоциации ионов водорода гидроксильной группы.

Аскорбиновая кислота может существовать в виде четырех оптических изомеров и двух рацематов.

Биологической активностью обладает только природная форма (L-аскорбиновая кислота). Другие формы в природе не встречаются и получены только синтетическим путем.

L-аскорбиновая кислота представляет собой белые кристаллы моноклинической системы с температурой плавления 192 ºС, хорошо растворимые в воде (22,4 % при 20 ºС), практически нерастворимые в эфире, хлороформе, бензоле и других органических растворителях. Водные растворы L-аскорбиновой кислоты вращают плоскость поля-ризованного света вправо: [ά] + 23º. Спектр поглощения L-аскор-биновой кислоты в водных растворах при кислых значениях рН обнаруживает максимум при 245 нм, который сдвигается в щелочной среде в область 265 нм.

В бескислородной среде кристаллы аскорбиновой кислоты мож-но хранить годами, но в водных растворах L-аскорбиновая кислота легко окисляется с образованием L-дегидроаскорбиновой кислоты, которая самопроизвольно гидролизуется в биологически неактивную 2,3-дикето-L-гулоновую кислоту. Скорость окисления возрастает при повышении температуры, ультрафиолетовом облучении, а также в присутствии солей тяжелых металлов: меди, серебра и других.

Являясь легкоокисляемой, L-аскорбиновая кислота защищает от окисления другие компоненты пищевой системы (например, жиро-вые, вкусовые и др.).

В производстве колбасных изделий аскорбиновая кислота используется для предотвращения образования N-нитрозоаминов из нитратов и нитритов, что повышает безопасность продукции в процессе ее хранения.

В безалкогольных напитках, шипучих таблетках и кондитер-ских изделиях аскорбиновая кислота может заменять лимонную кис-лоту (до 50 % по массе подкислителя).

В зависимости от целей применения – стабилизация окраски, защита от окисления – дозировки аскорбиновой кислоты колеблются от 10 мг/дм³ до 5 г/кг массы изделия.

Ограничения по допустимому суточному потреблению аскорби-новой кислоты отсутствуют.

Соли винной кислоты – тартраты натрия (е 335) и калия (е 336)

Соли винной кислоты – пищевые добавки Е 335 и Е 336 явля-ются не только регуляторами кислотности и подкислителями, но и выполняют дополнительные функции синергистов антиокислителей, эмульгирующих солей и стабилизаторов окраски.

Тартраты натрия 1-замещенного (Е 335i) и 2-замещенного (Е 335ii) представляет собой белые кристаллы растворимые в воде (1 г в 3 мл), но не растворимые в этаноле и маслах.

Такими же свойствами обладают тартраты калия – однозаме-щенного (Е 336i) и 2-замещенного (Е 336ii).

Допустимое суточное потребление для них установлено на уровне 30 мг/кг массы тела в день в пересчете на L-винную кислоту.

Как регуляторы кислотности пищевых систем тартраты натрия и калия разрешено применять в производстве таких органических продуктов, как напитки, вина, джемы, варенья в количестве до 3 г/кг для поддержания рН в промежутках от 2,8 до 3,5 ед.

Тартраты калия и натрия в качестве медленно действующего подкислителя вводят в составы пекарских порошков и используют для регуляции скорости желирования пектиновых, альгинатных и каррагинановых гелей.

Дополнительные функции пищевых добавок Е 335 и Е 336 как стабилизаторов окраски и синергистов антиоксидантов связаны с их способностью образовывать стабильные комплексы с тяжелыми металлами и железом.

4.2. Натуральные красители для производства органических пищевых продуктов

Цвет является мощным побудительным фактором приобретения продукции для всех категорий потребителей независимо от возраста, пола и уровня жизни. При выборе продуктов та или иная цветовая гамма обычно связана с привычкой потребителей и ассоциацией с положительными эмоциями детства, когда цвет позволял отличать один продукт от другого и формировал представление о вкусе про-дукта (например, клубничное мороженое – красные тона). Бесцветный продукт безлик, поэтому в производстве органической продукции применение красителей не исключается, но они должны быть натурального происхождения.

Натуральными пищевыми красителями являются красители, полученные из сырья растительного и животного происхождения (ГОСТ Р 52481-2005), без каких-либо модификаций [11].

Исследования последних лет как отечественных, так и зару-бежных авторов убедительно показали, что роль натуральных пищевых красителей не сводится только к окрашиванию пищевых продуктов. Выявлено, что они обладают физиологической активностью, как непосредственно за счет самих красящих веществ, так и сопутствующих веществ – органических кислот, полифенолов, витаминов, микроэлементов и других биологически активных соединений.

Тем не менее, существенными недостатками при получении и применении натуральных красителей на фоне сравнительно высоких цен являются такие, как:

– низкая концентрация красящих веществ в сырье (не более 2–5 %);

– необходимость жесткого экологического контроля в районах сбора природного сырья, особенно по уровню тяжелых металлов;

– нестабильность состава, физико-химических и спектральных характеристик готовых форм;

– более высокие дозировки для достижения желаемого ре-зультата;

– подверженность микробиологической порче;

– обесцвечивание красителей под воздействием светового и температурного факторов, кислот и щелочей;

– повышенные требования к условиям хранения готовой продукции (без доступа солнечного света при температуре не выше 20 ºС в течение не более 1 года).

Натуральные красители, выделенные из природных источников, разнообразны по структуре и химическому составу, и их клас-сифицируют по основным классам молекул пигментов: флавоноиды, беталаины, хиноны, халконы, оксикетоны, полиены, каротиноиды, рибофлавины, индигоиды и порфирины.

В табл. 11 дан перечень натуральных красителей, разрешенных в России, которые могут быть использованы в производстве органи-ческой продукции. В перечень не включены натуральные красители, в процессе получения подвергающиеся химической модификации, например, медные комплексы хлорофилла (Е 141), а также краситель «сахарный колер» с индексами Е 150 b, c, d, в получении которых для ускорения карамелизации использованы сульфитные и аммиачные соединения.

К натуральным красителям отнесен и красный рисовый краситель – продукт ферментации полированного риса микроорганизмами (грибами рода Monascus). Несмотря на то, что красный рис издавна используется достаточно широко в странах Азии не только как пищевая добавка, но и в традиционной медицине, в последние годы появилась информация, ставящая под сомнение вопросы безопасности применения данной добавки. Так, по данным А.И. Жаринова с сотрудниками, ферментированный рис в концентрации 1 % вызывает 100 %-ю гибель тест-объектов (инфузорий), что дает основание авторам сделать вывод о высокой токсичности данного красителя [12]. Эти данные свидетельствуют о том, что не все натуральные красители могут быть использованы при выпуске органической продукции.

Ферментированный рис, как пищевой краситель, требует даль-нейших исследований в части безопасности его применения и до окончательных выводов не может быть рекомендован к использованию в рецептурах органических продуктов.

Таблица 11

Натуральные красители для выпуска органической пищевой продукции

Большинство натуральных красителей по химической природе относятся к флавоноидным и каротиноидным соединениям.

Флавоноидные красители

Флавоноиды формируют основную цветовую палитру растений. С химической точки зрения они представляют собой фенольные соединения различных цветов: белого (катехины, лейкоантоцианы), желтого (флавоны и флавонолы и др.), оранжевого (халконы), красного, синего и фиолетового (антоцианы).

Особенностью флавоноидов является их высокая физиологиче-ская активность и широкий спектр биологического действия на организм человека. Они обладают антиоксидантными и противоопухолевыми свойствами, способствуют укреплению стенок кровеносных сосудов и нормализуют их проницаемость, повышают усвояемость аскорбиновой кислоты.

Установлено, что химическая структура флавоноида, содержа-ние которого превалирует по отношению к другим пигментам растения, в основном и определяет цвет красителя.

Так, красные, синие и фиолетовые цвета дают антоцианы рас-тений.

Антоциановые красители (Е 163), входящие в группу флаво-ноидных соединений, с химической точки зрения являются моно- и дигликозидами, которые при гидролизе распадаются на углеводы (глюкозу, рамнозу и др.) и на неуглеводную часть – агликоны, представленные антоцианидинами. Существует мнение, что антоциановые пигменты в зависимости от соотношения антоцианидинов образуют определенную цветовую гамму, а вариации цветовых оттенков связаны, в основном, с различием в составе гликозидов. В цветках, листьях и плодах высших растений обнаружено шесть основных типов антоцианидинов, различающихся числом гидроксильных групп в составе ароматического кольца (пеларгонидин, дельфинидин, цианидин и др.).

Наиболее распространен гликозид цианин, агликон которого цианидин (цианидин-3-глюкозид, цианидин-3,5-диглюкозид, циани-дин-3-галактозид, цианидин-3-арабинозид).

Общая структурная формула антоцианов дана на рис. 3.

О



Рис. 3. Общая формула антоцианов

Перечень растительного сырья, из которого могут быть выделены антоциановые красители, довольно обширен. Это ягоды бузины, аронии черноплодной, черной смородины, окрашенные сорта винограда, различные сорта роз, (в том числе шток-роза), лепестки тюльпанов, гладиолусов, краснокочанная капуста, выжимки плодов и ягод – отходы переработки растительного сырья консервных и винодельческих предприятий.

Практически для каждого вида сырья необходима индиви-дуальная технология выделения красителя, учитывающая особенности предварительной подготовки растительного материала для более полного извлечения красящих веществ в процессе экстракции. Это может ультразвуковое воздействие, обработка электротоком, замораживание в псевдоожиженном слое, бланширование при определенной температуре, оптимально подобранный экстрагент или сочетание нескольких экстрагентов.

Антоциановые пигменты в овощах и фруктах содержатся в эпи-дермическом слое и мякоти, а внутри клеток они накапливаются в антоцианопластах, которые являются местом их синтеза.

Антоцианы являются нестабильными соединениями, и форми-рование цвета зависит от многих факторов: химического строения антоцианидов, рН среды, температуры, присутствия кислорода, образования комплексов с металлами. Так, при рН 1,5–2,0 антоцианы дают устойчивую красную окраску, при рН 3,4–5,0 – пурпурную, при рН 6,7–8,0 – синюю или сине-зеленую, при рН 9,0 – зеленую, при рН 10 – желтую.

Все антоциановые красители являются водорастворимыми.

Представителями группы антоциановых красителей являются собственно антоцианы (Е 163i), энокраситель (Е 163ii) – экстракт из кожуры винограда и экстракт из черной смородины (Е 163iii).

Обычно красители Е 163ii и Е 163iii вырабатывают из выжимок ягод после отжима из них сока. Технология энокрасителя, например, включает в себя обработку выжимок ягод темных сортов винограда 2 %-м водным раствором лимонной или винной кислот или 30–40 %-м водно-спиртовым раствором названных кислот при температуре 35–40 ºС в течение 4 ч. Эту процедуру осуществляют дважды и объединенный экстракт концентрируют под вакуумом до содержания сухих веществ не менее 30–40 %.

При переработке выжимок черной смородины (Е 163iii) для лучшего извлечение красящих веществ сырье предварительно замораживают, а затем дважды обрабатывают горячей водой с добавлением лимонной кислоты в количестве 2 % к массе выжимок. Полученные экстракты смешивают, фильтруют и концентрируют под вакуумом до содержания красящих веществ не менее 45 г/кг.

По внешнему виду красители Е 163 – это красные жидкости, порошки или пасты, хорошо растворимые в воде и спирте, не растворимые в растительных маслах. При рН < 4 светостойкость, термостойкость и кислотостойкость хорошая.

Экстракты красителей рекомендуется хранить при температу-рах от 0 до 20 ºС в помещениях без доступа солнечного света.

Допустимое суточное поступление установлено только для кра-сителя Е 163ii – 2,5 мг/кг веса в день.

Антоциановые красители используют для окрашивания кондитерских изделий, напитков, фруктовых продуктов, некоторых сортов сыра. Однако они не пригодны для окрашивания молочных изделий, так как их цвет в большей степени зависит от рН пищевой системы и при сдвиге в кислую сторону молочный продукт может приобрести нежелательный оттенок (при рН > 4 синий).