Химический состав продуктов питания

Дефицит красителей природного происхождения, дороговизна их производства способствовали тому, что в широких масштабах при производстве пищевых продуктов используются синтетические красящие вещества. Последние являются типовыми представителями ксенобиотиков в продуктах питания, а современные токсикологические исследования свидетельствуют о том, что среди них есть немало вредных или небезопасных для здоровья, в связи, с чем регламентируется их максимальный уровень в пищевой продукции.

Синтетические красители обладают значительными технологическими преимуществами по сравнению с натуральными. Они менее чувствительны к условиям технологической обработки и хранения и дают яркие, легко воспроизводимые цвета. Их себестоимость гораздо ниже себестоимости натуральных красителей, а производство не зависит от сезонности. Без синтетических красителей современное многообразие и объемы выработки продуктов питания были бы существенно ограничены.

 

4.1 Натуральные пищевые красители

Натуральные (природные) пищевые красители - это красящие вещества, выделенные физическими способами из растительных и животных источников. Иногда их подвергают химической модификации для улучшения технологических и потребительских свойств. Ряд красителей получают не только их выделением из природного сырья, но и синтетически. Например, бета-каротин, выделенный из моркови, по своему химическому строению соответствует бета-каротину, полученному микробиологическим или химическим путём (при этом натуральный бета-каротин существенно дороже и поэтому редко используется в пищевой промышленности как краситель).

Природные красители, органические соединения, которые вырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани. В основном соединения желтых, коричневых, черных и красных цветов разных оттенков, очень мало синих и фиолетовых, зеленые, как правило, отсутствуют.

До 2-ой половины 19в. природные красители - единственные вещества для крашения текстильных и парфюмерных изделий, кожи, бумаги, пищевых продуктов и др. С развитием промышленности органического синтеза, особенно анилокрасочной промышленности, природные красители не выдержали конкуренции с красителями синтетическими и в основном утратили былое практическое значение. В небольших количествах природные красители используют в реставрационных работах. Их применяют также в пищевой и парфюмерной промышленностях, при исследованиях методами оптической и электронной микроскопии в цитологии и гистохимии, в аналитической химии. Многие природные красители обладают значительной физиологической и антибиотической активностью, вследствие чего их часто используют как лекарственные средства. Некоторые природные красители - регуляторы роста растений, а также сигнальные вещества, привлекающие насекомых-опылителей и отпугивающие вредителей.

Сырьём для натуральных пищевых красителей могут быть ягоды, цветы, листья, корнеплоды и т.д. в том числе в виде отходов переработки растительного сырья на консервных и винодельческих заводах. Содержание красящих веществ в растительном сырье зависит от климатических условий произрастания и времени сбора, но в любом случае оно относительно невелико (обычно несколько процентов или доли процента). Количество других химических соединений - сахаристых, пектиновых, белковых веществ, органических кислот, минеральных солей и т.д. - может превышать содержание красящих в несколько раз. Эти вещества не представляют опасности для здоровья, а часто даже полезны для человека, но своим присутствием они снижают интенсивность окрашивания готового продукта. При производстве препаратов натуральных пищевых красителей от побочных веществ в той или иной степени избавляются. Современные технологии позволяют получать препараты натуральных пищевых красителей с заданными свойствами и стандартным содержанием основного красящего вещества.

 

 

4.2 Синтетические пищевые красители

Синтетические пищевые красители - это органические соединения, не встречающиеся в природе, то есть искусственные. Почти все они используются в мировой пищевой промышленности уже десятки лет. Синтетические пищевые красители, в отличие от натуральных, не обладают биологической активностью и не содержат ни вкусовых веществ, ни витаминов. При этом они обладают значительными технологическими преимуществами по сравнению с натуральными, поскольку менее чувствительны к условиям технологической переработки и хранения, а также дают яркие, легковоспроизводимые цвета.

Представляют собой главным образом окрашенные соединения, некоторые бесцветные соединения, например, отбеливатели оптические, а также соединения, из которых красители образуются после нанесения на окрашиваемый материал. Цвет красителя обусловлен наличием в его молекуле хромофорной системы - достаточно развитой открытой или замкнутой системы сопряженных кратных связей и связанных с ней электронодонорных и (или) электроноакцепторных заместителей. Кроме того, в молекулах красителей могут содержаться заместители, придающие им различные свойства, например: способность растворяться в водных или неводных средах; образовывать внутрикомплексные соединения с металлами; химически связываться с окрашиваемым материалом.

Синтетические красители должны образовывать окраски, устойчивые к различным физико-химическим воздействиям в процессах последовательной переработки окрашенных материалов и при их эксплуатации, например, к обработке горячей водой и насыщение паром, к действию активного хлора, высоких температур (в расплавах полимеров), света, морской воды, к погодным условиям, стирке, глажению, трению в сухом и мокром состояниях. Эти свойства оцениваются по пятибалльной шкале, только прочность к свету - по восьмибалльной. Набор требований, предъявляемых к красителю, определяется назначением и способом производства окрашенного материала. Помимо устойчивости к различным воздействиям, синтетические красители характеризуют также по ровноте окрасок, чистоте их оттенка.

Производство синтетических красителей - отрасль промышленности тонкого органического синтеза. Синтетические красители получают в результате проведения многостадийного химического синтеза из промежуточных продуктов, производимых, в свою очередь, из ароматических и гетероароматических соединений, вырабатываемых угле- и нефтехимической промышленностью. Часто из одного промежуточного продукта получают несколько синтетических красителей. Промежуточные продукты, кроме того, широко используют для производства лекарственных веществ, пестицидов, ростовых веществ и многих других продуктов. Как правило, производство промежуточных продуктов организовано на заводах, которые вырабатывают синтетические красители.

4.3 Алифатические и алициклические красители.

Включают каратиноиды, обусловливающие желтую, оранжевую и красную окраски цветов и плодов. С удлинением цепи сопряженных двойных связей окраска углубляется. Среди природных красителей этого ряда - углеводороды, например, ликопин (красный), алюфа-,бетта-,гамма - каротины (фиолетовый);спирты, например, криптоксантин и ксантофил (желтый), зеаксантин (желтовато-красный); кетоны, например, родоксантин (синевато-черный) и астицин (фиолетовый); кето-спирты, например, кантаксантин и астаксантин (красный);альдегиды, альдегидоспирты и др.

Встречаются каротиноиды в растительном и животном мире. Многие из них, например, каротин, обладают высокой физиологической активностью, ретиналь (альдегид, образующийся из витамина А) входит в состав зрительного белка родопсина. К полиенам относится ряд антибиотиков (канацидин, пентамицин, трихомицин и др.), продуцируемых актиномицетами.

 

4.4 Ароматические красители.

В основном это гидрокси- и алкокси- замещенные непредельные кетоны: 1)производные коричной и феруловой кислот - 4,4- дигидроксидициннамоилметан (желтый),  4- гидроксициннамоилферулоилметан (оранжевый) и диферулоилметан, или куркумин (оранжево-красный), встречающиеся в корнях куркумы и др. ; 2) производные халкона  С6Н5СН=СНСОС6Н5 и хинонов, например, лавсон и юглон, выделенные соответственно из листьев хны и из кожуры незрелых грецких орехов, - желтые красители для шерсти и щелка; хризаробин - желтый краситель бразильских видов древесины, эмодинантрон - желтый краситель древесины жостера даурского; гиперицин и псевдогиперицин - темно-фиолетовый и темно-красный красители цветов зверобоя продырявленного, обладающие способностью убивать микроорганизмы и простейшие даже при слабом УФ облучении.

Многие природные красители обладают физиологической активностью, витамины группы К - противовоспалительным действием. К частично гидрированным ароматичным природным красителям относятся антибиотики группы тетрациклина и хромомицина, окрашенные в желтый цвет. Некоторые из красителей этого ряда все еще применяют для крашения; например, в реставрационных работах  используют ализарин - основное красящее вещество краппа, или марены красильной, содержащее также пурпурин - красный краситель, который применяют в гистохимии для выявления Са в замороженных средах, а также как реактив в аналитической химии: картамин - желтый краситель пыльцы цветов сафлора красильного; кармин, выделяемый  из кошенили (самок насекомых кактусовая ложнощитовка); и применяемый в пищевой и парфюмерной промышленностях. Действующее начало кармина - карминовая кислота; ее применяют в цитологии.

 

4.5 Гетероциклические красители.

Наиболее широко представлены желтые природные красители - гидрокси-, метокси - и метилендигидроксипроизводные 4-хромона и хромена. К ним относятся флавоноиды - производные флавона, флавонола, флаванона и флаванонола, изофлавона, а также антоцианидины, окрашивающие цветы, ягоды, плоды и овощи в красный, фиолетовый, синий и черный цвета.

К этой группе природных красителей относятся также телефоровая кислота - черно-фиолетовый краситель множества видов грибов, бразилин и гематоксилин, выделенные из древесины различных видов красного дерева и кампешевого дерева. Эти бесцветные вещества при крашении хлопка по алюминиевой протраве дают синевато-красные и фиолетовые окраски. Гематоксилин (на его основе созданы красящие растворы специфического действия) применяют также для цитологической диагностики рака.

 

 

4.6 Азотсодержащие гетероциклы.

Наиболее древние природные красители - индиго и пурпур античный. Производные поррола включают три важные группы красителей:

1. Красный пигмент эритроцитов  крови гемоглобин - железосодержащий  комплекс протопорфирина и белка  глобина.

2. Пигменты зеленых частей растений, содержащиеся в хлоропластах  наряду с каротиноидами (в соотношении 3:1), сине-зеленый хлорофилл а и  желто-зеленый хлорофилл б, играющие  важную роль в процессах фотосинтеза.

3. Желчные пигменты. Производные  птеридина - широко распространенные  пигменты, содержащиеся в крыльях  бабочек и птиц.

 

4.6.1 Красный очаровательный  АС

Красный очаровательный АС (англ. Allura Red AC), также известен как Allura Red, Food Red 17, FD&C Red 40 — красный пищевой краситель, зарегистрированный в качестве пищевой добавки E129. Его химическая формула 6-гидрокси-5-((2-метокси-5-метил-4-сульфофенил)-азо)-2-нафталенсульфоновой кислоты двунатриевая соль. Регистрационный номер CAS 025956-17-6.

Красный очаровательный АС — тёмно-красный порошок, растворимый в воде, обычно используется в качестве натриевой соли, но также может использоваться в форме кальциевых и калийных солей. В водном растворе его максимальная абсорбция составляет около 504 нм.

Использование красителя Красный очаровательный АС первоначально было начато в Соединенных Штатах в качестве замены пищевого красителя E123. Красный очаровательный АС производится многими крупнейшими химическими компаниями. Несмотря на популярное заблуждение, Красный очаровательный АС производится не из насекомого кошениль, а из каменноугольной смолы. Красный краситель Кармин берётся из женских особей жука Dactylopius coccus, обитающего в Южной и Центральной Америке. Содержание

При употреблении в пищу красителя Красный очаровательный АC меньше рисков для здоровья по сравнению с другими азокрасителями. Тем не менее, ряд исследований обнаружили некоторые отрицательные последствия для здоровья, которые могут быть связаны с красителем.

Поведенческие и неврологические последствия

6 сентября 2007 г., британское агентство по  пищевым стандартам (FSA) пересмотрело рекомендации в отношении некоторых искусственных пищевых добавок, в том числе E104.

Автор доклада, профессор Джеймс Стивенсон из Саутгемптонского университета, заявил: «Это было крупное исследование в важной области. Полученные результаты свидетельствуют о том, что потребление определенных смесей искусственных пищевых красителей и консерванта бензоата натрия связаны с повышением гиперактивного поведения у детей. Однако родители не должны думать, что простое исключение из рациона этих пищевых добавок позволит избежать расстройств. Нам известно, что многие другие аспекты влияют на гиперактивность, но, по меньшей мере, этой причины ребёнку можно избежать».

Следующие добавки были протестированы в исследовании:

Тартразин (E102) — синтетический азокраситель

Хинолиновый жёлтый (E104) — жёлто-зелёный пищевой краситель

Жёлтый «солнечный закат» (E110) — оранжево-жёлтый пищевой краситель

Кармазин (E122) — красный пищевой краситель

Понсо 4R (E124) — красный пищевой краситель

Красный очаровательный АС (E129) — оранжево-красный пищевой краситель

Бензоат натрия (E211) — консервант

Исследование показало повышенный уровень гиперактивности, проявление синдрома дефицита внимания и гиперактивности, а также меньший уровень коэффицента интеллекта у наблюдаемых детей. Британское агентство по пищевым стандартам сообщило, что исключение некоторых искусственных красителей (Sunset Yellow, Quinoline Yellow, Carmoisine, Allura Red, Tartrazine и Ponceau 4R) из рациона гиперактивных детей может оказать некоторые благоприятные последствия.

10 апреля 2008 года FSA призвало добровольно отказаться от использования пищевых красителей (но не бензоата натрия) с 2009 года. В дополнение рекомендовало в течение определённого периода провести акцию по удалению красителей из еды и напитков в Европейском Союзе.[5]

 Канцероген.

После появления на рынке красителя Красный очаровательный АС появились опасения, что он является канцерогеном, однако последующие исследования не доказали этого. Первые сообщения о том, что его употребление является причиной опухолей, были вызваны присутствием пара-Крезидина. Хотя пара-Крезидин является важным реагентом в производстве красителя Красный очаровательный АС и известен как канцероген, последующие исследования не нашли следов пара-Крезидина в продуктах класса Красный очаровательный АС.

 

5. Усилители вкуса

Следует заметить, что, строго говоря, нельзя достаточно чётко разделить вкусообразующие и ароматизирующие вещества, так как вещества, обладающие определённым ароматом, нередко имеют и сопутствующий вкус.