Химический состав продуктов питания

Из усилителей вкуса наибольшую известность приобрёл гидридо-L-глутамат натрия, или просто глутамат натрия (Е621, имеет ограничения по концентрации). Это соединение очень полюбилось производителям в связи с тем, что вкус и аромат, удивительно похожие на вкус и аромат мяса. Оно используется практически во всех мясных концентратах, бульонных кубиках, сухих супах. Его также применяют для улучшения вкусовых качеств в продуктах с высоким содержанием белков. В природных условиях глутамат натрия встречается в японских водорослях ситанго, а в промышленных условиях его получают из свёкловичной массы и пшеничной клейковины. Продукты, содержащие глутамат натрия, не рекомендуется употреблять астматикам и детям до трёх лет. Употребление продуктов со значительным количеством глутамата натрия может привести к учащёнию сердцебиения, тошноте, головной боли и слабости. Его применение запрещено в пищевых продуктах для детского питания.

Среди вкусообразующих веществ следует отметить группу соединений, добавление которых необходимо для коррекции кислотности продукта. Например, в пищевой отрасли промышленности широко используется лимонная кислота (Е330), улучшающая вкусовые качества соков, джемов, фруктовых йогуртов и кондитерских изделий. Лимонная кислота обладает также диспергирующим и консервирующим действием, как и её соли – цитраты.

Карбонат натрия MgCO3, или магнезия (Е504), играет роль щёлочи для снижения кислотности пищевых продуктов и, кроме того, предотвращает их слеживание. Известно также применение магнезии в медицинских целях для снижения кислотности желудка.

Ещё одно вещество, призванное уменьшить кислотность полости рта, является героем телерекламы. Это карбамид, или мочевина (жевательная резинка «Dirol» не разрешена в странах Западной Европы), используемая для создания в полости рта слабощелочной среды, что уменьшает вероятность возникновения кариеса. Интересным является то, что растворы мочевины имеют близкую к нейтральной реакцию среды и не способны нейтрализовать кислоту. В полости рта под действием ферментов слюны происходит гидролиз мочевины:

(NH2)2CO + H2O = 2NH3 + CO2.

Образующийся в ходе реакции аммиак реагирует с ионами водорода:

NH3 + H+ =  NH4+.

Интересна находка производителей напитка «Sprite», которые для поддержания постоянной кислотности этого напитка используют буферную систему – смесь дигидроцитрата натрия

(HOOCCH2)2C(OH)COONa

и лимонной кислоты

(HOOCCH2)2C(OH)COOH.

Роль регуляторов кислотности в пищевых продуктах также могут выполнять карбонаты натрия (Е501, Na2CO3) и калия (Е502, K2CO3), оксид кальция (Е529, негашёная известь, CaO), серная кислота (Е513, H2SO4) и гидроксид натрия (Е524, NaOH).

6. Консерванты

В перечне ЕЭС консерванты обозначены номерами от Е20 до Е290. Консерванты предотвращают размножение микроорганизмов (бактерий, вирусов, грибов), т.е. предотвращает порчу продуктов.

Срок годности пищевых продуктов определяют двумя комплексами показателей качества:

• показатели, которые должны оставаться неизменными в течение всего срока хранения (сюда относятся: вкус, аромат, консистенция продукта, его влажность, содержание в продукте жиров, белков, углеводов и т.д.)

• показатели, изменяющиеся в процессе хранения (содержание микроорганизмов в продукте и показатели, определяющие его окислительную порчу)

Когда тот или иной показатель достигает предельного значения, срок годности продукта заканчивается, и он становится непригодным к употреблению в пищу, то есть теряет свою потребительскую стоимость. Чтобы увеличить срок годности пищевого продукта, необходимо стабилизировать первую группу показателей и замедлить изменение второй. Для решения обеих задач необходим достаточно широкий спектр пищевых добавок и технологов интересует - каких именно.

В настоящее время при оценке качества и сроков годности изделий одним из определяющих физико-химических показателей является их влажность. Хорошо известно, что влажность среды сильно влияет на развитие микроорганизмов. В последних содержится до 75-80% воды, и все питательные вещества для их жизнедеятельности поступают в клетку именно за счет воды. Микроорганизмы могут развиваться в средах, в которых содержание воды не опускается ниже определенного уровня. С понижением влажности интенсивность размножения микроорганизмов уменьшается и при достижении определенного содержания влаги прекращается совсем. Итак, влажность пищевого продукта - существенный фактор, определяющий развитие микрофлоры. Однако для развития микроорганизмов имеет значение не абсолютная величина влажности, а доступность содержащейся в субстрате воды для развития жизнедеятельности микроорганизмов, которую в настоящее время называют водная активность или 'активность воды', 'Активность воды' может изменяться от 0 до 1. Пороговые значения активности воды для различных микроорганизмов довольно сильно отличаются. Большинство бактерий нуждаются в высокой активности воды.

По значению активности воды все кондитерские изделия разделяются на три группы:

• изделия с низкой влажностью (аw не более 0,6). К ним относятся галеты, крекер, затяжное печенье, вафли, вафельные торты, конфеты с пралиновыми корпусами, шоколад

• изделия с промежуточной влажностью (аw от 0,6 до 0,9). К ним относятся пряники, кексы, коврижки, торты и пирожные, конфеты со сбивными, желейными, желейно-фруктовыми корпусами

• изделия с высокой влажностью (аw более 0,9). К ним относятся отдельные группы бисквитов и бисквитных тортов

При увеличении сроков хранения мучных кондитерских изделий со средней и высокой активностью воды (кремы для тортов и пирожных, бисквиты) не обойтись без консервантов. Наиболее активно в мучных кондитерских изделиях развиваются дрожжи, плесени. Наиболее эффективными из консервантов в отношении этих видов микроорганизмов являются сорбиновая кислота E200 и ее соль сорбат калия Е202. Т.к. сорбиновая кислота плохо растворяется в воде (всего 0,16 г на 100 мл воды), то ее предпочтительно вводить в продукт через жировую фазу. В то же время сорбат калия хорошо растворим в воде (138 г на 100 мл воды), поэтому его вводят - через водную. Обычно растворяют расчетное количество консерванта в небольшом количестве воды и вносят в основной жидкий компонент. Есть и другие способы применения, например, при приготовлении бисквитного теста сахарный песок, сорбат калия смешивают с меланжем и сбивают порядка 40-50 минут. Затем добавляют растительный жир, сгущенное молоко и перемешивают. Тщательное перемешивание консерванта в продукте - обязательное условие при его применении. Особенно это важно, когда консервант вносится непосредственно в продукт без предварительного растворения.

В отличие от других консервантов, сорбиновая кислота оказывает антимикробное действие при рН 6 и даже 6,5. Кроме того, она, прежде всего, подавляет развитие дрожжей и плесневых грибов, прекрасно чувствующих себя даже при значениях активности воды ниже 0,7. Что касается бисквитов, то в них сорбиновая кислота в форме самой кислоты или ее соли является единственным эффективным консервантом и упакованные в герметичную пленку хранятся - 6 месяцев, без консервантов и упаковки - не более 7 суток.

Для увеличения сроков хранения ветчины, колбасы и других мясных продуктов в них добавляют нитрат натрия NaNO2 (Е250) и  нитрат натрия NaNO3 (Е251). Эти вещества в пищевом продукте играют роль стабилизатора цвета. Многие мясные и колбасные изделия имеют розовую окраску благодаря нитрит-ионам, образующим комплексное соединение с гемоглобином крови.

Бензойную кислоту (Е210), бензонат натрия C6H5COONa (Е211) и бензоат калия (Е212) вводят в некоторые пищевые продукты в качестве бактерицидного и противогрибкового средств. К таким продуктам относятся джемы, фруктовые соки, маринады и фруктовые йогурты. Например, в газированных напитках «Кристина» (Казань) и «Лесная долина» (Ульяновск) в качестве консерванта использован бензоат натрия. Продукты, содержащие бензоаты натрия и кальция, не рекомендуется употреблять астматикам и людям, чувствительных к аспирину.

Для сохранения хлебных продуктов нередко применяют пропионат кальция (CH3-CH2-COO)2Ca (Е282) (запрещён в России), который препятствует росту плесени. Нередко, чтобы предотвратить порчу пищевых продуктов, используют сорбиновую кислоту CH3-CH=CH-CH=CH-COOH (Е200) (икра осётровых рыб). Иногда для этой цели применяют уротропин (гексаметилентетрамин, Е239, икра осётровых рыб) и даже формальдегид СН2О (Е240).

7. Эмульгаторы

Эмульгаторы добавляются в пищевые продукты с целью создания и стабилизации эмульсий и других пищевых дисперсных систем.

Действие эмульгаторов (поверхностно-активных веществ (ПАВ) многостороннее. Они отвечают за взаимное распределение двух несмешивающихся фаз, за консистенцию пищевого продукта, его пластические свойства, вязкость и ощущение "наполненности" во рту. Вещества, создающие условия для равномерной диффузии газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты, носят название пенообразователей, а добавляемые в жидкие взбитые продукты для предотвращения оседания пены, называются стабилизаторами пены.

Стабилизаторы обладают поверхностно-активными свойствами: концентрируясь на поверхности раздела смешивающихся фаз, они могут снимать межфазное поверхностное напряжение.

ПАВ ускоряют образование и стабилизируют тот тип эмульсии, в дисперсионной среде которой они лучше растворимы. Например, маргарин представляет собой эмульсию типа "вода в масле. Майонез представляет собой эмульсию "масло в воде.

В качестве первых пищевых эмульгаторов использовались натуральные вещества. Типичными и старейшими являются белок куриного яйца, природный лецитин и сапонины (например, отвар мыльного корня). Однако все больше в промышленность используются синтетические вещества.

Способность маргарина намазываться, пластичность теста и жевательной резинки, взбитость мороженого определяются диспергирующим действием поверхностно-активных веществ. Их взаимодействие с белками муки укрепляет клейковину, что в производстве хлебобулочных изделий приводит к увеличению удельного объема, улучшению пористости, структуры мякиша, замедлению очерствения. В маргарине стабилизирующее действие веществ на поверхность раздела фаз и влияние на процесс кристаллизации жира определяет срок годности, разбрызгиваемость при нагревании и органолептические свойства. В производстве шоколада, шоколадных глазурей и т.д. такая добавка снижает вязкость шоколадных масс, улучшает их текучесть за счет влияния на кристаллизацию какао-масла, а при добавлении ее в сухое молоко, сухие сливки, супы и т.п. позволяет уменьшить размер жировых шариков и их распределение, что облегчает и ускоряет разведение сухих продуктов в воде. Поверхностно-активные вещества применяют для распределения нерастворимых в воде ароматизаторов, эфирных масел, экстрактов пряностей в напитках и пищевых продуктах.

Наиболее популярными пищевыми эмульгаторами являются моно- и диглицериды жирных кислот (Е 471), эфиры глицерина, жирных и органических кислот (Е 472), лецитины, фосфатиды (Е 322), аммонийные соли фосфатидиловой кислоты (Е 442), полисорбаты, Твины (Е 432...Е 436), эфиры сорбитана, Спэны (Е 491...Е 496), эфиры полиглицерина и взаимоэтерифицированных рициноловых кислот (Е 473), стеароиллактаты натрия (Е 481), стеароиллактаты калия (Е 482).

8. Загустители

Загустители - вещества, увеличивающие вязкость пищевых продуктов. Загустители позволяют получить пищевые продукты с нужной консистенцией, улучшают и сохраняют структуру продуктов, оказывая при этом положительное влияние на вкусовое восприятие. Загустители по химической природе представляют собой линейные или разветвленные полимерные цепи с гидрофильными группами, которые вступают в физическое воздействие с имеющейся в продукте водой.

Загустители и гелеобразователи по химической природе представляют собой линейные или развернутые полимерные цепи с гидрофилиными группами, которые вступают в физическое взаимодействие с имеющейся в продукте водой.

По химическому строению гидроколлоиды подразделяются на три группы: кислые полисахариды с остатками уроновой кислоты, кислые полисахариды с остатками серной кислоты и нейтральные полисахариды. В качестве загустителей применяются кислые гидроколлоиды с остатками уроновой кислоты (например, трагакант Е 413, гуммиарабик Е 414), а так же нейтральные соединения (например, камедь бобов рожкового дерева Е 410 и гуар Е 412).

Наиболее часто встречается следующий механизм загущения. Молекулы загустителя свернуты в клубки. Попадая в воду или среду, содержащую свободную воду, клубок молекулы загустителя благодаря сольватации раскручивается, подвижность молекул воды ограничивается, а вязкость раствора возрастает.

Свойства загустителей можно менять путем физической (например, термической) обработки или путем химической модификации (например, введение в молекулу нейтральных или ионных заместителей). Путем химической или физической модификации крахмала можно добиться: понижения или повышения температуры его клейстеризации; повышения или понижения вязкости клейстера; повышения растворимости в холодной воде; появление эмульгирующих свойств; снижения склонности к ретроградации; устойчивости к синерезису; кислотам; высоким температурам; циклам оттаивания-замораживания. При этом получаются разные виды модифицированных крахмалов (Е 1400...1405, Е 1410...1414, Е 1420 1423, Е 1440, Е 1442, Е 1443, Е 1450).

Загустители выпускают в виде порощков, стандартизованных с помощью инертных наполнителей (чаще всего сахара) по вязкости 1%-ного раствора (например, гуаровая камедь) или по прочности стандартного геля (например, агары, желатина, пектина).