Применение пищевых добавок и ингредиентов, полученных биотехнологическим путем

Применение пищевых добавок и ингредиентов,

                 полученных биотехнологическим путем

 

 

За последние десятилетия в мире технологий и ассортимента пищевых продуктов произошли громадные изменения. Они не только отразились на традиционных, апробированных временем технологиях и привычных продуктах, но также привели к появлению новых групп продуктов питания с новым составом и свойствами, к упрощению технологии и сокращению производственного цикла, выразились в принципиально новых технологических и аппаратурных решениях.

          Пищевые добавки - природные, идентичные природным или искусственные вещества, сами по себе не употребляемые как пищевой продукт или обычный компонент пищи. Они преднамеренно добавляются в пищевые системы по технологическим соображениям на различных этапах производства, хранения, транспортировки готовых продуктов с целью улучшения или облегчения производственного процесса или отдельных его операций, увеличения стойкости продукта к различным видам порчи, сохранения структуры и внешнего вида продукта или намеренного изменения органолептических свойств.

      К пищевым добавкам, получаемым биотехнологическим путем, относятся:

• органические кислоты (глутаминовая, молочная, уксусная, янтарная) и их соли;
• витамины (витамин С, витамин В12);
• антибиотики;
• ферменты (лизоцимы, липазы).

        Ферментные препараты (как микробного, так и животного происхождения) также могут использоваться при получении различных продуктов питания – например, с их помощью расщепляют крахмал при производстве пива, кваса или глюкозо-фруктозного сиропа, створаживают молоко для получения сыра и даже пропитывают ими упаковку сливочного масла, чтобы избежать его прогоркания.

          Производство всех этих добавок и препаратов требует, с одной стороны, больших объемов получаемого продукта (например, ежегодное мировое производство глутамата натрия составляет порядка 200 тысяч тонн), что вынуждает использовать высокопроизводительное оборудование. С другой стороны, к производителям предъявляются жесткие требования по чистоте и безопасности продукта, которые хоть и не столь строги, как в случае с биофармацевтикой, тем не менее, вынуждают жестко контролировать все стадии процесса.

           Технология получения продукта при этом может сильно варьироваться в зависимости от целевого вещества, штамма-продуцента и, разумеется, от экономической составляющей процесса. Тем не менее, в любом биотехнологическом производстве есть некоторые общие стадии.

         Во-первых, это подготовка микроорганизмов, которые будут производить необходимый продукт. В качестве таких микроорганизмов используются, как правило, либо грибы (например, хорошо всем известные дрожжи), либо бактерии (в том числе и генно-модифицированные штаммы).          Во-вторых, необходимо подготовить питательную среду – специфическую для каждого штамма. При работе с наиболее требовательными продуцентами (к таким относятся микроорганизмы, подвергшиеся генной модификации) среду стерилизуют, подвергая ее автоклавированию или пропуская через специальные фильтры, и в дальнейшем работают в стерильных условиях. Если же продуцент более устойчив (к таким относится большинство грибов) или растет лишь в специфических условиях (например, галобактерии обитают в очень соленых средах, где никто, кроме них, не способен выжить), то необходимости в соблюдении стерильности нет. Когда штамм-продуцент произвел необходимый продукт, его нужно выделить и очистить. При этом удобно, если микроорганизмы выделяют целевое вещество в окружающую их культуральную среду – например, так они поступают со спиртами, органическими кислотами и антибиотиками. В этом случае после завершения культивирования среду фильтруют, отделяют ненужную для данного процесса биомассу и работают лишь с раствором. Если же целевой продукт находится в биомассе микроорганизмов (как, например, аминокислоты, нуклеиновые кислоты или каротиноиды), то культуральную жидкость также фильтруют и промывают от остатков среды, а затем экстрагируют с помощью растворителя или даже разрушают клеточные стенки – например, с помощью ультразвука или осмотического шока, после чего целевой продукт также оказывается в растворе. Дальше все зависит от свойств продукта и степени чистоты, которую необходимо достичь. Например, лимонную кислоту очень удобно выделить, добавляя ионы кальция и осаждая кислоту в виде соли. А вот какой-нибудь антибиотик или аминокислоту, которые не имеют ярко выраженных химических свойств, выделяют, используя методы концентрации, адсорбции, кристаллизации. При этом наиболее удобным и универсальным методом выделения и очистки служит препаративная хроматография. Она позволяет достичь очень высокой степени чистоты, что необходимо, если полученный продукт будет использоваться в продуктах питания или ветеринарии.

           К пищевой биотехнологии также относят получение кормов для животноводства – как в виде микробной биомассы, так и в виде отдельных его компонентов. В первую очередь это незаменимые (то есть не синтезируемые в организме животных) аминокислоты лизин, метионин и треонин. Производство кормового белка – крупнотоннажное производство, что делает выгодным его производство вблизи от животноводческих центров в отличие от каких-то более чистых и дорогих субстанций, при производстве которых нужно учитывать конкуренцию со стороны экспортной продукции.

            Заключительный этап при производстве продукта пищевой биотехнологии – контроль качества. который включает в себя оценку чистоты готового продукта, отсутствие любых вредных примесей, а также ряд технологических параметров – например, содержание воды в готовом продукте и обсемененность его микроорганизмами. Значения всех этих параметров подробно описаны в ГОСТах на соответствующую продукцию.

           Использование большой группы пищевых добавок, получивших условное понятие «технологические добавки», позволило получить ответы на многие из актуальных вопросов. Они нашли широкое применение для решения ряда технологических проблем:

— ускорения технологических процессов (ферментные препараты, химические катализаторы отдельных технологических процессов и т. д.);

— регулирования и улучшения текстуры пищевых систем и готовых продуктов (эмульгаторы, гелеобразователи, стабилизаторы и т. д.)

— предотвращения комкования и сглаживания продукта;

— улучшения качества сырья и готовых продуктов (отбеливатели муки, фиксаторы миоглобина и т.д.);

— улучшения внешнего вида продуктов (полирующие средства);

— совершенствования экстракции (новые виды экстрагирующих веществ);

— решения самостоятельных технологических вопросов при производстве отдельных пищевых продуктов.

      Выделение из общего числа пищевых добавок самостоятельной группы технологических добавок является в достаточной степени условным, так как в отдельных случаях без них невозможен сам технологический процесс. Примерами таковых являются экстрагирующие вещества и катализаторы гидрирования жиров, которые по существу являются вспомогательными материалами. Они не совершенствуют технологический процесс, а осуществляют его, делают его возможным. Некоторые технологические добавки рассматриваются в других подклассах пищевых добавок, многие из них влияют на ход технологического процесса, эффективность использования сырья и качество готовых продуктов.

        Выделяются несколько причин широкого использования пищевых добавок производителями продуктов питания. К ним относятся:

— современные методы торговли в условиях перевоза продуктов питания (в том числе скоропортящихся и быстро черствеющих продуктов) на большие расстояния, что определило необходимость применения добавок, увеличивающих сроки сохранения их качества;

— быстро изменяющиеся индивидуальные представления современного потребителя о продуктах питания, включающие их вкус и привлекательный внешний вид, невысокую стоимость, удобство использования; удовлетворение таких потребностей связано с использованием, например, ароматизаторов, красителей и других пищевых добавок;

- создание новых видов пищи, отвечающей современным требованиям  науки о питании, что связано  с использованием пищевых добавок, регулирующих консистенцию пищевых  продуктов;

- совершенствование технологии  получения традиционных пищевых  продуктов, создание новых продуктов  питания, в том числе продуктов  функционального назначения.

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ

Пищевые добавки -- природные, идентичные природным или искусственные вещества,

сами по себе не употребляемые как пищевой продукт или обычный компонент пищи. Они

преднамеренно добавляются в пищевые системы по технологическим соображениям на

различных этапах производства, хранения, транспортировки готовых продуктов с целью

улучшения или облегчения производственного процесса или отдельных его операций,

увеличения стойкости продукта к различным видам порчи, сохранения структуры и внешнего

вида продукта или намеренного изменения органолептических свойств.

Основные цели введения пищевых добавок предусматривают:

1. совершенствование технологии  подготовки и переработки пищевого  сырья,

изготовления, фасовки, транспортировки и хранения продуктов питания.

Применяемые при этом добавки не должны маскировать последствий использования

некачественного или испорченного сырья, или проведения технологических операций

в антисанитарных условиях;

2. сохранение природных  качеств пищевого продукта;

3. улучшение органолептических  свойств или структуры пищевых  продуктов и

увеличение их стабильности при хранении.

Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они даже при

длительном потреблении в составе продукта не угрожают здоровью человека, и при условии,

если поставленные технологические задачи не могут быть решены иным путем. Обычно

пищевые добавки разделяют на несколько групп:

· вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов (красители, стабилизаторы

окраски, отбеливатели);

· вещества, регулирующие вкус продукта (ароматизаторы, вкусовые добавки,

подслащивающие вещества, кислоты и регуляторы кислотности);

· вещества, регулирующие консистенцию и формирующие текстуру (загустители,

гелеобразователи, стабилизаторы, эмульгаторы и др.);

· вещества, повышающие сохранность продуктов питания и увеличивающие сроки

хранения (консерванты, антиоксиданты и др.). К пищевым добавкам не относят

соединения, повышающие пищевую ценность продуктов питания и причисляемые к

группе биологически активных веществ, такие как витамины, микроэлементы,

аминокислоты и др.

Пищевые добавки употребляются человеком в течение многих веков (соль, перец,

гвоздика, мускатный орех, корица, мед), однако широкое их использование началось в конце

XIX в. и было связано с ростом населения и концентрацией его в городах, что вызвало

необходимость увеличения объемов производства продуктов питания, совершенствование

традиционных технологий их получения с использованием достижений химии и

биотехнологии. Сегодня можно выделить еще несколько причин широкого использования

пищевых добавок производителями продуктов питания. К ним относятся:

· современные методы торговли в условиях перевоза продуктов питания (в том числе

скоропортящихся и быстро черствеющих продуктов) на большие расстояния, что

определило необходимость применения добавок, увеличивающих сроки сохранения

их качества;

· быстро изменяющиеся индивидуальные представления современного потребителя о

продуктах питания, включающие их вкус и привлекательный внешний вид, невысокую

стоимость, удобство использования; удовлетворение таких потребностей связано с

использованием, например, ароматизаторов, красителей и других пищевых добавок;

· создание новых видов пищи, отвечающей современным требованиям науки о

питании, что связано с использованием пищевых добавок, регулирующих

консистенцию пищевых продуктов;

· совершенствование технологии получения традиционных пищевых продуктов,

создание новых продуктов питания, в том числе продуктов функционального

назначения.

Число пищевых добавок, применяемых в производстве пищевых продуктов в разных

странах, достигает сегодня 500 наименований (не считая комбинированных добавок,

индивидуальных душистых веществ, ароматизаторов), в Европейском Сообществе

классифицировано около 300. Для гармонизации их использования производителями разных

стран Европейским Советом разработана рациональная система цифровой кодификации

пищевых добавок с литерой «Е». Она включена в кодекс для пищевых продуктов ФАО/ВОЗ

(ФАО -- Всемирная продовольственная  и сельскохозяйственная организация  ООН; ВОЗ --

Всемирная организация здравоохранения) как международная цифровая система

кодификации пищевых добавок. Каждой пищевой добавке присвоен цифровой трех- или

четырехзначный номер (в Европе с предшествующей ему литерой Е). Они используются в

сочетании с названиями функциональных классов, отражающих группировку пищевых

добавок по технологическим функциям (подклассам).

Индекс Е специалисты отождествляют как со словом Европа, так и с аббревиатурами