Антиокислители и защитные газы

Антиокислители (антиоксиданты) защищают жиры и жиросодержащие продукты от прогоркания, предохраняют фрукты, овощи и продукты их переработки от потемнения, замедляют ферментативное окисление вина, пива и безалкогольных напитков. Хранение продуктов питания в атмосфере защитных газов (вместо воздуха) предохраняет их не только от окисления и ферментативного побурения, но и от микробиологической порчи. В результате сроки хранения этих продуктов увеличиваются в несколько раз. Антиоксиданты и защитная атмосфера не могут компенсировать низкое качество сырья, грубое нарушение правил промышленной санитарии и технологических режимов. Если концентрация пероксидов или свободных кислот в продукте выше нормы, а тем более если изменились запах, вкус или цвет продукта, то антиоксиданты и упаковка в инертной атмосфере уже бесполезны.

Общие сведения Пищевые продукты в процессе получения, переработки и хранения подвергаются окислению кислородом воздуха. При этом в них накапливаются токсичные вещества, снижается их биологическая ценность и ухудшаются органолептические свойства. Склонность пищевых продуктов к окислению приводит к уменьшению сроков их хранения. В качестве критериев степени окисленности пищевых продуктов используют два показателя — перекисное и кислотное числа. Первичными продуктами окисления являются перекиси, которые затем превращаются во вторичные продукты — альдегиды, кетоны, кислоты. Содержание первичных продуктов окисления выражают перекисным числом (ПЧ), которое определяют йодометрически и измеряют в миллимолях кислорода на 1 кг продукта. Показателем содержания вторичных продуктов окисления служит кислотное число (КЧ). Его значение определяют алкалиметрически и измеряют в миллиграммах КОН на 1 г продукта. В процессе окисления первым из этих двух показателей меняется ПЧ. Например, при хранении растительного масла КЧ может долго оставаться постоянным или меняться незначительно, а ПЧ за это время возрастает в десятки раз: Масло ПЧ, ммоль О2/кг КЧ, мг КОН/г Свежеприготовленное........................... 1,63 0,21 После 5 месяцев хранения................... 22,30 0,40 Поэтому выбраковку продукта надежнее проводить по перекисному числу. Окислению способствуют повышенная температура, свободный доступ кислорода и присутствие ионов металлов переменной валентности. Следовательно, для предотвращения окислительной порчи необходимо исключить воздействие на продукт перечисленных факторов. Эффективным способом защиты продуктов от кислорода является использование технологии их хранения в газонепроницаемой упаковке в атмосфере инертных газов вместо воздуха. Эта технология называется «упаковкой с регулируемой атмосферой». В качестве защитных газов чаще всего используют диоксид углерода (Е 290), азот (Е 941) и их смеси с кислородом. Для связывания ионов металлов переменной валентности используют комплексообразователи: лимонную, винную кислоты, этилендиаминтетрауксусную кислоту, цитраты и т.п. Но для многих пищевых продуктов, особенно содержащих высокоактивные полиненасыщенные соединения, существенно замедлить окисление можно только с помощью антиокислителей. Известными природными антиокислителями являются следующие витамины: аскорбиновая кислота (Е 300, витамин С), встречающаяся во многих растениях, и смеси токоферолов (Е 306, витамин Е), которыми богаты рыбий жир и некоторые растительные масла. Несмотря на высокую антиокислительную активность, природные экстракты этих веществ гораздо чаще используются в качестве витаминов. Антиокислителями служат те же вещества и их производные, полученные синтетически: аскорбиновую кислоту получают из глюкозы; аскорбат натрия (Е 301), аскорбат калия (Е 302), аскорбилпальмитат (Е 304i) и аскорбилстеарат (Е 304ii) — из аскорбиновой кислоты. Причем производные аскорбиновой кислоты частично сохраняют С-витаминную активность. Токоферолы (Е 307...Е 309) также получают синтетически, но они полностью идентичны соответствующим природным соединениям и тоже обладают Е-витаминной активностью. Из природных источников (древесины сибирской лиственницы) получают антиоксидант дигидрокверцетин, обладающий Р-витаминной активностью. В последнее время в качестве антиокислителей стали успешно применяться розмариновое и шалфейное эфирные масла. Наибольшее распространение среди пищевых искусственных антиокислителей получили производные фенолов: бутил(гидр)оксианизол (БОА, Е 320), бутил(гидр)окситолуол (БОТ, «ионол», Е 321), а также изоаскорбиновая (эриторбовая) кислота (Е 315) и изоаскорбат натрия (Е 316), третбутилгидрохинон (Е 319) и эфиры галловой кислоты галлаты (Е 310...Е 313), хорошим синергистом антиоксидантов является ЭДТА (Е 385, Е 386). Этих соединений в природе не обнаружено. Побочного витаминизирующего действия они не оказывают, но их существенным достоинством является высокая стабильность и, как следствие, значительное увеличение срока хранения пищевых продуктов. Антиокислители замедляют процесс окисления путем взаимодействия с кислородом воздуха (не допуская его реакции с продуктом), прерывая реакцию окисления (дезактивируя активные радикалы) или разрушая уже образовавшиеся перекиси. При этом расходуются сами антиоксиданты. Можно было бы ожидать, что любое повышение содержания антиокислителя приводит к увеличению времени защиты продукта, но это не так. На практике для большинства антиоксидантов существует предельная концентрация, выше которой срок хранения продукта уже не увеличивается. Как правило, она составляет 0,02 %, что соответствует гигиеническим требованиям к допустимому содержанию антиокислителей в продуктах питания.

Применение антиокислителей и защитных газов Универсального антиокислителя не существует. Эффективность применения антиоксиданта зависит от свойств конкретного продукта и самого антиоксиданта (табл. 8).

Таблица 8. Относительные сроки сохранности жиров в зависимости от вида антиокислителя

Применение индивидуальных антиокислителей не позволяет полностью предохранить пищевые продукты от окислительной порчи. Поэтому целесообразнее использовать несколько антиокислителей одновременно. При этом возникает явление синергизма. Синергизм заключается во взаимном усилении антиокислительной способности при смешении нескольких (обычно двух) антиоксидантов. Например, введение 0,02 % БОА или 0,02 % БОТ в свиной жир увеличивает срок его хранения в 2 раза. Введение того же количества их смеси в соотношении 1:1 (0,01 % БОА + 0,01 % БОТ) увеличивает срок хранения этого жира в 4 раза. Дозировки антиоксидантов, рекомендуемые для замедления окисления пищевых продуктов, приведены в табл. 9. Таблица 9.

Рекомендуемые дозировки антиоксидантов (кг/т жира готового продукта)

Усиления антиокислительного действия можно также добиться, используя антиокислители или их смеси в комбинации с веществами, которые сами или не обладают антиокислительным действием, или являются слабыми антиоксидантами. К таким веществам (их называют синергистами) относятся некоторые многоосновные органические оксикислоты (лимонная, виннокаменная), их соли (цитраты, лактаты), амины, полифосфаты, ЭДТА и другие соединения. Кислоты являются донорами водорода, необходимого для регенерации антиокислителей, а действие комплексообразователей основано на связывании (переводе в неактивную форму) ионов металлов, катализирующих окисление. В последнем случае трудно провести четкую границу между антиокислителями и синергистами. Синергические смеси можно готовить непосредственно на пищевом предприятии. При этом, однако, сложно добиться оптимального с технологической и экономической точки зрения состава смеси. Поэтому в настоящее время во всем мире производители пищевых продуктов предпочитают пользоваться готовыми смесями, полученными в промышленных условиях. Для удобства пользования и с целью продления собственного срока хранения они часто выпускаются в форме растворов в растительных маслах или пищевом пропиленгликоле. Процесс окисления является самоускоряющимся. Поэтому, чем раньше к продукту добавлен антиокислитель, тем большего эффекта можно от него ожидать. Наоборот, если скорость окисления уже достигла своего порогового значения, добавлять антиоксидант бесполезно. Необходимым условием эффективного применения антиоксидантов является обеспечение их полного растворения или диспергирования в продукте. Так как количество добавляемых антиоксидантов очень мало, эффективность их применения зависит от методов внесения в продукт. Антиоксиданты вводят в жир в виде концентрированного раствора в небольшой части продукта. Пищевые продукты типа орехов или шоколадных изделий обрабатывают напылением разбавленного раствора антиокислителя в воде или масле, либо погружением их в концентрированный раствор антиокислителя. Иногда антиокислители вносят непосредственно в продукт, но в этом случае велика вероятность его неравномерного распределения. Защитную атмосферу используют при бункерном хранении муки, чая, пряностей, круп, при хранении в потребительской упаковке сыров, охлажденного свежего мяса и мясопродуктов, птицы, рыбы, овощей, фруктов, грибов, орехов, соков, безалкогольных напитков, хлебобулочных изделий (особенно нарезанного хлеба), полуфабрикатов из теста, жировых продуктов, сухих завтраков, макаронных изделий, яиц и др. При бункерном хранении муки, чая, пряностей создают давление углекислого газа 10...30 атм в течение 30...240 мин. В этих условиях наблюдается быстрая гибель микроорганизмов. Очень высокое давление (несколько тысяч атмосфер) пригодно также для дезинсекции (уничтожения насекомых) в рисе или другом сырье. Также очень высокое давление применяется для инактивации пектинэстераз во фруктовом соке. Инертный газ в сочетании с нагреванием замедляет действие полифенолоксидаз (ответственных за ферментативные реакции, вызывающие появление бурой окраски) в омарах. Использование инертной атмосферы является щадящим способом замедления как микробиологических, так и ферментативных изменений при хранении фруктов, овощей и грибов (картофеля, инжира, груш, шампиньонов и вешенки). Упаковка и хранение полуфабрикатов из теста, выпечки или нарезанного хлеба в атмосфере инертного газа сегодня — общепринятый технологический прием. Его применение затрудняется высоким содержанием в выпечных изделиях воздуха или кислорода. На практике упаковку и хлеб перед вакуумированием следует «промыть» газом. Состав газовых смесей колеблется в зависимости от условий (активность воды, температура хранения, вид и количество микроорганизмов) от 100 % диоксида углерода до 100 % азота.

Токсикологическая безопасность и хранение Окисление, которому подвергаются пищевые продукты в процессе получения, переработки и хранения, приводит к накоплению в них перекисных соединений. Перекиси, попадая вместе с пищей в организм человека, ускоряют протекание в нем процессов окисления, то есть развитие болезней «оксидативного стресса» (сердечно-сосудистых, бронхо-легочных, онкологических). Кроме того, перекиси постепенно превращаются во вторичные продукты окисления: альдегиды, кетоны, кислоты, являющиеся высокотоксичными веществами, способными вызывать тяжелые интоксикации. Таким образом, предотвращение и замедление процессов окисления в продуктах питания исключительно важно с медицинской точки зрения. Разумное применение разрешенных органами здравоохранения пищевых антиокислителей, а тем более хранение продуктов в атмосфере инертного газа, служит сохранению здоровья человека. Срок годности антиокислителей (порошков и масляных растворов) от шести месяцев до одного года. Антиокислители хранят в сухих, прохладных, защищенных от света помещениях в герметично закрытых емкостях.

Л. А. Сарафанова Применение пищевых добавок Технические рекомендации 6-е издание, исправленное и дополненное Санкт-Петербург ГИОРД 2005