Красители

Красители, отбеливатели и стабилизаторы окраски

Красители добавляются к пищевым продуктам с целью:

• восстановления природной окраски, утраченной в процессе обработки и/или хранения;
• повышения интенсивности природной окраски;
• окрашивания бесцветных продуктов, а также для придания им привлекательного вида и цветового разнообразия.

В качестве пищевых красителей применяют как природные, так и синтетические вещества. Свежее или сухое измельченное растительное сырье, соки, варенья и другие аналогичные продукты, используемые для подкрашивания пиши, не относятся к красителям и не считаются пищевыми добавками, так как они могут применяться в качестве пищевых продуктов или типичных ингредиентов пиши. Отбеливатели (отбеливающие вещества) предотвращают и устраняют нежелательное окрашивание продукта путем химической реакции с его компонентами. Стабилизаторы (фиксаторы) окраски сохраняют природную окраску пищевых продуктов при их переработке и хранений или замедляют нежелательное изменение окраски. Не допускается маскировать с помощью красителей, отбеливателей и стабилизаторов окраски изменение цвета продукта, вызванное его порчей, нарушением технологических режимов или использованием недоброкачественного сырья.

Красители

Натуральные и идентичные натуральным красители Натуральные (природные) красители (табл. 1) — 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, (β-каротин, выделенный из моркови, по своему химическому строению соответствует β-каротину, полученному микробиологическим или химическим путем (при этом натуральный β-каротин существенно дороже и поэтому редко используется в пищевой промышленности как краситель).

Таблица 1. Характеристика основных натуральных красителей

Сырьем для натуральных пищевых красителей могут быть ягоды, цветы, листья, корнеплоды и т. п., 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 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. По химической природе красящие вещества растительного происхождения чаще всего относятся к флавоноидам (антоцианы, флавоны, флавонолы) и каротиноидам. Антоцианы (Е163) окрашивают лепестки цветов различных растений, их плоды и ягоды в самые разнообразные цвета — розовый, красный, синий, фиолетовый. Эти соединения содержатся в черной смородине, кожице винограда, вишне, землянике и т. д. В одном и том же растении часто присутствует целая серия антоцианов. Так, в цветках и клубнях картофеля их обнаружено около десятка. Флавоны и флавонолы — широко распространённые жёлтые красящие вещества. Они обнаружены в петрушке, пшенице, рисе, цветах хризантемы.Желтую и оранжевую окраску растениям чаще всего придают каротиноиды (Е 160 и Е 161). Это весьма многочисленная группа растительных пигментов. Наиболее важный из них — (3-каротин (Е 160а)), который в организме человека является ещё и источником витамина А и антиоксидантом. Он содержится в моркови, от латинского названия которой (carota) получила свое наименование вся эта группа пигмен- тов. Желтая окраска семян кукурузы обусловлена тремя каротиноидами: каротином, зеаксантином и криптоксантином. Красная окраска плодов помидоров и шиповника определяется ликопином. Природным желтым красителем является также куркумин (Е 100), принадлежащий к группе халконовых и оксикетоновых красителей.Рибофлавиновые красители представлены в природе витамином В2 в форме рибофлавина или натриевой соли рибофлавин-5\\\\'-фосфорной кислоты (Е 101). Цвет красной свеклы обусловлен присутствием беталаинового красителя бетанина (Е162).

Еще один красный краситель из группы хинонов — кармин (Е 120) — получают из насекомых кошенили. К природным принято относить сахарный, или карамельный, колер (Е 150). Традиционное название «жженый сахар» является точным описанием этого древнего красителя. Несмотря на простоту названия, химические процессы, проходящие при карамелизации, очень сложны, и лишь в начале прошлого века карамельный краситель стали получать в промышленности. В настоящее время в качестве катализаторов, ускоряющих реакции в сахарном сиропе, применяются кислоты, щелочи и соли пищевого качества. В зависимости от использованных катализаторов различают четыре вида сахарного колера. Все они представляют собой сложные смеси веществ разного состава, несколько отличающиеся по свойствам и областям применения, но придающие окрашиваемым продуктам один и тот же коричневый цвет. Для придания продуктам черного или серого цвета в пищевой промышленности может применяться уголь растительный (Е 152) и уголь (Е 153). В качестве пищевых красителей применяются также некоторые минеральные пигменты и металлы.

Так, окись железа (Е 172) дает черный, красный и желтый цвета, а двуокись титана (Е171) и карбонат кальция (Е 170) — белый. Из металлов используются золото (Е 175), серебро (Е174) и алюминий (Е 173). Природные красители, даже химически модифицированные, чувствительны к воздействию кислот (в том числе фруктовых), щелочей, кислорода воздуха, температуры. Также они подвержены микробиологической порче, а некоторые из них могут изменять цвет в зависимости от рН среды. Достоинствами натуральных красителей являются их влияние на вкус и аромат продукта (Е160с, Е150), биологическая активность (Е 101, Е 160а). Немаловажной является и привлекательность надписи на этикетке — ведь потребитель обычно предпочитает продукты с натуральными компонентами продуктам с синтетическими добавками.

Синтетические красители

Синтетическими пищевыми красителями принято называть органические соединения, не встречающиеся в природе, то есть искусственные. Хотя синтетическими можно также назвать рибофлавин (Е 101), β-каротин (Е 160аi), β-апокаротиновый альдегид (Е 160е) и др. С химической точки зрения органические синтетические пищевые красители можно разделить на 5 классов: азокрасители, триарилметановые, ксантановые, хинолиновые и индигоидные красители. К азокрасителям относятся: тартразин (Е 102), желтый «солнечный закат» (Е 110), кармуазин (Е 122), пунцовый 4R (Е124), черный блестящий BN (Е 151), коричневый FK (Е 154), коричневый НТ (Е 155).

К триарилметановым красителям относятся: синий патентованный V (Е 131), синий блестящий (Е 133), зеленый S (E 142). Ксантановые красители представлены эритрозином (Е 127), хинолиновые — хинолиновым желтым (Е 104), а индигоидные — индигокармином (Е 132). Почти все они используются в мировой пищевой промышленности уже десятки лет. Синтетические пищевые красители (табл. 2), в отличие от натуральных красителей, 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, легко воспроизводимые цвета.

Таблица 2. Характеристика основных синтетических красителей

Применение красителей Синтетические и натуральные красители применяются как индивидуально, так и в смесях друг с другом. Смеси красителей используются для получения цветов и оттенков, которые нельзя приготовить с помощью индивидуальных красителей. Высококонцентрированные натуральные и все синтетические пищевые красители рекомендуется использовать, предварительно растворив или распределив их в небольшом количестве окрашиваемого продукта или одного из его компонентов. Раствор или дисперсию красителя вводят в продукт, как правило, перед последней операцией перемешивания. При работе с красителями нельзя применять посуду из оцинкованного железа и алюминия, так как большая часть красителей склонна реагировать с этими металлами, особенно в кислых растворах, с образованием нерастворимых лаков. Можно использовать эмалированную посуду, посуду из пищевой пластмассы или нержавеющей стали.

Пищевые красители применяют практически во всех отраслях пищевой промышленности. Наиболее важными областями использования являются производство безалкогольных напитков, сахарных кондитерских изделий и отделочных полуфабрикатов. Для окрашивания этой продукции используют почти весь ассортимент имеющихся красителей, в том числе смесевых, добиваясь привлекательного вида, цветового разнообразия и соответствия цвета аромату и вкусу, полученным с помощью ароматизатора, сахара и пищевой кислоты. Красители уже более узкого ассортимента с той же целью используют в производстве йогуртов, творожков, других молочных десертов, мороженого. С помощью красителей восстанавливают окраску переработанных фруктов и овощей, виноматериалов, подкрашивают продукты переработки мяса и рыбы, добиваются привлекательного внешнего вида майонезов, маргаринов, спрэдов, сыров, крепких алкогольных напитков и т. д. Выбор и дозировка красителей для производства конкретного пищевого продукта зависят от желаемого цвета и требуемой интенсивности окраски, а также от физико-химических свойств продукта (особенно кислотности). Следует также принимать во внимание стойкость самого красителя, особенно натурального. Рекомендуемые дозы внесения пищевых красителей в пересчете на чистый краситель приведены в табл. 3. Применительно к конкретной рецептуре эти дозировки могут быть уточнены в соответствии со вкусом и требованиями потребителя.

Таблица 3.Рекомендации по применению основных натуральных красителей

При производстве пищевого продукта с использованием красителей необходимо учитывать следующее:

• при увеличении жирности и степени «взбитости» продукта интенсивность окрашивания уменьшается;
• кислотность среды может оказывать влияние на интенсивность окраски и оттенок цвета (в большей степени это относится к натуральным красителям);
• увеличение дозировки аскорбиновой кислоты снижает интенсивность окрашивания готового продукта;
• видимая интенсивность окрашивания продуктов увеличивается непропорционально концентрации красителя и постепенно выходит на насыщение;
• многие натуральные красители и некоторые синтетические, например индигокармин, в растворах на свету обесцвечиваются. При хранении пищевых продуктов на свету может не только ослабляться их окраска, но и меняться ее оттенок из-за разной скорости обесцвечивания компонентов смесевых красителей;
• термообработка не меняет интенсивность и оттенок цвета продукта, приготовленного с использованием синтетических пищевых красителей;
• ионы кальция и магния, содержащиеся в жесткой воде, могут давать осадки с красителями (лаки), поэтому при приготовлении растворов красителей, а также в производстве напитков во избежание помутнений рекомендуется использовать умягчённую воду;
• введение в рецептуру этилового спирта не меняет интенсивность и оттенок цвета готового продукта, окрашенного синтетическими красителями, за исключением триарилметановых (Е 131, Е 133, Е 142), которые могут значительно обесцвечиваться в алкогольных напитках;
• в продуктах, обсемененных посторонней микрофлорой, и в кисломолочных продуктах, приготовленных с использованием мезофильных заквасок, синтетические красители могут обесцвечиваться в течение нескольких часов;
• краситель индигокармин (Е 132) в присутствии редуцирующих сахаров обесцвечивается в течение нескольких суток, не рекомендуется окрашивать напитки индигокармином и смесевыми красителями, содержащими индигокармин;
• оттенок цвета раствора азорубина (Е 122) зависит от качества воды и может меняться от голубовато-красного до желтовато-красного;
• натуральные красители и индигокармин, а также смесевые красители, их содержащие, не рекомендуется использовать для окрашивания пищевых продуктов длительного срока хранения (год и более) во избежание потери цвета или изменения его оттенка и/или интенсивности;
• натуральные пищевые красители не следует подвергать воздействию высоких температур, если возможность этого специально не оговорена в рекомендациях по применению;
• антоцианы (Е 163) непригодны для придания молочным продуктам красного цвета, так как при значениях рН выше 4 антоцианы приобретают синеватый оттенок;
• для окрашивания молочных продуктов в красный цвет используется красный свекольный краситель (Е 162) или кармины (Е 120), которые устойчивы в диапазоне рН от 2 до 7;
• при окрашивании в зеленый цвет кислых продуктов (с низким значением рН) предпочтительнее использовать медные комплексы хлорофиллов (Е 141), а не сам хлорофилл (Е 140).

Стабилизаторы (фиксаторы) окраски

Пищевые продукты, окраску которых необходимо стабилизировать, можно разделить на три большие группы: мясные; растительные продукты, содержащие хлорофилл; продукты переработки фруктов и овощей, склонные к ферментативному и неферментативному побурению. В мясной промышленности фиксаторы окраски (цветорегулирующие материалы) необходимы для стабилизации красного окрашивания мясопродуктов. Мясо имеет пурпурно-красную окраску благодаря присутствию в нем миоглобина. Уже через несколько часов пребывания на воздухе или при нагревании цвет мяса становится коричневым или серо-коричневым, вследствие образования метмиоглобина. Для стабилизации красной окраски мяса необходимо предотвратить процесс образования метмиоглобина. В пищевой промышленности этого достигают путем обработки мяса нитритами (или нитратами) — Е 249...Е 252.

Обработка мяса нитритом или нитратом приводит к образованию нитрозомиоглобина — красителя, обеспечивающего нужный цвет и не изменяющегося при хранении и термообработке. При превращении нестабильного пигмента мяса миоглобина в термостойкий краситель нитрозомиоглобин в мясопродуктах протекают сложные химические и ферментативные превращения, при которых из нитрита (или из нитрата после его восстановления до нитрита) выделяется оксид азота, реагирующий затем с миоглобином. Аскорбиновая кислота (Е 300) ускоряет процесс выделения окиси азота нитритом. При добавлении таких восстановителей, как аскорбиновая кислота, ее соли и эфиры, цистеин или ниацин, не только ускоряются процессы образования красного окрашивания, но оно усиливается и дольше сохраняется. Аскорбиновая кислота, помимо прямого стабилизирующего, оказывает и побочное действие. Она выполняет роль синергиста антиоксидантов, препятствуя образованию перекисей, которые способствуют окислению миоглобина до метмиоглобина. Растительные пищевые продукты, содержащие хлорофилл, при переработке склонны к «вымыванию» зеленой окраски. При добавке небольшого количества ионов меди окраска возвращается. Для сохранения зеленой окраски подвергаемых термообработке овощей хорошо зарекомендовал себя ортофосфат натрия, поддерживающий оптимальную для сохранения окраски кислотность среды (рН 6,8...7,0). Однако предпочтительнее использовать для этих целей смесь карбоната магния с фосфатом натрия. Некоторые растительные продукты склонны к побурению. Следует различать два типа побурения: ферментативное и неферментативное. Ферментативное побурение вызывают вещества коричневого цвета, образующиеся по реакциям, катализируемым ферментами. Например, полифенолоксидаза катализирует окисление моно-, ди и полифенолов в хиноны, из которых при дальнейшем окислении образуются коричневые пигменты. Ферментативному побурению подвержены продукты переработки фруктов и овощей (консервы, сухофрукты, соки, пульпы, пюре и т. п.), особенно свежеизмельченные для дальнейшей переработки фрукты и овощи, например, нарезанные яблоки, цветная и другие виды капусты, грибы, сельдерей, картофель и т. п. Чтобы предотвратить ферментативное побурение, необходимо инактивировать или разрушить соответствующие ферменты.

Для этого используют:

• добавку ингибиторов ферментов (аскорбиновой кислоты, диоксида серы или сульфитов);
• снижение рН среды добавкой кислот или ферментацией;
• связывание ионов металлов добавкой секвестрантов.

Необходимым условием ферментативной реакции является присутствие кофакторов, роль которых выполняют свободные ионы металлов (магний, цинк, кальций, железо, медь или молибден). Если ионы перевести в хелатную форму, растворимые комплексы или другие нереакционноспособные формы, ферменты тоже не будут работать. Эти процессы называют маскировкой (секвестрированием). Хорошими секвестрантами являются лимонная кислота, цитраты, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) и её соли, различные полимерные фосфаты и винная кислота. Сульфиты дополнительно могут вступать в прямую реакцию с полупродуктами, образующимися при ферментативном побурении, и таким образом замедлять образование коричневых пигментов и сохранять светлое окрашивание. Неферментативным побурением называют целую группу реакций, включающую образование карбонильных полупродуктов, а также коричневых полимерных пигментов. К этой группе принадлежит известная реакция Майяра (взаимодействие редуцирующих сахаров с аминокислотами). Это взаимодействие протекает преимущественно в продуктах с содержанием воды от 5 до 10 % уже при комнатной температуре и ускоряется при нагревании. Неферментативному побурению подвержены сушеные овощи, картофель, фрукты, сухие молочные продукты, яичный порошок, плавленые сыры, вина, сок белого винограда и сахарные сиропы — полупродукты сахарного производства. Для снижения склонности к неферментативному побурению во время переработки и хранения продуктов лучше всего подходят такие восстановители, как диоксид серы и сульфиты. Их действие можно усилить снижением температуры среды, содержания воды ниже 4 %, значения активности воды, величины рН (добавка кислот — яблочной, аскорбиновой, лимонной, уксусной, молочной или винной), а также изменением рецептуры, например, заменой редуцирующих сахаров нередуцирующими. Диоксид серы, сернистая кислота и её соли предотвращают как ферментативное, так и неферментативное побурение пищевых продуктов. В отличие от других восстановителей они обладают способностью очень быстро проникать сквозь клеточную мембрану, поэтому действуют более эффективно. При переработке фруктов, овощей, грибов, картофеля обработку диоксидом серы или сульфитами проводят во время бланширования, остаток SО2 удаляют промыванием. Вещества, являющиеся стабилизаторами окраски, проявляют и другое действие, более того, обычно оно является основной технологической функцией данного вещества. Так, нитриты — прежде всего, консерванты, диоксид серы и сульфиты — антиокислители и консерванты, лимонная и винная кислоты — подкислители.

Отбеливатели

По химической природе отбеливатели — это окислители или восстановители. Действие окислителей основано на выделении ими активного кислорода или хлора, которые взаимодействуют с нежелательными красящими веществами продукта, превращая их в неокрашенные соединения. Действие восстановителей (диоксида серы, сульфитов) заключается в замедлении процессов ферментативного и неферментативного побурения. Вещества, являющиеся отбеливателями, проявляют и другое действие. Например, перекиси не только отбеливают муку, но и укрепляют ее клейковину, превращая сульфгидрильные группы в дисульфидные мостики. Обычно отбеливающее действие рассматривается как побочное. Так, окислители, чаще и прежде всего, являются консервантами, а восстановители — антиокислителями. Применяемые для отбеливания окислители разрушают не только нежелательные красящие вещества, но и другие, в том числе полезные компоненты пищи, в частности витамины. Кроме того, в результате неконтролируемого взаимодействия окислителей с компонентами пищевого продукта в нем могут образовываться вредные для человека вещества.

Отбеливанию подвергают муку, зерно, крахмал, орехи, бобовые, желатин, рыбные консервы, пресервы и маринады, крабовое мясо, мясо тресковых пород рыб, кишки, отдельные сорта сыра (например, «Проволон»).

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