§ 3.9. Пищевые добавки

Пищевые добавки – природные, идентичные природным или искусственные (синтетические) вещества, обычно неупотребляемые в качестве пищевого продукта, но которые преднамеренно вводят в пищевой продукт по технологическим соображениям на различных этапах производства, хранения, транспортировки с целью улучшения или облегчения производственного процесса или отельных операций, увеличения стойкости продукта к различным видам порчи, сохранения структуры и внешнего вида продукта или специального изменения его органолептических свойств. Следовательно, пищевые добавки – это вещества, соединения, которые сознательно вносят в пищевые продукты для выполнения определенных функций. Такие вещества, называемые также прямыми пищевыми добавками, не являются посторонними, как, например, различные контаминанты, «случайно» попавшие в пищу на различных этапах ее производства.

Существует принципиальное различие между пищевыми добавками и вспомогательными материалами, употребляемыми в ходе технологического процесса.

Вспомогательные материалы – любые вещества или материалы, которые, не являясь пищевыми ингредиентами, преднамеренно используются при переработке сырья и получении пищевой продукции с целью улучшения технологии. В готовых пищевых продуктах вспомогательные материалы либо отсутствуют, либо могут сохраняться в незначительных количествах в виде неудаляемых остатков.

Ряд пищевых добавок появляется в пище независимо от желания производителя – в процессе производства продукта или его упаковки. Человек ежегодно вместе с пищевыми продуктами получает от 0,2 до 1,0 мг бенз(а)пирена: за счет веществ из дыма при копчении; ксенобиотиков, появляющихся из упаковочных пластмасс.

История пищевых добавок (уксусная кислота, поваренная соль и др.) насчитывает несколько тысячелетий. Однако только в ХХ в., в его второй половине, им стали уделять особое внимание.

Пищевые добавки в наше время выступают как самые распространенные биологически активные ксенобиотики, вводимые в организм из внешней среды. При этом развитые страны испытывают наибольшее воздействие этого мощного химического потока. Так, в США, например, в качестве добавок используются 8000 различных веществ.

В настоящее время в Беларуси действуют Санитарные правила и нормы 13-10 РБ 2002 «Гигиенические требования к качеству и безопасноти пищевых добавок и их применению».

Пищевые добавки допускается применять только в том случае, если они даже при длительном использовании не угрожают здоровью человека. В то же время требования к оценке безопасности пищевых добавок заведомо ниже, чем к лекарствам.

Обычно пищевые добавки разделяют на несколько групп:

• вещества, регулирующие вкус продукта (ароматизаторы, вкусовые добавки, усилители вкуса, подслащивающие вещества, кислоты и регуляторы кислотности);

• вещества, улучшающие внешний вид продукта (красители, стабилизаторы цвета, отбеливатели); Красители заметно выделяются из пищевых добавок своими опасными свойствами. Среди красителей встречается много канцерогенов.

• вещества, регулирующие консистенцию и формирующие текстуру (загустители, гелеобразователи, стабилизаторы, эмульгаторы и др.);

• вещества, повышающие сохранность продуктов и увеличивающие сроки хранения (консерванты, антиоксиданты и др.).

В каждом классе пищевых добавок встречаются соединения, опасные для здоровья. Для пищевых добавок существуют ПДК, ДСП, ДСД, которые постоянно совершенствуются. Для некоторых натуральных пищевых добавок, не представляющих угрозу для здоровья даже в больших количествах, предельно допустимые концентрации в продуктах не устанавливаются. Количество их определяется технологией и вкусовыми качествами. К ним относят Е164 «шафран», Е160 «натуральные экстракты каротинов», Е260 «уксусную кислоту», Е290 «двуокись углерода».

Число пищевых добавок, применяемых в производстве пищевых продуктов в разных странах, достигает сегодня 500, не считая комбинированных добавок, отдельных пищевых веществ и ароматизаторов. В Европейском Союзе классифицировано около 300 пищевых добавок, для гармонизации использования которых Европейским Союзом разработана рациональная система цифровой кодификации пищевых добавок. Она включена в кодекс ВОЗ для пищевых продуктов как международная цифровая система кодификации пищевых добавок. Каждой пищевой добавке присвоен цифровой трех- или четырехзначный номер (в Европе с предшествующей ему буквой Е). Эти номера (коды) используются в сочетании с названиями функциональных классов, отражающих группу пищевых добавок по технологическим функциям (подклассам).

Букву Е специалисты отождествляют как со словом Европа, так и со словами essbar/edible, что в переводе на русский соответственно с немецкого или английского означает съедобный. Присвоение конкретному веществу статуса пищевой добавки и трехзначного идентификационного номера Е имеет четкое толкование, подразумевающее, что:

• данное вещество проверено на безопасность;

• вещество может быть применено в рамках его установленной безопасности технологической необходимости при условии, что применение этого вещества не введет потребителя в заблуждение относительно типа и состава пищевого продукта, в который оно внесено;

• для данного вещества установлены критерии чистоты, необходимые для достижения определенного уровня качества продуктов питания.

Следовательно, разрешенные пищевые добавки, имеющие идентификационный номер, обладают определенными свойствами.

После некоторых Е-номеров стоят строчные буквы, например: Е160а – каротины. В этих случаях речь идет о классификационном подразделении пищевой добавки. Строчные буквы являются неотъемлемой частью номера Е.

Наличие пищевых добавок в продуктах питания должно фиксироваться на этикетке, при этом пищевая добавка может обозначаться как индивидуальное вещество или как представитель функционального класса в сочетании с номером Е. Например, бензоат натрия или консервант Е211.

Однако наименование и доза (в числовом выражении) пищевой добавки, как правило, не выносится на этикетку, поскольку на ней не поместятся зачастую длинные и трудно читаемые обозначения веществ в составе добавок. Обычно на этикетке фигурирует индекс добавки. Классификация пищевых добавок (по основным группам) в ЕС и большинстве стран Европы в соответствии с назначением согласно предложенной системе цифровой кодификации выглядит следующим образом:

1. Красители (Е-100–Е-199);

2. Консерванты (Е-200–Е-299);

3. Антиоксиданты, регуляторы кислотности (Е-300–Е-391);

4. Стабилизаторы, эмульгаторы, загустители (E-400–E-481);

5. Разные (E500–E-585);

6. Усилители вкуса и аромата (Е-600–Е-699);

7. Глазирующие агенты, улучшители хлеба и муки, пеногасители и подсластители (Е-900–Е-999);

8. Ферментные препараты (E-1100–E-1105).

Многие пищевые добавки, включенные в этот список, имеют комплексные технологические функции, которые проявляются в зависимости от особенностей пищевой системы. Например, добавка Е339 (фосфаты натрия) может проявлять свойства регулятора кислотности, эмульгатора, стабилизатора, комплексообразователя и водоудерживающего агента.

Для свободного перемещения по территории сообщества продуктов питания с пищевыми добавками директивой ЕС определен список пищевых добавок, которые разрешенны к применению в продуктах стран ЕС и могут быть экспортированы из одной страны сообщества в другую и ввезены на территорию любой страны ЕС из третьих стран (не членов ЕС). На упаковочных материалах такие добавки должны быть обозначены буквой E и далее соответствующий номер, согласно директиве ЕС, в которой они сгруппированы в несколько классов. Обозначения E700 – E899 не встречаются в настоящее время на упаковках пищевых продуктов, так как это запасные индексы. Химические названия пищевых добавок с индексом Е можно увидеть в специальных Приложениях.

На территории США органом, определяющим безопасные уровни пищевых добавок, является FDA (Food and Drug administration – администрация по пище и лекарствам). FEMA (Flavor and Extract Manufacturers' Association – ассоциация производителей ароматизаторов и экстрактов) с 1965 г. под эгидой FDA и с ее разрешения публикует в научной печати (журнал «Food Technology») списки GRAS (generally recognized as safe – общепризнанных безопасными) веществ с указанием их доз в различных категориях пищевых продуктов на территории США. Каждое вещество получает свой номер. На этикетках пищевых продуктов США при использовании пищевой добавки указывается слово GRAS и его номер.

Индексы E и GRAS могут быть указаны на пищевых продуктах белорусского производства. Некоторые продукты зарубежного производства, имеющие на упаковке эти индексы, разрешены к употреблению на территории нашей страны.

Характеристика групп пищевых добавок. Красители (Е-100–Е-199). 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 выделением из природного сырья, но и синтетически. Например, бета-каротин, выделенный из моркови, по своему химическому строению соответствует бета-каротину, полученному микробиологическим или химическим путем (при этом, натуральный бета-каротин существенно дороже и поэтому, редко используется в пищевой промышленности, как краситель).

Сырьем 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 относительно невелико (обычно, несколько процентов или доли процента). Но 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. Поэтому 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.

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, легко воспроизводимые цвета.

В большинстве стран ЕС (для внутреннего рынка) и СНГ не подлежат окрашиванию или подкрашиванию: все виды минеральной воды, питьевое молоко, сливки, кисломолочные продукты, растительные и животные жиры, яйца и яичные продукты, мука, крахмал, макаронные изделия (в Беларуси нарушается это требование), сахар, продукты из томатов, соки и нектары, рыба и морепродукты, какао и шоколадные изделия, кофе, чай, цикорий, вина, зерновые водки, продукты детского питания, сыры, мед, масло из молока овец и коз.

Консерванты (Е-200–Е-299). Консерванты предотвращают размножение микроорганизмов (бактерий, вирусов, грибов), т.е. предотвращают порчу продуктов. В качестве консервантов применяются неорганические соединения, органические кислоты и их производные, а также специальная группа консервантов.

Для увеличения сроков хранения ветчины, колбасы и других мясных продуктов в них добавляют нитрит натрия NаNО₂ (Е250) и нитрат натрия NaNO₃ (Е251). Эти вещества в пищевом продукте выполняют также роль стабилизатора цвета. Нитриты при взаимодействии с ферментами мяса (миоглобином) образуют нитрозогемоглобин – вещество красного цвета. При тепловой обработке нитрозогемоглобин переходит в гемоглобин, придающий мясным продуктам стойкий красный цвет. Из количества внесенного нитрита натрия на реакцию с миоглобином расходуется около 30% добавки, остальное взаимодействует со структурными компонентами макронутриентов: с амино- и сульфгидрильными группами белков, гидроксильными группами других компонентов, превращаясь в гидроксиламин и аммиак. По мнению отдельных авторов, при посоле мяса 5–15% нитритов связывается с метгемоглобином; 1–10% переходит в нитраты; 5–20% остается в виде нитритов; 1–5% выделяется в виде газообразных продуктов; 1–5% взаимодействует с липидами; 20–30% – с белками.

Добавляют нитрит итнитрат натрия и в твердые сыры, для предупреждения вспучивания.

Нитрит натрия и нитрат натрия считаются ответственными за повышенную возбудимость нервной системы у детей. Об опасности этих веществ речь шла в предыдущем разделе.

Людям, страдающим заболеваниями печени, кишечника, дисбактериозом, холециститом необходимо исключить из рациона продукты, содержащие нитрит натрия и калия. У таких людей часть нитратов, попадая в желудочно-кишечный тракт, превращается в более токсичные нитриты, которые, в свою очередь, образуют довольно сильные канцерогены – нитрозоамины.

Бензойную кислоту (Е210), бензоат натрия С₆Н₅СОONа (Е211) и калия (Е212) вводят в некоторые пищевые продукты, в качестве бактерицидного и противогрибкового средства. К таким продуктам относятся джемы, фруктовые соки, маринады и фруктовые йогурты. Продукты, содержащие бензоаты натрия и кальция, не рекомендуется употреблять астматикам и людям, чувствительным к аспирину.

Нередко, с целью предотвращения роста микроорганизмов, в продукты добавляют сульфит натрия Na₂SO₃ (Е221) и даже диоксид серы SО₂ (Е220) (концентрированный сок «Mehukаtti», производитель Турция). Существенный недостаток диоксида серы и сульфитов, используемых в качестве консервантов, тот, что они разрушают витамины В₁ (тиамин) и витамин Н (биотин).

Для сохранения хлебных продуктов нередко применяют пропионат кальция (СН₃-СН₂-СОО)₂Са (Е282) (запрещен в России), который препятствует росту плесени.

Нередко, чтобы предотвратить порчу пищевых продуктов, используют сорбиновую кислоту СН₃-СН=СН-СН=СН-СООН (Е200) (икра осетровых рыб) или ее производные:

-сорбат натрия СН₃-СН=СН-СН=СН-СООNa (E201);

-сорбат калия СН₃-СН=СН-СН=СН-СООК (E202).

Сорбиновая кислота является одним из наиболее популярных консервантов вследствие физиологической безопасности и органолептической нейтральности. Сорбиновая кислота представляет собой белые, слабопахнущие, кисловатые на вкус монокристаллы.

Главная область применения сорбиновой кислоты – сыры всех сортов. Ее применяют в качестве консерванта вследствие эффективности при высоких значениях рН и специфического действия на плесневые грибы. Сорбиновую кислоту и сорбаты применяют для твердых сыров, как во время созревания, так и при хранении в потребительской упаковке. Сорбиновую кислоту добавляют к сыру в концентрации 0,05–0,07%.

Обработка 10–20% раствором сорбата калия подавляет рост плесневелых грибов на твердых колбасах и сардельках. В сочетании с посолом, охлаждением и вакуумной упаковкой сорбиновая кислота оказывает антибактериальное действие на свежую рыбу.

Для предотвращения появления меловой плесени, появляющейся иногда на ржаном хлебе, сорбиновую кислоту добавляют в количестве 0,1–0,2% к массе муки во время замеса теста.

Сорбиновая кислота вследствие нейтрального вкуса, эффективности в области высоких рН и действенности против осмофильных дрожжей применяется для консервирования наполнителей шоколада.

Сорбиновая кислота, сорбат калия разрешены во всех странах мира для консервирования многих пищевых продуктов. Разрешенные максимальные количества составляют от 0,1 до 0,2%. Следует отметить, однако, что сорбиновая кислота может вызывать кожные реакции.

Синтетические консерванты не разрешается вводить в продукты массового потребления: молоко, муку, хлеб, свежее мясо, специальные диетические продукты, продукты для детского питания и в продукты с обозначением «натуральные».

Стремление обеспечить людей максимально широким ассортиментом пищевых продуктов независимо от времени и места производства вызвало необходимость создания различных способов обработки сырья и готовых продуктов с целью предупреждения порчи и удлинения сроков хранения. Особенно остро эта проблема стала при появлении импортных продуктов питания с увеличенным сроком хранения. В России ограниченно использовались консерванты и антиокислители, но с появлением большого разнообразия импортных продуктов, в особенности из слаборазвитых стран (Чили, ЮАР, Турция, Польша и др.), где нормативы содержания консервантов и антиокислителей значительно занижены, на нашем рынке оказались пищевые продукты, не соответствующие требованиям Минздрава. Консерванты воздействуют, прежде всего, на микроорганизмы. Но в желудочно-кишечном тракте человека также находятся полезные микроорганизмы (бифидобактерии), которые обитают в толстом кишечнике и, гидролизуя гемицеллюлозы, поставляют в наш организм другие (кроме глюкозы) биологически активные моносахариды. Длительное применение пищевых продуктов с консервантами приводит к угнетению бифидобактерий и способствует развитию у человека дисбактериоза.

Антиоксиданты, регуляторы кислотности (Е-300–Е-391). Если консерванты препятствуют биологической порче продукта, то антиоксиданты предотвращают химическое окисление. Механизм действия антиоксидантов предельно прост. Это вещества, которые легко окисляются, превращаясь при этом в безвредные для организма продукты. При этом расходуется кислород – главный потенциальный окислитель. Следовательно, продукт будет окислен в меньшей степени.

Наиболее распространенные антиоксиданты – аскорбиновая кислота С₆Н₈О₆ (Е300) и аскорбат натрия С₆Н₇О₆Na (Е301). Выше говорилось уже, что аскорбиновая кислота – водорастворимый витамин и она влияет на различные функции организма, например, повышает сопротивляемость к неблагоприятным воздействиям, способствует регенерации тканей. Отсутствие аскорбиновой кислоты в пище человека вызывает цингу, понижает сопротивляемость к заболеваниям.

Бутилоксианизол (Е320) – антиоксидант, используемый в пищевой отрасли промышленности для замедления окисления животных топленых жиров, соленого шпика, жевательной резинки. Может оказывать токсическое действие на организм человека, в связи, с чем необходимо его гигиеническое нормирование.

Бутилокситолуол (Е321) – антиоксидант, используемый в пищевой отрасли промышленности для замедления окисления животных топленых жиров, соленого шпика, жевательной резинки. Может оказывать токсическое действие на организм человека, выражающееся в содействии канцерогенезу.

Изо-аскорбат натрия (E316) – высокоэффективный антиоксидант, предотвращающий окислительную порчу пищевых жиров, а также преобразования нитратов и нитритов в колбасном и консервном производстве. В винах усиливает антиокислительное действие сернистой кислоты.

Стабилизаторы, эмульгаторы, загустители (E-400–E-481). Эмульгаторы способствуют созданию однородной консистенции пищевых продуктов, как жидких (препятствуют осаждению взвешенных частиц), так и твердых (которые в процессе изготовления находились в жидком состоянии).

К таким веществам относятся лецитины, или просто лецитин (Е322). Они широко используются при изготовлении шоколада, шоколадных конфет, жевательной резинки, маргарина. Лецитины, о которых также шла речь в разделе «Липиды», – это группа сложных липидов, входящих в состав клеточных мембран. Особенно много лецитинов в нервной ткани. Препараты лецитинов применяют и в медицине как общеукрепляющее средство при упадке сил, малокровии, неврозах.

Лимонная кислота (Е330) – широко распространена в природе. Ее получают из махорки и брожением углеводов (сахар, патока); применяют в фармацевтической и пищевой отраслях промышленности. Соли лимонной кислоты (цитраты) используют в пищевой отрасли промышленности в качестве кислот, консервантов, стабилизаторов, в медицине для консервирования крови.

Целлюлоза (Е460) – выполняет роль разделителя, текстурирующего и диспергирующего вещества в пищевой отрасли промышленности.

В качестве эмульгаторов, нередко используют и эфиры полиглицерина взаимоэтерифицированных рициноловых кислот (Е476, запрещены в России и Германии).

Тартрат натрия или динатриевая соль винной кислоты С₄Н₄О₆Na₂ (Е335) хорошо зарекомендовал себя в качестве эмульгатора в сыроваренной отрасли промышленности.

В качестве стабилизаторов при производстве напитков наиболее часто применяют цитраты натрия и калия (Е331 и Е332, соли лимонной кислоты). Эти соли одновременно являются и консервантами.

Загустители (Е). К загустителям относятся пектины (Е440) – различные полисахариды, образованные остатками галактуроновой кислоты. Они присутствуют во всех наземных растениях (особенно много в плодах и некоторых водорослях). Получают пектиновые вещества из яблочных выжимок, жома сахарной свеклы. Используют пектиновые вещества для изготовления самых разнообразных кондитерских изделий – мармелада, пастилы, зефира и т.п.

Нельзя забыть и о пищевой добавке, без которой не состоялось бы любимое многими лакомство – конфеты «птичье молоко». При изготовлении молочного суфле применяют агар-агар (Е406) – смесь двух кислых полисахаридов, содержащихся в клетках красных водорослей. В процессе производства агар-агар растворяют в горячем взбитом молоке, при охлаждении образуется плотный студень. Используется агар-агар и химиками для изготовления так называемого солевого мостика, обеспечивающего передачу электричества между растворами электролитов.

Еще один загуститель, применяемый при изготовлении конфет («Fruit tella», Голландия), – гуммиарабик (Е414). Гуммиарабик представляет собой вязкую прозрачную жидкость, выделяемую некоторыми видами акаций. Он растворяется в воде, образуя клейкий, загустевающий раствор.

В качестве загустителя можно использовать карбоксиметилцеллюлозу (Е466), продукт взаимодействия целлюлозы с монохлоруксусной кислотой. Наибольшее значение имеет в промышленности натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, применяемая для стабилизации глинистых суспензий, используемых при бурении скважин, а также в текстильном производстве, как загуститель зубных паст, косметических средств, компонент клеевых композиций для обоев. Карбоксиметилцеллюлозу применяют и для загущения соков, муссов, сметаны, йогуртов и других молочных продуктов.

Разрыхлители и другие вещества, улучшающие структуру и текстуру пищевого продукта (Е). Для улучшения структуры и текстуры пищевых продуктов применяют дигидрофосфат натрия (Е339).

Пищевые фосфаты увеличивают влагосвязывающую и эмульгирующую способность мышечной ткани, повышая тем самым выход продукции; заметно улучшают органолептические показатели; стабилизируют цвет и улучшают консистенцию продукта; замедляют окислительные процессы.

Полифосфаты являются игибиторами – веществами, замедляющими реакцию. Полифосфаты применяются для умягчения воды, обезжиривания волокна, как компонент стиральных порошков и мыла, ингибитор коррозии, катализатор, в пищевой промышленности. Полифосфаты малотоксичны. Однако использование фосфатов может привести к нарушению баланса в организме между фосфором и кальцием.

Чрезмерное употребление фосфатов чревато ухудшением усвоения кальция, что приводит к отложению в почках кальция и фосфора и способствует развитию остеопороза. Поэтому нужно осторожно относиться к употреблению продуктов, содержащих фосфаты. Особенно рискуют люди, в рационе которых много продуктов, содержащих природный фосфор.

Близкую функцию выполняют разрыхлители для теста – тартрат аммония С₄Н₄О₆(NH₄)_2, гидрокарбонат натрия NaHCO₃, широко используемые и в домашней выпечке (на упаковках некоторых продуктов этим номером обозначается также дигидроцитрат натрия, применяемый в качестве эмульгатора), а также гидрокарбонат аммония, используемый для приготовления некоторых сортов печенья.

Каррагинан (E407) и его натриевая, калиевая, аммонийая соли, включая фурцеллеран – загуститель, желирующий агент, стабилизатор, придает продукту плотную структуру, устраняет расслоение.

Каррагинан – это собирательное определение для полисахаридов, полученных путем щелочного выделения из красных водорослей. Разные виды водорослей дают разные вида каррагинана. Каррагинан является линейным полимером, состоящим более чем из 25000 остатков моносахаридов с постоянной, но подверженной изменениям структурой, в зависимости от условий переработки.

Все каррагинаны крайне эластичны, и применение их обусловленно, главным образом, способностью желироваться, набухать и образовывать суспензии.

Каррагинан применяется при производстве молочных продуктов (как стабилизатор в шоколадном молоке, молочных коктейлях и продуктах с фруктовыми наполнителями; как текстурирующий агент для придания кремистости продуктам типа мороженного и сливок; для контроля за кристаллизацией льда в замороженных продуктах), при производстве мясных продуктов (для удержания воды, как закрепляющий агент для жиров, устраняющий их разделение; для приготовления рассолов), при производстве кондитерских изделий (как желирующий, набухающий и стабилизирующий агент, для удержания влаги в таких продуктах, как шоколадный мусс, мармелад, желейные конфеты и т.д.).

Усилители вкуса и аромата (Е-600–Е-699). Только что собранные овощи, свежее мясо, рыба и другие продукты имеют ярко выраженный вкус и аромат. Это объясняется высоким содержанием в них нуклеотидов – веществ, усиливающих вкусовое восприятие путем стимулирования окончаний вкусовых нервов. В процессе хранения и промышленной переработки пищевого сырья количество нуклеотидов в нем уменьшается, что сопровождается потерей вкуса и аромата продукта. Поэтому возникает необходимость добавления этих веществ искусственным путем.

Этот прием веками использовался в странах Дальнего Востока, и только в 1908 г. было обнаружено, что компонент, используемый в Японии, в качестве интенсификатора вкуса супов, соусов и прочих продуктов, представляет собой соль глутаминовой кислоты.

Глутаминовая кислота Е620 и ее соли (Е621–Е625) – первый интенсификатор вкуса. Эти соединения стимулируют окончания вкусовых рецепторов и усиливают вкусовые ощущения, вызывая «чувство удовлетворенности». Оно получило название «глутаминовый эффект». Стимулирующее действие глутаминовой кислоты и ее солей носит избирательный характер: в наибольшей степени усиливается горький и соленый вкус, в наименьшей – сладкий.

L-Глутаминовая кислота Глутамат натрия 1-замещенный

Производные глутаминовой кислоты оказывают стабилизирующее действие, замедляя окисление жиров в продуктах животноводства, маргариновой продукции. Глутаминовую кислоту и ее соли добавляют в концентраты и консервы, кулинарные изделия, готовые блюда.

Интересна история этой добавки. В 1866 г. немецкий химик Риттенгаузен получил из продуктов расщепления пшеничного белка органическую кислоту, которую назвал глутаминовой. 50 лет вещество не находило практического применения. Позже выяснилось, что глутаминовая кислота хоть и не является незаменимой, но в значительных количествах содержится в важных органах и тканях (мозг, сердечная мышца, плазма крови). Она участвует в биохимическоих процессах, протекающих в ЦНС, а также в белковом и углеводном обмене. Глутаминовая кислота стала использоваться в медицине для лечения заболеваний ЦНС. В начале ХХ века в Японии обнаружили, что сушеная ламинария делает еду более вкусной и аппетитной. Выясняется, что это из-за содержания в ней глутаминовой кислоты. В 1909 г. в Бретании пантентуют глутамат натрия и начинают использовать в пищевой промышленности. В Японии выпускали «адзи-но-мото» – «душа вкуса», в Китае – «гастрономический порошок», во Франции глутамат натрия носил название «сывортка ума». В некоторых странах на стол в ресторанах ставили соль с глутаматом натрия.

Вдруг этим веществом заинтересовались врачи-токсикологи. И не без причины. Началось с того, что в разных краях света участились случаи странного заболевания: у здоровых людей после хорошего обеда начиналась головная боль, мышцы лица сводило судорогой. Проверяли продукты – все оказывалось в порядке. Позже выяснили, что чаще всего такие симптомы наблюдались у посетителей китайских ресторанов. Странное заболевание назвали «синдромом китайского ресторана». Оказалось, что повара ресторанов злоупотребляли глутаматом натрия, который действует не на всех одинаково.

Глутамат натрия в настоящее время широко используется как интенсификатор, усиливающий вкус основного продукта (производство концентратов супов, соусов, консервов). При изготовлении блюд из мяса, птицы, рыбы, усиливает природные особенности основного продукта. В отличие от соли и приправ, это вещество не меняет вкуса пищи, вместо этого оно побуждает и усиливает вкусовые ощущения, за счет увеличения чувствительности вкусовых сосочков языка. Эта добавка не содержит питательных веществ, вместо этого, она обманывает мозг, в результате, появляется ощущение, что еда, которую человек ест – очень вкусная.

После поглощения пищи или напитков, содержащих глутамат, он действует на организм по тому же принципу что и наркотические средства.

Глутамат – это токсин, возбуждающий нервную систему, химикат, который является причиной перевозбуждения клеток головного мозга, в результате чего, они становятся совершенно неконтролируемыми. Зафиксированные реакции на эту добавку включают в себя следующие: головные боли, мигрени, расстройство желудка, тошноту и рвоту, понос, синдром раздраженной толстой кишки, астму, проблемы с дыханием, тревожные расстройства и панические атаки, учащенное сердцебиение, частичный паралич, сердечные атаки, проблемы координации, спутанность сознания, перепады настроения, поведенческие проблемы (особенно у детей и подростков), симптомы аллергического типа, высыпания на коже, выделения из носа, мешки под глазами, гиперемию, повреждения в ротовой полости, депрессию и т.д.

Используя глутаматы, производители могут использовать низкосортные продукты, так как могут маскировать низкое качество сырья и свежесть продуктов. Они также используется, чтобы спрятать привкус олова консервированных продуктов, дают ощущение свежести замороженным или сушеным продуктам, но глутаматы не защищают продукты от порчи!

Специальный «мясной» вкус глутамата натрия ощущается при концентрации более 0,03%. В России глутамат натрия получают из отходов сахарного производства. В мире потребляется 200000 тонн в год. Производство глутаматов – это много миллиардная индустрия.

Использование глутамата натрия лимитируется. Он полностью исключается из пищи детей раннего возраста. Для детей до 16 лет (подростки) ДСД составляет 0,5 г/сутки. Для взрослых допускается однократное применение не более 0,5 г; в сутки не более 1,5 г. Тем не менее, на сегодняшний день уровень добавления этого вещества в продукты питания в 50 раз больше, чем 40 лет назад, и эта цифра продолжает расти из года в год.

Усилители вкуса и аромата достаточно устойчивы в обычных условиях производства и хранения. Нуклеотиды разрушаются при нагревании в присутствии фосфатов, особенно при высокой влажности продукта. Преимущественно их используют в сладких пищевых продуктах, но оба эти вещества могут улучшать вкус и аромат гастрономических продуктов.

Глазирующие агенты, улучшители хлеба и муки, пеногасители и подсластители (Е-900–Е-999). Ацесульфам К (Е950) – неусваиваемый низкокалорийный подсластитель. В 200 раз слаще сахара. Ацесульфам также наносит вред здоровью, приводит к нарушениям работы кишечника и аллергическим заболеваниям. Запрещен для употребления в Канаде и Японии.

Аспартам (Е951) – подсластитель, усилитель вкуса и аромата. Огромное количество побочных эффектов. В 200 раз слаще сахара. В Японии и США используется генетически модифицированный аспартам. При плохой очистке и в большой дозировке аспартам может быть опасным для здоровья. Допустимая доза в день – 40 мг на 1кг веса. У человека, весящего 60 кг, эта доза уже достигается после потребления 1,2 кг йогурта ‚Light’ или 8 чашек кофе подслащенных аспартамом.

Цикламовая кислота (Е952) и ее натриевая, калиевая и кальциевая соли – бескалорийный подсластитель, слаще сахара в 30 раз.

Цикламовая кислота Цикламат натрия

Цикламат сальция

Соединения с приятным вкусом, без привкуса горечи, стабильны при варке, выпечке, хорошо растворимы в воде. В ряде стран применяется в кондитерской промышленности, при производстве напитков и некоторых других пищевых продуктов. Цикламаты относятся к подсластителям «старого» поколения, улучшают вкус классического подсластителя сахарина (10 частей цикламата на 1 часть сахарина). По поводу безвредности цикламатов было много споров, но, тем не менее, их разрешили использовать с оговоркой о необходимости продолжать исследования влияния этой добавки на здоровье человека. Следует отметить, что в литературе имеются данные о том, что цикламаты способны вызывать рак почек у крыс. Применение цикламата разрешено лишь примерно в 50 странах мира, в т.ч. и в Беларуси. Он с 1969 г. запрещен в США, Франции, Великобритании и еще ряде стран из-за подозрения, что провоцирует почечную недостаточность. Считается канцерогеном.

Изомальтит (Е953) – подсластитель, добавка, препятствующая слеживанию и комкованию, наполнитель, глазирующий агент. ДСП – не более 50 г в день.

Сахарин (Е954) – синтетический подсластитель (сахарин— орто-сульфамид бензойной кислоты, а также его натриевая, калиевая и кальциевая соли).

Сахарин Натриевая соль сахарина

Сахарин – подсластитель «старого» поколения обладает «горьковатым» привкусом, это неудобство может быть устранено путем смешения с цикламатами. Сахарин быстро проходит через пищеварительный тракт и 98% его выходит с мочой, обладает слабым мочегонным действием. Однако его безвредность требует дальнейшего изучения, и ежедневное применение нежелательно. При варке, особенно при рН ниже 7, сахарин частично разлагается с отщеплением имидо-группы и образованием орто-сульфобензойной кислоты, имеющей неприятный привкус фенола. Сахарин стабилен при замораживании и нагревании. Он используется при производстве пищевых продуктов для больных диабетом, а также в диетических сырах, напитках, жевательной резинке и т.п. Сахарин также допущен к использованию с рекомендациями: продолжать исследования его безопасности и не употреблять в пищу ежедневно. В США введены ограничения на его использование. По некоторым данным сахарин – канцероген.

Мальтит и мальтитный сироп (Е965) – подсластитель, стабилизатор, эмульгатор. Рекомендуется не более 20 гр в день, а детям не рекомендуется вообще.

Лактит (Е966) – подсластитель, текстуратор. Может вызывать расстройство желудка. Также рекомендуется не более 20 гр в день.

Ксилит (Е967) – подсластитель, влагоудерживащий агент, стабилизатор, эмульгатор – Вызывает каменно-почечную болезнь у лабораторных животных.

Определение показателей безопасных доз пищевых добавок. В отличие от методов определения ПДК для воздушной и водной сред, определение безопасных доз в пищевых продуктах имеет ряд особенностей. Первая из них заключается в том, что эксперименты контролируются международной организацией – JECFA (объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам). Эксперименты проводятся в 3 этапа.

I этап – субхронический эксперимент. В течение 90 дней лабораторным животным скармливают пищевую добавку с обычной лабораторной пищей. Если крысы или мыши отказываются употреблять пищу с пищевой добавкой, то перед началом экспериментов, животных приучают в небольших дозах кушать ее. При этом обращают внимание на следующее:

• Функциональные проявления, то есть общее воздействие на организм. Они не должны снижать темпы набора веса животными или приводить к похудению, влиять на поведенческие реакции животного.

• Воздействия на органы и ткани, в первую очередь желудочно-кишечного тракта.

• Неопластические проявления, т.е. образование опухолей. Вещества, способствующие образованию опухолей, являются канцерогенными и запрещаются к использованию в качестве пищевых добавок. Однако в состав традиционных пищевых продуктов могут входить канцерогенные вещества. Запрещение этих веществ привело бы к запрещению соответствующих продуктов.

• Влияние на репродуктивную функцию и развитие потомства. Именно для определения этого влияния пищевой добавки используются самки. Это еще одно отличие экспериментов по разрешению пищевых добавок от методов определения ПДК.

• Метаболизм, то есть превращения исходной пищевой добавки в организме. Метаболиты пищевой добавки не должны быть канцерогенными, мутагенными и задерживаться в организме более 24 часов. Если из пищевой добавки получаются канцерогенные вещества в организме, она будет запрещена. Так не используются в качестве пищевых добавок N – нитрозоамины, карбаматы, ароматические амины, полициклические ароматические углеводороды, канцерогенность которых или их метаболитов доказана. Но эти вещества присутствуют в традиционных пищевых продуктах.

• Если пищевая добавка сама или продукты ее метаболизма не выводятся из организма в течение 24 часов, то ее использование будет запрещено.

Если пищевая добавка сама или продукты ее метаболизма не будут выводиться из организма в течение 24 часов, то это приведет к кумулятивному эффекту, то есть к накапливанию. Учитывая, что яд определяется дозой, то накапливание в организме приведет к тому, что через определенное время количество безопасной вначале добавки будет таковым, что она станет ядовитой. Таким образом, в ходе субхронического эксперимента определяется характер токсического действия, но в отличие от расчетов ПДК, здесь уже на первом этапе некоторые вещества могут быть запрещены для использования в качестве пищевой добавки. 

II этап – хронический эксперимент. Максимальная длительность этого эксперимента 104 недели определяется токсичным действием пищевой добавки. Если на стадии субхронического эксперимента даже очень большие дозы вещества не давали токсического действия, то этот этап не нужен и вещество может быть разрешено к использованию. На этом этапе определяется максимально недействующая доза – доза, которая не дает токсического эффекта на протяжении 104 недель. Во время этого эксперимента продолжаются субхронические исследования по изучению влияния на репродуктивную функцию и развитие потомства. Этот опыт продолжают на 6 поколениях.

На основе максимально недействующей дозы (МНД) рассчитывается допустимое суточное потребление по следующей формуле:

Если добавка предназначена для детского питания, то знаменатель равен 1000.

ДСП (допустимое суточное потребление) – количество вещества, которое можно применять в пищу, ежедневно в течение всей жизни без риска для здоровья. ДСП включает в себя не только количество добавляемого вещества, но и естественное содержание этого вещества в суточном наборе продуктов питания. ДСП для всех веществ определяет и утверждает JECFA, действующий с 1955 г.

III этап.

На основании утвержденного ДСП, структуры питания (доли тех или иных продуктов в суточном наборе), а также естественного содержания вещества в данной категории продукта органы каждой страны определяют ориентировочную дозу в продукте питания. Структура питания изменяется от страны к стране, естественное содержание вещества в продукте также изменяется. Поэтому ориентировочная доза пищевой добавки в одном и том же продукте разных стран различна.

Тем не менее, несмотря на разрешение к использованию ФАО, при длительном использовании более 500 (не считая комбинированных) применяемых сейчас пищевых добавок, накапливаются сведения о вредном воздействии некоторых из них. К тому же, большое значение имеет и доза – количество вещества, поступившее в организм за сутки. У многих людей, страдающих определенными заболеваниями, ряд пищевых добавок вызывает резкое обострение болезни. Например, в газированных напитках «Панда», «Вейнянский родник» и др., выпускаемых в Беларуси, в качестве консерванта использован бензоат натрия. Но продукты, содержащие бензоаты натрия и кальция, не рекомендуется употреблять астматикам и людям, чувствительным к аспирину.

Большинство стран, на основании накопленных данных и собственных исследований, водят запрет на использование ряда добавок, принятых ФАО. Так, в Российской Федерации, к использованию при производстве пищевых продуктов запрещены:

В Украине из 480 исследованных украинскими специалистами к применению разрешена 371 добавка, 105 добавок не получили абсолютного разрешения к применению, а 4 – запрещены. Это:

В Германии существует отлаженная система контроля пищевых продуктов и входящих в них пищевых добавок. Тем не менее, определенные опасения специалистов имеются и там. При промышленном производстве пищевых продуктов в Германии допущены к использованию 296 химических соединений. На упаковке в разделе «Inhalt» указано наличие в продукте также и пищевых добавок. Как правило, их названия кодируются буквой Е с трехзначным числом. Согласно законодательству, эти вещества не должны быть вредными для здоровья, но проведенные сегодня исследования не дают полной гарантии отсутствия риска при их употреблении. И хотя, некая пищевая добавка сама по себе является безвредной, опасными могут быть вещества, возникающие при ее взаимодействии с лекарствами, ядохимикатами, используемыми в сельском хозяйстве, экологическими загрязнителями и т.д. Поэтому, выбирая продукты, следует обращать внимание на этикетку и избегать, по возможности, тех, что содержат добавки, которые могут вызвать негативные последствия. Особенно это касается продуктов для детей.

Так, в Германии разрешены к употреблению 43 красителя (красящие вещества используются для улучшения товарного вида продуктов), из них 20 могут неблагоприятно влиять на здоровье:

Консервирующие вещества препятствуют быстрой порче продуктов. К использованию допущены 41, из них вредными для здоровья могут быть 35:

Подкисляющие вещества и антиоксиданты способствуют длительному сохранению вкуса продуктов. Встречаются в супах-концентратах, соусах, марципановых и ореховых начинках, сухих полуфабрикатах, чипсах, орешках, жвачках. К производству допущены 92 вида этих веществ, из них 7 могут быть вредными, особенно людям, предрасположенным к аллергии. Есть информация и одругих представителях этого класса пищевых добавок:

Желирующие, увлажняющие и сгущающие вещества придают продуктам необходимую консистенцию. Добавляются в кондитерские изделия, мороженое, соусы, консервы. Из 32 допущенных к использованию веществ 16 могут вызвать нарушение всасывания минеральных веществ и расстройства пищеварения, а также:

Эмульгаторы способствуют перемешиванию жира и жидкости в продуктах и сохранению их консистенции, например, в соусах, майонезе, маргарине и т.д. Из 27 используемых эмульгаторов 15 являются подозрительными из-за возможного отрицательного действия на кишечник и кости:

Кроме вышеперечисленных групп пищевых добавок вредными можно назвать также:

Усилители вкуса помогают производителям пищевых продуктов экономить на дорогостоящих натуральных пряностях. Усилители вкуса возбуждают аппетит, что, кстати, способствует развитию ожирения. Из 27 используемых усилителей вкуса 10 мало исследованы, 8 могут быть вредными:

Согласно исследованиям Центра независимой экологической экспертизы «КЕДР» целый ряд пищевых добавок при постоянном употреблении, в зависимости от индивидуального влияния, представляет серьезную угрозу для здоровья. Ниже (табл. 3.10) приводится наиболее вредных, по данным специалистов Центра видов пищевых добавок.

Таблица 3.10. – Пищевые добавки, наиболее вредные для организма человека*

*Условные обозначения вредных воздействий добавок:

Таким образом, если проанализировать состав пищевых добавок первых попавшихся на глаза, распространенных у нас продуктов, учитывая данные, приведенные выше, то получаеться такая картина:

Пищевые добавки относятся к различным классам соединений и, следовательно, не могут быть определены одним методом. В анализе пищевых добавок используется все многообразие аналитических методов: от самых простых до самых сложных. В качестве примера можно привести методы определения содержания сорбиновой кислоты.

Продукты переработки плодов и овощей. Определение содержания сорбиновой и бензойной кислот по их совместному присутствию. СТБ 1181:

1.Спектрофотометрия. Производиться отгонка кислот в присутствие серной кислоты и сульфата магния. Объем доводиться до 100 мл и измеряется оптическая плотность (за стандартный раствор принимается вода) при длине волны 225 нм и 255 нм. Массовую долю сорбиновой (Х₁) и бензойной (Х₂) кислот определяют по формулам, использую D₂₂₅ и D₂₅₅.

,

Относительная погрешность этого метода для бензойной кислоты составляет 15%, для сорбиновой – 18%.

2.Высоко-эффективная жидкостная хроматография. Используется для анализа соков, напитков, соусов и кетчупов. В качестве элюента используется раствор ацетата натрия и ацетонитрила. Методика основана на извлечении бензойной и сорбиновой кислот из продукта с последующим анализом аликвотной части водного раствора методом ВЭЖХ в режиме изократического разделения на колонке с обращенной фазой ODS с использованием ультрафиолетового или диодно-матричного детектора. Строятся градуировочные графики для каждой из кислот в отдельности. Графики умеют вид: y = a + bx,

Относительная погрешность для бензойной кислоты – 19%, для сорбиновой – 21,5%. Используется хроматограф Hewlett Packard, модель HP 1100 или фирмы «Beckman» с ультрафиолетовым детектором.

3.Тонкослойная хроматография. В начале проводиться перегонка определяемых кислот с водяным паром и/или экстракция с органическими растворителями (этилацетат). Получившуюся смесь хроматографически разделяют и визуально определяют количество кислот. В качестве подвижного растворителя используют смесь петролейного эфира, хлороформа, диэтилового эфира и муравьиной кислоты в соотношении 20:8:2,8:1,2. На пластинку наносят как стандартные растворы кислот, так и анализируемые. После этого пластинки рассматриваются в УФ свете. По значению Rf определяют содержание сорбиновой и бензойной кислот.