Консерванты
Консерванты — вещества, продлевающие срок хранения продуктов, защищая их от порчи, вызванной микроорганизмами (бактерии, плесневые грибы, дрожжи, среди которых могут быть патогенные и непатогенные виды). Функциональный класс 18 (см. табл. 9.1).
В настоящем разделе мы остановимся только на химических консервантах, добавляя которые удается замедлить или предотвратить развитие микрофлоры: бактерий, плесневых грибов, дрожжей и других микроорганизмов, или замедлить обмен веществ в них, а следовательно, продлить сохранность продуктов питания. Антимикробные вещества могут оказывать бактерицидное действие (убивать, уничтожать бактерии) или бактериостатическое (останавливать, замедлять рост и размножение бактерий, не уничтожая в то же время их полностью), фунгистатическое (угнетающее грибы) или фунгицидное (убивающее грибы) действие. Список консервантов, разрешенных для применения в Российской Федерации, приведен ниже:
| Сорбиновая кислота ......... | Е200 |
| Сорбат натрия .............. | Е201 |
| Сорбат калия ............... | Е202 |
| Сорбат кальция ............. | Е203 |
| Гептиловый эфир пара-гидроксибензойной кислоты ..... | Е209 |
| Бензойная кислота .......... | Е210 |
| Бензоат натрия ............. | Е211 |
| Бензоат калия .............. | Е212 |
| Бензоат кальция ............ | Е213 |
| Этиловый эфир пара-гидроксибензойной кислоты ..... | Е214 |
| Этиловый эфир пара-гидроксибензойной кислоты натриевая соль ........... | Е215 |
| Пропиловый эфир парагидрокси бензойной кислоты ................. | Е216 |
| Пропиловый эфир парагидрокси бензойной кислоты натриевая соль .... | Е217 |
| Метиловый эфир пара-гидроксибензойной кислоты ..... | Е218 |
| Метиловый эфир пара-гидроксибензойной кислоты натриевая соль ............ | Е219 |
| Серы диоксид .............. | Е220 |
| Сульфит натрия ............ | Е221 |
| Гидросульфит натрия ....... | .Е222 |
| Пиросульфит натрия ....... | .Е223 |
| Пиросульфит калия ........ | Е224 |
| Сульфит калия ............ | .Е225 |
| Сульфит кальция .......... | .Е226 |
| Гидросульфит кальция ...... | .Е227 |
| Бисульфит калия ........... | .Е228 |
| Дифенил .................. | .Е230 |
| орто-Фенилфенол ......... | .Е231 |
| орто-Фенилфенола натриевая соль .................... | .Е232 |
| Низин .................... | Е234 |
| Пимарицин ............... | Е235 |
| Муравьиная кислота ....... | .Е236 |
| Формиат натрия ........... | .Е237 |
| Формиат кальция .......... | .Е238 |
| Гексаметилентетрамин ...... | .Е239 |
| Гваяковая смола ........... | .Е241 |
| Диметилдикарбонат ........ | .Е242 |
| Нитрит калия .............. | .Е249 |
| Нитрит натрия ............. | .Е250 |
| Нитрат натрия ............. | .Е251 |
| Нитрат калия .............. | Е252 |
| Уксусная кислота .......... | Е260 |
| Ацетат калия .............. | Е26П |
| Диацетат калия ............ | Е26Ш |
Их эффективность, способы применения зависят от их химической природы, концентрации, часто от рН среды. Многие консерванты более эффективны в кислых средах; для снижения рН среды иногда добавляют пищевые кислоты (уксусную, яблочную, молочную, лимонную и другие). При низкой концентрации отдельных консервантов они могут использoваться микроорганизмами в качестве дополнительного источника углерода и, наоборот, способствовать размножению последних.
Спектр антимикробного действия конкретного консерванта различен. Эффективность некоторых консервантов по отношению к микроорганизмам приведена в таблице 9.18.
Таблица 9.18.Эффективность некоторых консервантов по отношению к микроорганизмам
| Консервант | Бактерии | Дрожжи | Плесневые грибы |
| Нитриты | ++ | - | - |
| Сульфиты | ++ | ++ | + |
| Муравьиная кислота | + | ++ | ++ |
| Пропионовая кислота | + | ++ | ++ |
| Сорбиновая кислота | ++ | +++ | +++ |
| Бензойная кислота | ++ | +++ | +++ |
| Оксибензоаты | ++ | +++ | +++ |
| Дифенил | - | ++ | ++ |
Примечание: — неэффективен; + малая эффективность; ++ средняя эффективность; +++ высокая эффективность.
Учитывая разное отношение отдельных консервантов к плесневым грибам, дрожжам и бактериям, в ряде случаев целесообразно использовать смесь нескольких консервантов.
Практический интерес представляет сочетание бензойной и сорбиновой кислот и сернистой кислоты, в первую очередь для продуктов растительного происхождения. Необходимо также учитывать особенности пищевых продуктов, в которые они вносятся. Нет универсальных консервантов, которые были бы пригодны для всех пищевых продуктов.
Эффективность действия консерванта тесно связана с концентрацией; его следует применять на начальной (линейной) стадии размножения микроорганизмов; это позволяет снизить дозы его внесения и не создает иллюзий мнимосвежего состояния уже испорченных продуктов. Применение консервантов недопустимо при нарушении производственной гигиены, получения продуктов в антисанитарных условиях.
В таблице 9.19 приводятся данные по применению консервантов в различных продуктах.
Консерванты часто применяются в сочетании с физическими способами консервирования (нагревание, сушка, низкие температуры, облучение и т. д.); это приводит к экономии энергетических затрат.
Таблица 9.19.Консерванты, обычно применяемые для наиболее важных групп продуктов
| Группа продуктов | Нитраты, нитриты | Диоксид серы | Сахароза | Гексаметилентетрамин | Уксусная кислота | Пропионовая кислота | Сорбиновая кислота | Бензойная кислота | n- Гидроксибензонаты | Дифенил, α-фенилфенол, тиабендазол |
| Жировые эмульсии | - | - | - | - | - | - | ++ | + | - | - |
| Сыры | (+) | - | - | (+) | - | + | ++ | (+) | (+) | - |
| Мясопродукты | ++ | (+) | - | - | - | - | + | - | (+) | - |
| Рыбопродукты | + | - | - | (+) | ++ | - | + | + | (+) | - |
| Овощная продукция | - | + | (+) | - | ++ | - | ++ | ++ | - | - |
| Фруктовая продукция | - | ++ | ++ | - | + | - | ++ | ++ | - | (+) |
| Безалкогольные напитки | - | ++ | ++ | - | - | - | ++ | ++ | - | - |
| Вино | - | ++ | - | - | - | - | ++ | - | - | - |
| Хлебобулочные изделия | - | - | ++ | - | - | ++ | ++ | - | - | - |
| Кондитерские изделия | - | - | ++ | - | - | - | ++ | (+) | (+) | - |
Примечание: Консервант применяется: ++ часто; + реже; (+) в исключительных случаях; — не приняется
При выборе консерванта необходимо руководствоваться некоторыми общими правилами.
Консервант должен:
— иметь широкий спектр действия;
— быть эффективным против микроорганизмов, содержащихся в данной пищевой системе;
— оставаться в продукте в течение всего срока хранения;
— предупреждать образование токсинов;
— не оказывать влияния на органолептические свойства пищевого продукта;
— быть технологичным (простым в применении);
— быть дешевым.
Консервант не должен:
— быть физиологически опасным;
— вызывать привыкания;
— реагировать с компонентами пищевой системы;
— создавать экологические и токсикологические проблемы в ходе технологического потока;
— влиять на микробиологические процессы, предусмотренные при производстве отдельных пищевых продуктов данной технологией.
Остановимся подробнее на некоторых консервантах. Диоксид серы, соли сернистой кислоты. Это одна из наиболее распространенных групп консервантов.
| SO2 — диоксид серы, сернистый газ, сернистый ангидрид | ... Е220 |
| Na2SO3 — сульфит натрия | ... Е221 |
| K2SO3 — сульфит калия | ... Е225 |
| CaSO3 — сульфит кальция | ... Е226 |
| NaHSO3 — гидросульфит натрия, бисульфат натрия . | ... Е228 |
| KHSO3 — гидросульфит калия, бисульфат калия | ... Е227 |
| Ca(HSO3)2 — гидросульфит кальция | ... Е222 |
| Na2S2O 5 — пиросульфит натрия, метасульфат натрия | ... Е223 |
| K2S2O 5 — пиросульфит калия | ... Е224 |
SO2 — газ, хорошо растворимый в воде. Сульфиты — белые кристаллические вещества, за исключением сульфита кальция, также хорошо растворимы в воде.
Использование сернистого газа для окуривания бочек и обработки вина известно с давних времен.
Диоксид серы и соли сернистой кислоты проявляют антибактериальное действие. Действие против дрожжей и плесневых грибов выражено слабее. Применяется как промежуточный консервант при получении многих продуктов из фруктов и ягод, с последующим удалением при нагревании и вакуумировании.
Используется для сохранения соков, плодоовощных пюре, повидла, в виноделии и т. д. Сульфиты — ингибиторы дегидрогеназ. Применяются в качестве отбеливающего материала, предохраняющего очищенный картофель, разрезанные плоды и овощи от потемнения, тормозят реакцию Майяра. Сернистый газ разрушает витамин В1 (тиамин) и биотин, поэтому применение его для стабилизации ряда продуктов нежелательно. Допустимая суточная доза (в пересчете на SO2) — 0,35 мг, условно допустимая — 0,35—1,5 мг/кг массы тела.
Сорбиновая кислота и ее соли. Сорбиновая кислота — белое кристаллическое вещество со слабым запахом, трудно растворимое в воде, хорошо — в этиловом спирте. Соли сорбиновой кислоты — сорбаты — хорошо растворимы в воде (за исключением сорбата кальция — растворимость вводе 1,2 г).
| СН3— СН=СН— СН=СН— СООН — сорбиновая кислота | . . Е200 |
| CH3-CH=CH-CH=CH-COONa - сорбат натрия | . . Е201 |
| СН3-СН=СН-СН=СН-СООК - сорбат калия | . . Е202 |
| (СН3-СН=СН-СН=СН-СОО)2Са - сорбат кальция | . . Е203 |
Сорбиновая кислота и ее соли проявляют, в первую очередь, фунгистатическое действие, подавляя развитие дрожжей и плесневых грибов, включая афлатоксинообразующие, благодаря способности ингибировать дегидрокиназу. Она не подавляет рост молочно-кислой флоры, поэтому часто используется в смеси с другими консервантами.
Сорбиновая кислота и ее калиевые, натриевые и кальциевые соли применяются в качестве консервантов при производстве фруктовых, овощных, рыбных и мясных изделий, маргаринов, безалкогольных напитков, плодово-ягодных соков. Антимикробные свойства этой добавки мало зависят от рН среды. Используются для обработки материала, в который упаковывают пищевые продукты.
Бензойная кислота и ее соли (бензоаты). Бесцветные кристаллы или белые порошки. Бензойная кислота С6Н5СООН ограниченно растворима в воде, бензоаты хорошо растворимы.
Входит в состав некоторых плодов и является распространенным природным консервантом. Бензойная кислота применяется при изготовлении плодово-ягодных изделий, бензоаты — при производстве рыбных консервов, маргаринов, напитков. Антимикробное действие связано со способностью подавлять ферменты, осуществляющие окислительно-восстановительные реакции, и направлено, главным образом, против дрожжей и плесневых грибов, включая афлатоксинообразующие. Присутствие белков в пищевых системах ослабляет активность бензойной кислоты, а фосфатов и хлоридов— усиливает. Бензойная кислота наиболее эффективна в кислой среде; в нейтральных и щелочных растворах ее действие почти не ощущается. Для облегчения введения бензойной кислоты в жидкие пищевые продукты используют ее соли — бензоаты. При использовании бензоатов необходимо, чтобы рН пищевой системы был ниже 4,5, при этом бензоаты превращаются в свободную кислоту.
К группе производных пара-гидроксибензойной кислоты (парабены) относятся семь консервантов:
| пара-гидроксибензойной кислоты гептиловый эфир | Е209 |
| пара-гидроксибензойной кислоты этиловый эфир | Е214 |
| пара-гидроксибензойной кислоты этилового эфира натриевая соль | Е215 |
| пара-гидроксибензойной кислоты пропиловый эфир | Е216 |
| пара-гидроксибензойной кислоты пропилового эфира натриевая соль | Е217 |
| пара-гидроксибензойной кислоты метиловый эфир | Е218 |
| пара-гидроксибензойной кислоты метилового эфира натоиевая соль | Е219 |
Эти вещества входят в состав растительных алкалоидов и пигментов. Все эфиры пара-гидроксибензойной кислоты обладают большим бактерицидным действием, чем бензойная кислота, и значительно менее токсичны. Они не способны к диссоциации, поэтому их антимикробное действие не зависит от рН среды. Эффективны в нейтральной и слабокислой среде, эффективность растет с увеличением алкильного радикала. Изменяют вкус пищевых продуктов, выраженные спазмалитики. Их антимикробное действие основано на замедлении усвоения глюкозы и про-лина, нарушении комплексной структуры клеточной мембраны. Допустимая суточная доза — 10 мг/кг массы тела.
Муравьиная кислота (Е236) и ее соли (формиаты натрия Е237 и кальция Е238) применяются также в качестве солезаменителей (вкусовых веществ). Консервирующее действие муравьиной кислоты известно более ста лет. Для консервирования применяют водные растворы кислоты и формиатов. Муравьиная кислота НСООН из-за высокой константы диссоциации применяется для консервирования только сильнокислых продуктов (рН ниже 3,5). В слабокислой и нейтральной среде формиаты не оказывают антимикробного действия. Действует преимущественно против дрожжей и некоторых бактерий. Плесневые грибы и молочные бактерии устойчивы к действию муравьиной кислоты. Она заметно влияет на вкус и запах пищевых продуктов, добавляется, главным образом, во фруктовые полуфабрикаты. В последнее время ее использование значительно сократилось.
Уксусная кислота ледяная (Е260) и ее соли (ацетаты): ацетат калия Е261; ацетат натрия Е262. Использование уксуса для консервирования пищевых продуктов — один из наиболее старых способов консервирования. В зависимости от сырья, из которого получают уксусную кислоту, различают винный, фруктовый, яблочный, спиртовой уксус и синтетическую уксусную кислоту. Наряду с уксусной кислотой СН3СООН и ее солями применение находят диацетаты натрия и калия. Эти вещества состоят из уксусной кислоты и ацетатов в молярном соотношении 1:1. Уксусная кислота — бесцветная жидкость, смешивающаяся с водой во всех отношениях. Диацетат натрия — белый кристаллический порошок, растворимый в воде, с сильным запахом уксусной кислоты.
Уксусная кислота не имеет законодательных ограничений, ее действие основано, главным образом, на снижении рН консервируемого продукта, проявляется при содержании выше 0,5% и направлено, главным образом, против бактерий. Применяется в майонезах, соусах, при мариновании рыбной продукции и овощей, ягод и фруктов. Уксусная кислота широко применяется как вкусовая добавка.
Пропионовая кислота СН3—СН2СООН (Е280) и ее соли (пропиона-ты натрия Е281, калия Е283, кальция Е282). В пищевой промышленности используются, главным образом, соли пропионовой кислоты. Антимикробное действие пропионовой кислоты сильно зависит от рН консервируемого продукта; она может использоваться для консервирования пищевых продуктов с высоким значением рН. Более слабое антимикробное действие, по сравнению с другими консервантами. Применяется в сыроделии, хлебопечении. Влияет на запах и вкус пищевых продуктов.
Уротропин (гексаметилентетрамин) C6H12N4(E239) — применяется для консервирования ограниченного числа продуктов. В России — икра лососевых рыб. ДСД — 0,15 мг/кг массы тела.
Дифенил С12Н10 (Е230). Обладает сильными фунгистатическими свойствами, задерживает развитие плесневых грибов.
Применяют для продления срока хранения цитрусовых (погружение в 0,5— 1,0%-й раствор или пропитывание им оберточной бумаги). В РФ разрешена реализация импортных цитрусовых плодов, обработанных этим консервантом.
Сантохин применяется для увеличения сроков хранения яблок, поверхность которых обрабатывается 0,05—0,3%-м водно-спиртовым раствором сантохина.
Важным и широко применяющимся консервантом является хлористый натрий (поваренная соль) NaCl, который используют для консервирования мяса, рыбы и других продуктов.