Понятие пищевых добавок

Компоненты буферной смеси находятся в состоянии химического равновесия. Значение рН такой системы слабо меняется при концентрировании, разбавлении и введении относительно небольших количеств веществ, которые взаимодействуют с одним из компонентов буферной системы. Чаще всего компонентами пищевой буферной системы являются слабая кислота (основание) и её соль с сильным основанием (кислотой). Добавкой солей слабых кислот (например, ацетата натрия) или оснований (например, хлорида аммония) можно «нейтрализовать» сильнокислые и сильнощелочные растворы, то есть сделать их слабокислыми и слабощелочными соответственно. 

     Регуляторы кислотности используются в производстве напитков, мясо- и рыбопродуктов, мармеладов, желе, твёрдой и мягкой карамели, кислых драже, жевательной резинки, жевательных конфет.

     В производстве мясопродуктов, особенно сырокопчёных колбас, поддержание кислой реакции среды необходимо для оптимизации протекания процессов созревания, в частности, для предотвращения развития нежелательной микрофлоры и повышения эффективности использования нитритов (нитратов); для этих целей используют глюконодельталактон. Благодаря добавке кислот в колбасах и ветчинных изделиях происходит ускорение превращения миоглобина в термостойкие нитрозомиоглобин и нитрозогемоглобин. Обычно добавляют 0,1 % лимонной кислоты или 0,2...0,3 % глюконодельталактона.

     При переработке кишок, кислоты (обычно уксусная или молочная, в количестве 2...4%) замедляют развитие микроорганизмов и устраняют неприятный запах.

     Для увеличения сохранности мяса (после убоя скота) поверхность его обрабатывают водным раствором смеси уксусной, молочной, лимонной и аскорбиновой кислот.

     Обработка поверхности рыбы растворами кислот также способствует её сохранности и осветлению. Кроме того, кислоты связывают триметиламин, устраняя тем самым неприятный рыбный запах. По этой причине их добавляют к панировочным смесям для жарки и запекания рыбы. Снижение рН в консервах позволяет уменьшить время и температуру стерилизации.

     В производстве овощных соков для сохранения их окраски, витамина С и смягчения условий термообработки хорошо подходят фруктовые кислоты. Сухие овощи бланшируют с добавкой к воде 0,5 % лимонной кислоты, что также обеспечивает сохранение естественной окраски и витамина С. Добавка солей лимонной кислоты ускоряет гидратацию, за счёт чего уменьшается время варки овощей.

     Буферные соли используют в пищевом производстве для того, чтобы снижать коагуляцию белков и расщепление желирующих веществ при нагревании, влиять на набухание гелей, регулировать протекание процессов желирования и инверсии сахарозы, управлять ферментативными реакциями и увеличивать выходы пищевых продуктов, улучшать их сохранность, текстуру и реологические свойства. С помощью буферных солей регулируют, облагораживают и гармонизируют вкус фруктовых десертов, желе, мороженого и кондитерских изделий. 

     5.2. Пеногасители и антивспенивающие агенты

     Антивспенивающие агенты на определённых стадиях ряда процессов производства пищевых продуктов предотвращают или снижают образование пены. Пеногасители разрушают уже образовавшуюся пену.

     В результате ускоряется и облегчается ведение таких технологических процессов, как фильтрование, перекачка, дозирование и розлив жидкостей. Эти процессы важны в производстве крахмала, сахара, продуктов переработки картофеля, растворимого кофе, пекарских дрожжей, мясопродуктов, жиров и масел, молочных продуктов, супов и соусов, консервированных овощей, сиропов, фруктовых продуктов, варенья, мармеладов и желе, жиров для жарки, при разливе в бутылки фруктовых соков и других напитков.

     Антивспенивающие агенты замещают пенообразователи на границе поверхности раздела газовой и жидкой фаз и, образуя там непроницаемую поверхностную плёнку, повышают поверхностное напряжение. Они должны быть нерастворимы в жидкостях, к которым добавляются.

     Пеногасители имеют тот же состав, то же химическое строение и аналогичный механизм действия, что и антивспенивающие агенты. Они тоже образуют на поверхности раздела газовой и жидкой фаз плёнку, благодаря которой разрушаются пузырьки газа. При этом снижается величина поверхности, и система переходит в термодинамически более устойчивое состояние.

     Свойствами отрицательно влиять на пенообразование обладают жирные спирты, полисилоксаны, природные жиры и масла, полигликолевые эфиры жирных кислот, полигликоли, моно- и диглицериды, полисорбаты, сложные эфиры сорбитана и жирных кислот.

     Дозировка этих добавок очень мала, обычно достаточно нескольких миллиграмм на 1 кг (в конечном продукте они практически отсутствуют). 

     5.3. Эмульгирующие соли

     К эмульгирующим солям относят вещества, добавка которых способствует образованию эмульсии. Но эмульгаторами являются не сами вещества, а продукты их взаимодействия с белковыми молекулами субстрата. Типичный пример — фосфаты.

     В сгущенном стерилизованном молоке благодаря стабилизирующему действию фосфатов снижается осаждение казеина. При сгущении молока (например, выпариванием) или концентрировании его добавкой сухих продуктов нарушается имеющееся в молоке равновесие, что приводит к увеличению концентрации минеральных веществ, в том числе ионов кальция. Следствием этого является сшивание казеина кальциевыми мостиками, благодаря чему казеин осаждается, и эмульсия разрушается. Если полифосфаты «перехватят» ионы кальция, эмульсия в процессе производства не разрушится.

     Непрямое эмульгирующее действие фосфатов используется в производстве плавленых сыров. Термическая обработка сыра возможна только через промежуточное образование казеинового золя. Имеющийся в исходном сыре кальциево-казеиновый гель переходит в жидкий натрий-казеиновый золь благодаря полифосфату натрия или другим фосфатам, цитратам, тартратам и лактатам.

     Казеинат натрия образует вместе с тонкодиспергированным при плавлении молочным жиром и растворенными в водной фазе органическими и неорганическими веществами стойкую дисперсию (эмульсию, суспензию). При охлаждении казеинат снова переходит из состояния золя в гель, молочный жир укрепляется, и масса переходит в стабильную суспензию. Если сыр нагревать без эмульгирующих солей, он не плавится, а сморщивается, превращаясь в резиноподобную массу, и отделяет масло и воду. Если добавить при перемешивании 2...3 % соли-плавителя в виде водного раствора, компоненты стекаются в гомогенное тесто.

     К колбасным изделиям эмульгирующие соли добавляют для более равномерного распределения жира и стабилизации эмульсии к механическим и термическим воздействиям. Полифосфаты в качестве вспомогательных средств при измельчении продукта улучшают его нарезаемость, органолептические свойства и облегчают переработку даже мороженого мяса.

     Фосфаты оказывают опосредованное влияние на пены. Они нужным образом изменяют поведение белковых мембран, повышая взбитость и стабильность пен. Кроме того, фосфаты способствуют гидратации и набуханию белков, благодаря чему протеины растворяются и диспергируются. Возможное при этом возрастание вязкости положительно влияет на взбивание. 

     5.4. Разрыхлители

     Разрыхлители — это вещества, способные выделять при определённых условиях газ (обычно — диоксид углерода), с помощью которого происходит разрыхление теста и увеличение его объёма. Их добавляют в муку или в тесто. Разрыхлители бывают биохимические (дрожжи) и химические (например, двууглекислый натрий и углекислый аммоний).

     Дрожжи обладают способностью сбраживать часть Сахаров теста с образованием спирта и диоксида углерода. Оптимальная температура жизнедеятельности дрожжей 26...30 °С, при температуре 55 °С дрожжи погибают.

     Химические разрыхлители представляют собой химические соединения, способные разлагаться с выделением газообразных веществ. Они, как правило, используются для производства мучных кондитерских изделий, так как высокое содержание сахара и жира действует угнетающе на дрожжи.

     Следует различать индивидуальные разрыхлители и смесевые пекарские порошки. Индивидуальными разрыхлителями являются химические соединения, образующие при нагревании необходимый для разрыхления теста диоксид углерода: карбонаты и бикарбонаты натрия и калия, углеаммонийные соли. Например, при термическом разложении карбоната и бикарбоната аммония протекают следующие реакции: 

     (Ш₄)₂С0₃ 2Ш₃ + С0₂ + Н₂0 

     МН₄НС0₃ 2Ш₃ + С0₂ + Н₂0 

     Выделяющийся аммиак может придавать неприятный запах готовой выпечке, поэтому углеаммонийные соли обычно используют только при производстве мелкоштучных изделий.

     Пекарские порошки состоят из трёх и более веществ, одно из которых является носителем углекислого газа, другое (одно или несколько) реагирует с первым с выделением газа, третье (разделитель) предотвращает их преждевременное взаимодействие. Под действием влаги и нагревания пекарский порошок в результате химической реакции выделяет необходимый для разрыхления теста и увеличения его удельного объёма углекислый газ, например, в результате реакции между дифосфатом и бикарбонатом натрия (питьевой содой).

     Носителем углекислого газа в пекарских порошках практически всегда является бикарбонат натрия. Для его разложения применяют пищевые органические кислоты, например, винную или адипиновую, глюконодельталактон или кислые соли, например винный камень, кислые орто- или пирофосфаты, а также сульфат алюминия. В пекарских порошках для домашнего хозяйства обычно используют винный камень и кислый дифосфат натрия. В качестве разделителей чаще всего используют крахмалы, муку или соли кальция: карбонат, трикальцийфосфат и сульфат. Мелкозернистый крахмал (рисовый или кукурузный) предпочтительнее крупнозернистого (пшеничный). Иногда пекарские порошки ароматизируют ванилином или этилванилином. 

          5.5. Носители, растворители, разбавители

     Рецептурные компоненты часто необходимо перед использованием разбавлять или растворять: для удобства дозирования малых количеств и равномерного распределения в продукте (ароматизаторы, красители, антиокислители), для защиты от нежелательных воздействий (витамины), для стандартизации свойств (агары) и т. п. Часто возникает также необходимость использования носителей для предотвращения пыления (гранулирование, капсулирование), увлажнения. Пекарские порошки и ферментные препараты требуют присутствия разделителей для предотвращения преждевременного действия.

     Вещества, делающие более легким, безопасным и эффективным процесс внесения рецептурных компонентов в продукт, а также защищающие и стабилизирующие эти компоненты, называются носителями, растворителями или разбавителями (средства для разбавления). Сами носители, растворители и разбавители не выполняют никаких технологических функций в продукте. 

     5.6. Средства для капсулирования

     Средства для капсулирования — это вещества, способные образовывать защитный обволакивающий слой в форме капсул или микрокапсул на поверхности пищевых компонентов, благодаря чему увеличивается срок годности последних. Они защищают жиры, витамины, ферменты, ароматизаторы от атмосферных воздействий (света, УФ-излучения, влаги, окисления, высыхания), предотвращают реакции между отдельными компонентами пищевого продукта, а также позволяют переводить водорастворимые вещества в маслодиспергируемую форму и наоборот. Получение и использование капсул пришло в пищевую промышленность из фармацевтики.

     Капсулированию можно подвергать твёрдые, жидкие и газообразные вещества. Капсулированные жидкости можно перерабатывать как порошки.

     Существует много способов микрокапсулирования: распыление, расплавление, экструзия, коацервация, разделение фаз и полимеризация на поверхности.

     Обычно в качестве средств для капсулирования используют различные крахмалы и желатин. Крахмальные капсулы наполняют порошкообразными веществами. Капсулы получают из чистого пшеничного крахмала или из его смесей с пшеничной или рисовой мукой, либо кукурузным крахмалом.

     Следует различать жёсткие и мягкие желатиновые капсулы. Первые наполняют преимущественно порошкообразными веществами, вторые — жидкостями и эмульсиями (например, эфирными маслами или рыбьим жиром). Для водных растворов желатиновые капсулы непригодны.