Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
УДК 664
© Шленская Т.В., Чичева-Филатова Л.В., Тырсин Ю.А., Баулина Т.В. Пищевые и биологически активные добавки. Часть 2. Учебно-практическое пособие – М., МГУТУ, 2008.
Рекомендовано Институтом информатизации образования РАО.
В учебно-практическом пособии приведена классификация пищевых и биологически активных добавок, а также показана их роль в производстве продуктов питания. Описаны основные группы пищевых добавок и уделено особое внимание вопросам химии, пищевой безопасности и гигиенической регламентации пищевых добавок.
Учебно-практическое пособие предназначено для студентов всех технологических специальностей.
Авторы: д.т.н., проф. Шленская Татьяна Владимировна,
д.т.н., проф. Чичева-Филатова Людмила Валерьевна,
д.т.н., проф. Тырсин Юрий Александрович,
к.б.н., доцент Баулина Тамара Васильевна.
Рецензент: первый проректор по учебной работе, заместитель председателя УМО в области технологии сырья и продуктов животного происхождения, зав. кафедрой «Стандартизация, сертификация и управление качеством пищевых продуктов» МГУПБ д.т.н, профессор Дунченко Нина Ивановна
Редактор: Коновалова Л.Ф.
Московский государственный университет технологий и управления, 2008 109004, Москва, Земляной вал, 73.
СОДЕРЖАНИЕ
1.16. Глазирователи 4
1.17. Влагоудерживающие агенты 7
1.18. Консерванты 7
1.19. Пропелленты 19
1.20. Разрыхлители 19
1.21. Стабилизаторы 21
1.22. Подсластители 23
1.23. Загустители 30
Контрольные вопросы 34
Контрольные вопросы 65
Глава 3. Пищевые добавки и гигиеническая безопасность пищи 66
Контрольные вопросы 72
4.1. Мутагены и антимутагены в продуктах питания 73
Контрольные вопросы 84
Список использованной литературы 84
1.16. Глазирователи (Glazing agent)
Глазирование корпусов конфет является за ключительной технологической операцией в производстве кон фет. Цель этого процесса — защита конфет от высыхания или увлажнения благодаря плотной воздухонепроницаемой оболоч ке, а также придание им хорошего вкуса и привлекательного внешнего вида.
Поверхность конфет покрывают глазурью, приготовляемой на основе шоколада, помады, жира, пектина и сиропа (каидирование). В кондитерской промышленности используется шоко ладная глазурь трех видов: шоколадная, шоколадно-миндальная и молочно-шоколадная.
Жировая глазурь применяется двух видов: жировая и оре ховая. Жировая глазурь готовится из гидрожира или кондитер ского жира, сахарной пудры, какао-порошка, а также жареной молотой сои или какаовеллы. Ореховая глазурь отличается от жировой тем, что вместо сои или какаовеллы добавляется ара хисовый жмых.
Для глазирования используют помаду с содержанием 10% патоки, охлажденную до 35°С и тщательно перемешанную, влажностью 9—10%. Перед глазированием помаду подогревают до 60°С, ароматизируют и подкрашивают. Интересным направ лением является глазирование помадой, приготовленной холод ным способом, так как она отличается большей пластичностью и стойкостью против высыхания по сравнению с помадой, при готовленной горячим способом.
Пектиновая глазурь применяется для глазирования конфет с одной стороны при формовании конфет методом размазки. Карамельной массой обливаются орехи.
Для приготовления шортинингов используют как натуральные жиры и масла, так и гидрогенизированные, переэтерифицированные. Обычно шортининги готовят из жидкого и твердого жира (пластификатор) и добавляют эмульгаторы и препарат - антиокислитель.
Жировые композиции шортинингов готовят целенаправленно с учетом использования для производства определенных видов продуктов (кондитерский, кулинарный, пекарский).
Жиры, используемые в кондитерском производстве. Какао-масло - один из основных компонентов при изготовлении шоколада, корпусов конфет, начинок и один из самых дорогих продуктов питания.
Специфические свойства какао-масла обусловливаются его жирнокислотным и групповым составом триглицеридов. Основные компоненты - это олеопальмитостеарат - 52 % и олеонодистеарат -19%.
Зная жирнокислотный и групповой состав глицеридов, стремятся добрать заменители какао-маслу при приготовлении шоколада. В качестве заменителя используют растительные масла из семян некоторых других тропических растений: сало Борнео, масло Ши. В нашей стране ведутся работы по использованию в качестве заменителей какао-масла переэтерифицированного и частично гидрогенизированного хлопкового масла.
Кокосовое масло получают из мякоти кокосовых орехов методом горячего прессования. При комнатной температуре консис тенция кокосового масла близка к консистенции топленого коровье го масла. Цвет масла белый. Кокосовое масло широко применяется при изготовлении конфет, а также для вафельных начинок.
Кондитерские жиры представляют собой различные смеси жиров, в которые входят пищевые саломасы, растительные масла, животные жиры, эмульгаторы и другие компоненты. В жиры, предназ наченные для длительного хранения, вводят антиокислители.
В зависимости от назначения кондитерские жиры выпускают следующих видов: для печенья, для вафельных и прохладительных начинок, для шоколадных изделий. Для кексов выпускается конди терский жир на основе пальмоядрового масла.
Жидкими компонентами, составляющими жировую основу про дукта, являются: хлопковое, соевое, подсолнечное, рапсовое, кунжутное, оливковое, кукурузное, арахисовое и другие жидкие масла. Наибольшее применение имеют масла с высоким содержанием линоленовой кислоты.
В качестве твердых компонентов используют животные жиры в натуральном виде либо подвергнутые обработке и высокогидрированные растительные масла. К твердым компонентам предъявляют особые требования: высокая температура плавления (44-73 °С), низкое йодное число (1-20) и способность кристаллизоваться в жировой смеси.
Лучшими считаются твердые жировые компоненты с большим содержанием тристеарина, гринальмитина, получаемые путем гидрирования растительных масел, животных жиров и их смесей.
Твердые компоненты вводят в жидкий жир в виде хлопьев или гранул в количестве 5-35 % от массы жирового продукта.
Выбор конкретной пищевой добавки определяется особенностями пищевой системы и технологическими задачами, решение которых может быть достигнуто исключительно введением соответствующей пищевой добавки. Предпочтение отдается той из них, совокупность технологических функций которой обеспечит максимальный техно логический эффект на фоне наименьшего риска ее применения.
Пищевые продукты и максимальные уровни введения в них раз
личных эмульгаторов представлены в табл. 21
Таблица 21.
|
Е-номер |
Пищевая добавка |
Пищевой продукт |
Максимальный уровень в продукте мг/кг |
|
Е 405 |
Пропиленгликольальгинат |
Сыры |
9000 |
|
Жировые эмульсии |
3000 |
||
|
Мороженое фруктовое |
1500 |
||
|
Продукты из фруктов и овощей |
5000 |
||
|
Сахаристые кондитерские изделия |
1500 |
||
|
Жевательная резинка |
5000 |
|
Сдобная выпечка |
2000 |
||
|
Мучные и кондитерские изделия |
3000 |
||
|
Сухие завтраки на зерновой и картофельной основе |
3000 |
||
|
Напитки безалкогольные на ароматизаторах |
300* |
||
|
Пиво, сидр |
100* |
||
|
Ликеры эмульсионные |
10000* |
||
|
Соусы |
8000 |
||
|
Начинки, глазури, декоративные компоненты для сдобной выпечки и десертов |
5000 |
||
|
Е 442 |
Фосфатиды аммониевые |
Какао и шоколад, конфеты на основе какао |
10000 |
|
Е 432 |
Полиоксиэтилен (20) сорбитан монолаурат, Твин-20 |
Жировые эмульсии для хлебобулочных изделий |
10000 |
|
Е 473 |
Эфиры сахарозы и жирных кислот (отдельно или в комбинации) |
Напитки на молочной основе Аналоги сливок Жировые эмульсии для хлебобулочных изделий |
5000 5000 10000 |
|
Е 475 |
Эфиры полиглицеридов и жирных кислот |
Аналоги молока и сливок Жировые эмульсии Сахаристые кондитерские изделия |
10000 5000 2000 |
|
Е 482i |
Стеароилактилат кальция (отдельно или в комбинации) |
Жевательная резинка Рис быстрой варки Сахаристые и кондитерские изделия |
2000 4000 5000 |
|
Е 491 |
Сорбитан моностеарат, СПЭН 60 |
Сдобные хлебобулочные и мучные кондитерские изделия |
10000 |
|
Е 492 |
Сорбитан тристеарат, СПЕН 65 |
Сахаристые кондитерские изделия |
5000 |
|
Е 493 |
Сорбитан монолаурат, СПЕН 20 |
Конфеты на основе какао, шоколад |
10000 (только для Е 492) |
|
Е 496 |
Сорбитан триолеат, СПЕН 85 (отдельно или в комбинации) |
Десерты Вина Жидкие концентраты чая, фруктовых и травяных отваров Соусы эмульгированные Начинки, глазури, компоненты для сдобных хлебобулочных изделий Дрожжи хлебопекарные |
5000* (только для Е491) 5000 (только для Е 493) 5000 5000 Соггласно ТИ |
СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫЖИРНЫХ КИСЛОТ САХАРА И СОРБИТА
Этерификация сахаров (сахарозы, глюкозы) и сорбитов (сорбитангидрида) жирными кислотами дает группу эмульгаторов с широким диапазоном поверхностно-активных свойств. Их можно комбинировать с полиоксиэтиленами (полиэтиленгликолиевыми эфирами), в результате чего получают эмульгаторы с измененными эмульгирующими свойствами. Наиболее известны эмульгаторы этой группы - так называемые спэны и твины.
СПЭНЫ - это сложные эфиры жирных кислот с сорбитами, а ТВИНЫ - это спэн-эмульгаторы, в которых гидроксильные группы полностью или частично замещены группами О - (СН2 - СН2 - О)n - Н, т.е. представляют собой аддукты полиоксиэтиленов со спэнами. Эфиры сахарозы и жирных кислот (Е 473) применяются в произ водстве кондитерских изделий, мороженого и в хлебопечении. Сорбитан моностеарат - СПЭН 60 (Е 491), сорбитан тристеарат (Е492), сорбитан монолаурат - СПЭН 20 (Е 493), сорбитан моноолеат - СПЭН 80 (Е 494), сорбитан триолеат - СПЭН 85 (Е 496), ТВИН 20, ТВИН 40, ТВИН 60, ТВИН 80 (Е 432 - Е 435) применяют при изготовлении жировых эмульсий, шоколада, печенья, конди терских изделий, мороженого из сухого молока, яичного и какао порошков, а также для улучшения растворимости кофе. Предло жено использовать полиоксиэтилены для стабилизации пивной пены, а также для защитных пленок таблетированных пищевых продуктов. Коммерческие названия этих веществ - "Поливакс" и "Карбовакс".
ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ СОЛИ (Е 481-Е 482). В пищевой промышленности в качестве эмульгаторов применяют свободные жирные кислоты - олеиновую, стеариновую, пальмитиновую и их натриевые, калиевые, кальциевые соли в производстве хлебобу лочных и кондитерских изделий в концентрации до 5 г на 1 кг мас сы продуктов.
МОНО- и ДИАЦИЛГЛИЦЕРОЛЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ (Е 471). Их применение в шоколадном производстве позволяет экономить масло какао, в маргариновом - получать низкожировые маргарины с содержанием жировой фазы 40...50%.
Введение этих добавок в рецептуры хлебобулочных и мучных кондитерских изделий замедля ет процессы их черствения, улучшает структуру продукта. Поверхно стная активность эфиров сахарозы в пищевых суспензиях проявляет ся в изменении реологических свойств последних и влиянии на кон систенцию продукта. Введение добавки эфиров сахарозы, например в расплавленную шоколадную массу, приводит к снижению вязкости и структурной прочности массы, облегчает процесс конширования.
1.17. Влагоудерживающие агенты (Humectant)
К этой группе функциональных добавок относятся добавки, удерживающие влагу/воду; а также смачивающие добавки, которые предохраняют пищу от высыхания нейтрализации, влиятния атмосферного воздуха с низкой влажностью. К их числу относятся: пропиленгликоль (Е 1520), полиденстроза A и N (Е 1200), триацетин (Е 1518), дмиактилсульфосукцинат натрия (Е 480), переофосфаты (Е 450), фосфаты натрия (Е 339), глицерин (Е 422), костный фасфат (фосфат кальция) (Е 542), а также сорбит (Е 420).
1.18. Консерванты (Preservative)
Концепция государственной политики области здорового питания населения России предусматривает значительное расширение отечественного производства пищевых продуктов и обеспечение их безопасности.
В этой связи первостепенное значение приобретает проблема максимально го сохранения уже произведённых продовольственного сырья и пищевых продуктов на всех этапах их производства, хранения, транспортировки и реализации, включая домашние условия. По некоторым оценкам. 25% произведённого в мире продовольствия подвержено повреждающему действию только микроскопичес ких (плесневых) грибов. А другие микроорганизмы, например, повсеместно рас пространённые стрептококки и стафилококки, быстро размножающиеся и приводящие к порче многие виды продуктов, прежде всего животного происхожде ния. Итак, задача № 1 — сохранение пищевого продукта, предотвращение его порчи, и в итоге — предотвращение или снижение экономических потерь.
Употребление в пищу продуктов, атакованных микроорганизмами, опасно для здоровья, а в ряде случаев и жизни человека. Во-первых, многие микроорга низмы в процессе своего развития продуцируют токсины, которые накапливают ся в продуктах и. поступая в организм человека, могут вызывать отравления, иногда с летальным исходом. Во-вторых, сами живые микроорганизмы, поступая с пи щей в достаточно больших количествах, могут инициировать инфекционный про цесс. Пищевые токсикоинфекции и микотоксикозы представляют собой очень серьёзную проблему, постоянно находящуюся в центре внимания как органов здравоохранения всех стран, так и многих международных организаций. Итак, задача № 2 — обеспечение безопасности пищевых продуктов путём недопущения или предотвращения развития на них микроорганизмов.
Обе задачи могут быть достаточно надёжно и эффективно решены с помощью рационального и грамотного применения пищевых добавок — консервантов.
Как и все пищевые добавки, консерванты должны удовлетворять определённым стандартам качества. Поэтому большинство современных постановле ний о разрешении к применению того или иного консерванта включают и требо вания к его чистоте. В основном требования ограничивают содержание тяжёлых металлов и специфических примесей, которые могут появиться при синтезе кон серванта.
Эффективность конкретного консерванта неодинакова в отношении плесневых грибов, дрожжей и бактерий, т.е. он не может быть эффективен против всего спектра возможных возбудителей порчи пищевых продуктов. Большинство консервантов, находящих практическое применение, действует в первую оче редь против дрожжей и плесневых грибов. Некоторые консерванты малоэффек тивны против определённых бактерий, так как в области оптимальных для бак терий значений рН (часто это нейтральная среда) они слабо проявляют свое действие. Впрочем, такие бактерии не развиваются в средах с рН. Благоприятным для применения консервантов.
Эффективность консервантов зависит от состава и физико-химических свойств консервируемого пищевого продукта. На неё могут влиять вещества, ко торые изменяют рН или активность воды либо селективно адсорбируют консер ванты, а также природные составляющие продукта, которые сами проявляют ан тимикробное действие. Некоторые из этих факторов усиливают действие кон сервантов, а другие ослабляют. По этим причинам используемая концентрация консерванта в пищевом продукте часто отличается от минимальной действую щей концентрации, определённой in vitro.
Некоторые консерванты могут взаимодействовать с компонентами пищевых продуктов. При этом они частично или полностью теряют свою активность. Ес ли предполагаются реакции такого рода, то для компенсации, как правило, используют более высокие дозы консерванта. Примером может служить диоксид серы, который реагирует с альдегидами и глюкозой. В вине эта реакция нежелательна, потому что ведёт к связыванию важного побочного продукта бро жения — ацстальдегида33. Нитриты тоже могут реагировать с составляющими пи щевых продуктов. В частности, из нитритов и аминов могут образовываться канцерогенные нитрозамины. Более подробные сведения о возможных взаимодействиях с компонентами пищевых продуктов приводятся в главах, посвящённых отдельным консервантам.
Как правило, пищевые консерванты химически стабильны. Поэтому можно не опасаться их разложения в пищевых продуктах в течение допустимых для по следних сроков хранения. Среди неорганических консервантов исключения со ставляют нитриты, сульфиты, перекись водорода и озон, среди органических — пирокарбонаты и антибиотики.
Для некоторых из этих веществ разложение необходимо, так как на нём ос новано их действие. Например, перекись водорода уничтожает микробов посред ством выделяемого кислорода. Для других консервантов, например для диметилпирокарбоната, разложение нежелательно, так как приводит, в конце кон цов, к их исчезновению из продукта.
Некоторые консерванты могут разлагаться микроорганизмами. Это относится прежде всего к органическим соединениям, которые служат некоторым микро организмам источником углерода. Например, метилпарабен разлагается бактериями вида Pseudomonas aeruginosa, а сорбиновая кислота — грибами рода Penicillium и другими. Разложение наблюдается не только в тех слу чаях, когда консервант не действует против данного микроба, но и если имеется значительное несоответствие между концентрацией эффективного консерванта и обсеменённостью субстрата (например, в случае сильно загрязнённого пище вого продукта или при уже начавшейся микробиологической порче). Поэтому нельзя сохранить пищевые продукты с помощью консервантов и возвратить им «свежесть», если порча уже началась. Потребитель пищевых продуктов, которые законсервированы веществами, способными к микробиологическому разложе нию, имеет тем самым гарантию, что для выработки этих продуктов было ис пользовано микробиологически чистое сырьё.
Пищевые продукты нельзя защищать от порчи любыми веществами, прояв ляющими консервирующее действие. При выборе консерванта для конкретного случая необходимо соблюдать определённые требования.
Консервант не лолжен:
— вызывать опасений сточки зрения физиологии;
— порождать токсикологические и экологические проблемы в процессе про изводства, переработки и использования;
— вызывать привыкания;
— реагировать с компонентами пищевого продукта или реагировать только тогда, когда антимикробное действие больше не требуется;
Консервант должен:
— иметь возможно более широкий спектр действия;
— быть достаточно эффективным против микроорганизмов, обычно присутствующих или ожидаемых в (или на) данном пищевом продукте в условиях, имеющихся в данном пишевом продукте (рН. активность воды и т.д.);
— воздействовать на токсинобразуюшие микроорганизмы и, по возможно сти, замедлять образование токсинов в большей степени, чем развитие микроор ганизмов;
— как можно меньше влиять на микробиологические процессы, протекаю щие в некоторых пищевых продуктах (дрожжевое брожение теста, молочнокис лое брожение квашений, созревание сыра);
— по возможности оставаться в пищевом продукте в течение всего срока хранения.
— как можно меньше влиять на органолептические свойства пищевого про дукта (запах, вкус, цвет и текстуру);
— по возможности быть простым в применении;
Список разрешенных к применению консервантов в РФ представлен в таблице.22
Таблица 22
|
Е- номер |
Название консерванта |
Технологичес кая функция |
|
|
основное |
Синонимы, сокращения |
||
|
Е200 |
Сорбиновая кислота |
Сорб |
Эмульгатор, консерват |
|
E201 |
Сорбат натрия |
— Консервант |
Консервант |
|
Е202 |
Сорбат калия |
— |
Консервант |
|
Е203 |
Сорбат кальция |
— |
Консервант |
|
Е209 |
Гептиловый эфир парагидроксибензойной кислоты |
— |
Консервант |
|
E210 |
Бензойная кислота |
Бенз |
Консервант |
|
Е211 |
Бензоат натрия |
— |
Консервант |
|
E2I2 |
Бензоат калия |
— |
Консервант |
|
E2I3 |
Бензоат кальция |
— |
Консервант |
|
Е214 |
Этиловый эфир пара- Гидроксибензойной кислоты |
— |
Консервант |
|
Е 215 |
Натриевая соль этилового эфира пара-гидроксибензойной кислоты |
- |
Консервант |
|
Е 216 |
Пропиловый спирт пара-гидроксибензойной кислоты |
n-Бен |
Консервант |
|
Е 217 |
Натриеевая соль пропилового эфира пара- гидроксибензойной кислоты |
- |
Консервант |
|
Е 218 |
Метиловый эфир пара- гидроксибензойной кислоты |
- |
Консервант |
|
Е 219 |
Натриевая соль метилового эфира пара-гидроксибензойной кислоты |
- |
Консервант |
|
Е 220 |
Серы диоксид |
Серный ангидрид, серный газ, серная кислота |
Консервант, антиокислитель |
|
Е 221 |
Сульфат натрия |
- |
Консервант, антиокислитель |
|
Е 222 |
Гидросульфат натрия |
Бисульфат натрия |
Консервант, антиокислитель |
|
Е 223 |
Пиросульфат натрия |
Метабисульфат натрия |
Консервант, антиокислитель, отбеливаюющщий агент |
|
Е 224 |
Пиросульфат калия |
Метабисульфат калия |
Консервант, антиокислитель |
|
Е 225 |
Сульфат калия |
- |
Консервант, антиокислитель |
|
Е 226 |
Сульфат кальция |
- |
Консервант, антиокислитель |
|
Е 227 |
Гидросульфат кальция |
- |
Консервант, антиокислитель |
|
Е 228 |
Бисульфат калия |
Гидросульфат калия |
Консервант, антиокислитель |
|
Е 230 |
Дифенил |
Бифения |
Консервант, антиоксидант |
|
Е 231 |
Орто -Фенилфенол |
- |
Консервант |
|
Е 232 |
Орто-Фенилфенолят натрия |
- |
Консервант |
|
Е 233 |
Тиабендазол |
- |
Консервант |
|
Е 234 |
Низин |
- |
Консервант |
|
Е 235 |
Пимарицин |
Намицин |
Консервант |
|
Е 236 |
Муравьиная кислота |
- |
Консервант |
|
Е 237 |
Формиат натрия |
- |
Консервант |
|
Е 238 |
Формиат кальция |
- |
Консервант |
|
Е 239 |
Гексаметиилентетрамин |
Уротропин |
Консервант |
|
Е 314 |
Гвяковая смола |
- |
Консервант |
|
Е 242 |
Демитилкарбонат |
- |
Консервант |
|
Е 249 |
Нитрит калия |
- |
Консервант, фиксатор окраски |
|
Е 250 |
Нитрит натрия |
- |
Консервант, фиксатор окраски |
|
Е 251 |
Нитрат натрия |
- |
Консервант, фиксатор окраски |
|
Е 252 |
Нитрат калия |
- |
Консервант, фиксатор окраски |
|
Е 260 |
Уксусная кислота |
- |
Консервант, регулятор кислотности |
|
Е 261 |
Ацетаты калия |
Уксусный калий |
Консервант, регулятор кислотности |
|
Е 261 (i) |
Ацетат калия |
Уксусный калий |
Консервант, регулятор кислотности |
|
Е 261 (ii) |
Диацетат калия |
Уксусный калий |
Консервант, регулятор кислотности |
Не разрешается применять консерванты в некоторых продуктах массового потребления: молоко, сливочное масло, мука, хлеб (кроме фасованного), и продуктах для детского питания, а также в изделиях маркированных как «натуральные», «свежие». Остановимся подробнее на некоторых консервантах.
БОРНАЯ КИСЛОТА И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫЕ Борная кислота (Н3ВО3) и бораты (тетраборнокислый натрий, бура) длительное время довольно широко применялись для консервирования рыбы и ракообразных, зернистой осетровой и лососевой икры (в дозировке 3 000 мг на 1 кг), меланжа для кондитерского производства (1500 мг на 1 кг продукта).
Токсикологические исследования позже показали, что борная кислота при потреблении с пищей накапливается в организме. Полагают, что одним из центров кумуляции может быть нервная система. В высоких концентрациях ионы бората понижают потребление кислорода, образование аммиака и синтез глютамина в моз говой ткани
Поэтому длительное потребление продуктов, законсервированных борной кислотой, может вызвать хроническое отравление, сопровождающееся значительной потерей массы.
Эксперты ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам считают, что бор ная кислота и бораты не пригодны к использованию в качестве пищевой добавки, поскольку обладают кумулятивным действием.
В России борная кислота и бораты применяются ограниченно. ЛДМ этих соединений сравнительно высокая.
ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА (Н2О2) обладает бактерицидными свойствами, в особенности при кислой реакции субстрата. В про цессе хранения перекись водорода разлагается с образованием воды и свободного атомарного кислорода, который угнетающе действует на бактерии, но не препятствует развитию плесеней. В ряде стран перекись водорода используется при консервирова нии молока, предназначенного для изготовления сыров. В России перекись водорода разрешена для отбеливания боенской крови и
приготовления кореньев полуфабрикатов. В готовой продукции остатков перекиси водорода не должно быть. Поэтому при отбеливании боенской крови совместно с перекисью водорода применяется каталаза для удаления остатков перекиси водорода. Однако, использовать перекись водорода в качестве консерванта для молока можно только в тех случаях, когда другие способы консервирования не дают желаемых результатов, например в тропических странах.
Комитет экспертов ФАО/ВОЗ неоднократно оценивал этот антисептик. На основе результатов проведенных исследований рекомендовано использовать перекись водорода только совместно с веществами, удаляющими остатки перекиси водорода.
ДВУОКИСЬ СЕРЫ И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫЕ. В качестве консер вантов и для предотвращения побурения пищевых продуктов ис пользуют сернистый ангидрид S02 (E 220), сульфит натрия Na2SO3 (Е 221), бисульфит натрия NaHSO3 (E 222) и метабисульфит на трия Na2S2O5(E 223).
Сернистый ангидрид (двуокись серы) - это бесцветный, неприятно пахнущий газ, хорошо растворимый в воде. Характерной осо бенностью этого соединения является то, что в водном растворе он окисляется кислородом воздуха и действует как восстанови тель. Подавляет главным образом рост плесневых грибов, дрож жей и аэробных бактерий. В кислой среде этот эффект усиливает ся. В меньшей степени соединения серы оказывают влияние на анаэробную флору. Сернистый ангидрид относительно легко улетучивается из продукта при его нагревании или длительном кон такте с воздухом. Благодаря этим свойствам сернистый ангидрид довольно широко применяется в качестве консерванта в консерв ной, винодельческой, кондитерской и рыбоперерабатывающей промышленности. Вместе с тем сернистый ангидрид обладает способностью разрушать тиамин и биотин, способствует окислительному распаду токоферола (витамина Е). В связи с этим соеди нения серы нецелесообразно использовать для консервирования продуктов питания, являющихся источником этих витаминов.
Максимально допустимый уровень (мг/кг, мг/л) содержания сернистых соединений в некоторых пищевых продуктах: блюда из мяса, колбасы - 450; блюда из морепродуктов - 10... 100; перловая крупа - 30; картофель хрустящий - 50; крахмал картофельный - 100; сухофрукты (в зависимости от вида) - 500...2000; сахар - 15; соки фруктовые - 50; напитки безалкогольные, мед - 200; горчица - 250.
Сульфит натрия оказывает сильное бактерицидное влияние на Staphylococcus aureus и Bacillus subtilis, что определяет области
его применения. Кроме того, сульфиты являются сильными ингибиторами дегидрогеназ. В организме сульфиты превращаются в сульфаты, поэтому к ним предъявляются те же гигиенические требования, что и к сернистому ангидриду.
В России сернистый ангидрид и сульфиты (в пересчете на него) применяются для консервирования и стабилизации многих про дуктов питания. Допустимый предел содержания этих соединений в продуктах разный и зависит от того, подлежит ли продукт термической обработке перед его употреблением или нет, как часто он используется в качестве пищевого продукта, применяется ли он самостоятельно или как полуфабрикат.
Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил безусловно допустимую суточную дозу сернистых соединений (в пересчете на двуокись серы) - до 0,35 мг и ус ловно допустимую-0,35...1,5мг на 1 кг массы тела
БЕНЗОЙНАЯ КИСЛОТА (Е 210) и ЕЕ СОЛИ (Е 211,
Е 212,Е 213). Бензойная кислота представляет собой бесцветное крис таллическое вещество со слабым специфическим запахом, труд норастворимое в воде и довольно легко растворимое в этиловом спирте и растительных маслах. Консервирующее действие бензой ной кислоты основано на ингибировании ею каталазы и пероксидазы, в результате чего в клетках накапливается перекись водо рода. Она способствует подавлению активности окислительно-восстановительных ферментов. В небольших концентрациях бен зойная кислота тормозит развитие аэробных микроорганизмов, в высоких - плесневых грибов и дрожжей. Присутствие белков ос лабляет активность бензойной кислоты, а присутствие фосфатов и хлоридов - усиливает.
Бензойная кислота наиболее эффективна в кислой среде, в то время как в нейтральных и щелочных растворах ее действие почти не ощущается. Поэтому недостаточно кислые продукты нельзя консервировать с применением этих консервантов. В сочетании с сер нистым ангидридом антимикробное действие бензойной кислоты усиливается.
С целью улучшения введения бензойной кислоты в жидкие пищевые продукты используют натриевые и калиевые соли бензойной кислоты - бензоат натрия и бензоат калия.
Бензоат натрия (Е 211) представляет собой почти бесцветное кристаллическое вещество с очень слабым запахом, хорошо растворяющееся в воде, имеющее более низкий консервирующий
эффект. Однако из-за лучшей растворимости в воде бензоат натрия применяют чаще, чем бензойную кислоту. При использова нии бензоата натрия необходимо, чтобы рН консервируемого про дукта был ниже 4,5; при этом условии бензоат натрия превращается в свободную кислоту.
Безусловно допустимая доза бензойной кислоты для человека составляет до 5 мг/кг массы тела человека и условно допустимая доза 5... 10мг/кг массы.
Метиловый, этиловый и пропиловый эфиры n -оксибензойной кислоты (Е 214...Е 219) обладают более сильным бактерицидным действием, чем сама кислота. Эти соединения входят в состав растительных алкалоидов и пигментов.
Установлено, что бактерицидное действие эфиров n-оксибензойной кислоты в 2...3 раза сильнее действия свободной бензой ной кислоты, а токсичность их для человека в 3…4 раза ниже, чем бензойной кислоты. Эфиры n-оксибензойной кислоты пригодны для консервирования нейтральных пищевых продуктов. Это свя зано с тем, что эфиры не диссоциируют и их антимикробная ак тивность остается относительно независимой от значения рН. Тор можение роста микроорганизмов, главным образом стафилокок ков и плесневых грибов, происходит путем воздействия эфиров n-оксибензойной кислоты на клеточные мембраны. ЛД50 для этих соединений - 3...6 г/кг массы тела, допустимое суточное потреб ление для человека - 10 мг/кг массы тела. Однако следует отме тить, что эфиры n-оксибензойной кислоты - выраженные спазмо литики и изменяют вкусовые качества продуктов.
МУРАВЬИНАЯ КИСЛОТА (НСООН) и ЕЕ ПРОИЗВОДНЫЕ (Е 236). Из всех жирных кислот лучшими антимикробными свой ствами обладает муравьиная кислота. Она применяется в консер вной промышленности многих стран.
Муравьиная кислота при комнатной температуре представля ет собой бесцветную жидкость с сильным раздражающим запа хом. Бактерицидное действие муравьиной кислоты более выраже но в отношении дрожжей и плесеней. При концентрации муравьи ной кислоты 0,2 % дрожжи гибнут через 24ч, а при концентрации 1 % - через 30 мин. В применяемых концентрациях она не изменяет вкусовых свойств консервированного продукта. Благодаря своей летучести легко удаляется при нагревании. Однако муравьиную кислоту можно применять для тех пищевых изделий, в которых не должен происходить процесс желирования, так как она способствует выпадению пектиновых веществ в осадок.
Результаты токсикологических исследований показали, что
муравьиная кислота медленно окисляется в организме человека и поэтому плохо выводится. Она отличается способностью ингибировать различные тканевые ферменты, в связи с чем возможно нарушение функций печени и почек.
Антимикробное действие солей муравьиной кислоты -формиатов - зависит в значительной степени от величины рН.
Согласно рекомендациям комитета экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам, допустимое суточное потребление для муравьиной кислоты и ее солей не должно превышать 0,5 мг/кг массы тела.
ПРОПИОНОВАЯ КИСЛОТА (СН3СН2СООН) и ЕЕ СОЛИ (Е 280). Пропионовая кислота относится к группе органических кис лот, которые в живых организмах метаболизируются: пропионовая кислота - до пировиноградной кислоты. Соли пропионовой кислоты обнаруживаются в забродивших продуктах питания. Бактерицидное действие пропионовой кислоты, также как и других низкомолекулярных органических кислот, зависит от величины рН сре ды. Кислота блокирует обмен веществ микроорганизмов. Ее применяют в концентрации 0,1 ...6,0 %. Выраженного отрицательного действия в указанных дозах на человеческий организм пропионовая кислота не оказывает.
Для предотвращения плесневения пищевых продуктов часто используют не саму пропионовую кислоту, а ее натриевые, калиевые и кальциевые соли, которые легко растворяются в воде, а так же в смеси пропионовой кислоты с одной из солей.
Пропионовая кислота в качестве консерванта применяется не во всех странах. В США ее добавляют в хлебные и кондитерские изделия, в ряде европейских стран - к муке для предупреждения плесневения. Комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам, учитывая резкий неприятный запах пропионовой кислоты, не считает нужным устанавливать для этого соединения величину допу стимого суточного потребления.
СОРБИНОВАЯ КИСЛОТА (СН3СН=СНСН=СООН) (Е200) и ЕЕ СОЛИ (Е 201, Е 202). Сорбиновая кислота представляет собой бесцветное кристаллическое вещество со слабым специфическим запахом, трудно растворимое в воде, но лучше растворяющееся в этаноле и хлороформе.
В качестве консервантов используют также калиевые, натриевые и кальциевые соли сорбиновой кислоты. Сорбаты хорошо растворяются в воде и незначительно в органических растворителях. Антимикробные свойства сорбиновой кислоты в меньшей сте пени зависят от значения рН среды, чем у бензойной кислоты. Так, например при рН 5 сорбиновая кислота в 2…5 раз более эффек тивна в отношении тест - микроорганизмов, чем бензойная или про пионовая кислота. Добавление кислот и поваренной соли усиливает фунгистатическое действие сорбиновой кислоты. Применя ется сорбиновая кислота в концентрациях 0,1 %. Сорбиновая кис лота не изменяет органолептических свойств пищевых продуктов, не обладает токсичностью и не обнаруживает канцерогенных свойств.
Применяется во многих странах и в России для консервирования и предотвращения плесневения безалкогольных напитков, плодово-ягодных соков, хлебобулочных и кондитерских изделий, а также зернистой икры, сыров, полукопченых колбас и при про изводстве сгущенного молока для исключения его потемнения. Сорбиновая кислота применяется также для обработки упаковоч ных материалов для пищевых продуктов.
Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил, что, из-за способности сорбиновой кислоты уг нетать некоторые ферментативные системы в организме, безусловно, допустимой дозой для человека является до 12,5 мг/кг мас сы, а условно допустимой 12,5...25 мг на 1 кг массы тела.
ГЕКСАМЕТИЛЕНТЕТРАМИН, или УРОТРОПИН (Е 239) пред ставляет собой белое кристаллическое вещество, лишенное за паха. Легко растворим в воде. Бактерицидное действие гексаметилентетрамина обусловлено образованием формальдегида в кис лой среде - сильно дезинфицирующего вещества.
В нашей стране гексаметилентетрамин разрешен для консервирования икры лососевых рыб (1 000 мг/кг продукта), за рубе жом - колбасных оболочек и холодных маринадов для рыбной про дукции. Поданным ВОЗ допустимое суточное потребление гексаметилентетрамина не должно превышать 0,15 мг/кг массы тела.
ДИФЕНИЛ и О-ФЕНИЛФЕНОЛ (Е 231, Е 232) применяют для обработки цитрусовых. Они противодействуют развитию плесени и других грибов. Наиболее широкое применение находит дифенил. Его используют для пропитки упаковочных материалов для цитрусовых и других фруктов, для поверхностной обработки неко торых плодов путем кратковременного погружении их в 0,5...2,0 % раствор дифенила. В нашей стране эти консерванты не применя ются, но реализация импортируемых цитрусовых плодов разре шена.
Экспертный комитет ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам опреде лил ПСП для дифенила - 0,05 и для о-фенилфенола - 0,2 мг/кг мас сы тела.
В разных странах установлен неодинаковый уровень допустимых остатков дифенила в цитрусовых. Так, в США он составляет 110 мг/кг продукта, в Германии - 70 мг/кг. В Чехии и Словакии раз решена переработка кожуры цитрусовых при содержании дифе нила не более 20 мг/кг. Имеются сведения в том, что концентра ция этого соединения уменьшается при смывании его водой, значительная часть дифенила разрушается при термической обработке. В некоторых странах службы здравоохранения ограничивают ся предупреждением населения о необходимости тщательного мы тья цитрусовых плодов и вымачивания корочек, если они исполь зуются в питании.
НАФТОХИНОНЫ являются перспективными для использования в качестве консервантов. Следует выделить два представителя нафтохинонов - ЮГЛОН или, 5-окси-1,4-нафтохинон и ПЛЮМБАГИН, 2-метил-5-окси-1,4-нафтохинон, или 2-метилюг-лон. Эти ве щества в сравнительно низких концентрациях обеспечивают по давление роста дрожжей - основной группы микроорганизмов, вызывающих порчу напитков. Нафтохиноны почти не изменяют органолептические свойства напитков, лишь несколько концентри руют их цвет.
Стабилизирующее действие юглон оказывает в концентрации 0,5 мг/л, а плюмбагин - 1 мг/л. Установлено, что такие концентрации обеспечивают стократный порог безопасности.
Молоко, мед, зерновые, лук, чеснок, фрукты и пряности, содержат ес тественные компоненты с антибиотическим действием. Эти веще ства могут быть выделены, очищены и применены для консерви рования пищевых продуктов.
Введение антибиотиков сельскохозяйственным животным может привести к загрязнению пищевых продуктов животного происхож дения. Контроль за остатками антибиотиков имеет большое гигие ническое значение. При употреблении продуктов питания, содержа щих антибиотики, изменяется кишечная микрофлора, что приводит к нарушению синтеза витаминов и размножению патогенных микро бов в кишечнике и возникновению аллергических заболеваний.
Основными антибиотиками, применяемыми в пищевой промышленности, являются следующие.
АЛЛИЛИЗОТИОЦИАНАТ (аллилгорчичное эфирное масло). Для предохранения вин и соков от помутнения биологического ха рактера издавна применяли горчичный порошок в концентрации 0,4...0,5 г/л. В качестве активного начала порошок содержит при мерно 1 % аллилгорчичного эфирного масла, которое в чистом виде применяется для консервирования в концентрации 0,001 ...0,0015%. Используют также парафиновые таблетки, содер жащие растворенный аллилизотиоцианат, для образования защит ных пленок на поверхности вина в больших танках, парафиновые поплавки-диски, импрегнированные аллилизотиоцианатом в со судах, предназначенных для хранения вин.
НИЗИН (Е 234). Способность молочнокислых бактерий задерживать развитие многих микроорганизмов была отмечена еще в 1928 г., но только через 20 лет было выделено вещество, обладающее активностью в отношении целого спектра бактерий, получившее название низин.
Низин является продуктом жизнедеятельности группы молочнокислых
стрептококков, естественным местом обитания которых является молоко, а также сыр, кисломолочные напитки, творог, простокваша и др. при рН 6,8. После подкисления до рН 4,2 значительная часть низина переходит в культуральную жидкость. Низин по сравнению с другими антибиотиками не обладает широким спектром действия. Он подавляет развитие стафилококков, стрептококков, сарцин, бацилл и клостридий. Использование низина позволяет уменьшить интенсивность тепловой обработки и сохранить пищевую ценность молока. Применение низина при выработке твердых и полутвердых сыров способствует уменьшению их вспучивания, вызываемого маслянокислыми бактериями. Научная комиссия по пищевым добавкам Европейского Сообщества (SCF) установила для низина ДПС-0…0,13 мг на 1 кг массы тела.
БИОМИЦИН, или ХЛОРТЕТРАЦИКЛИН, оказывает широкое антибактериальное действие, но превращается в безвредный для организма человека изомер изохлортетрациклин, проявляющий бактериостатическое действие. При обычной кулинарной обработке изохлортетрациклин, проявляющий бактериостатическое действие. При обычной кулинарной обработке изохлортетрациклин почти полностью инактивируется.
В настоящее время применение биомицинового льда, содержащего 5 г биомицина на 1 т льда, допущено в условиях тралового лова в ограниченном районе и для хранения рыбы только тресковых пород. Применяют его также против бактериальной порчи говяжьего мяса в сочетании с другим антибиотиком-нистатином, тормозящим развитие на мясе дрожжей и плесеней. Токсикологические исследования показали безвредность такого мяса. Наличие в мясе остаточных количеств изохлортетрациклина после кулинарной обработки, а также в мясных бульонах не допускается.
ПИМАРИЦИН (Е 235), или НАТАМИЦИН. Наряду с низином в молочной промышленности за рубежом находит применение другой антибиотик-пимарицин. Пимарицин представляет собой бесцветные кристаллы, трудно растворяющиеся в воде (0.01%) и метаноле (0.2%) и не растворяющиеся в высших спиртах, эфире и диоксане. Пирамицин активен против большого числа микрогрибов и дрожжей. В основном пимарицин применяют для предупреждения плесневения сыров во время их созревания, на его основе выпускается препарат «Дельвоцид», который применяют в производстве сыра в виде 0,3…0,5%-ного водного раствора.
НИСТАТИН - антибиотик, действие которого направлено преимущественно против дрожжей и плесеней. Нистатин применяется в комбинации с биомицином для сохранения мяса. Применяют его концентрации 200 мг/л. Присутствие нистатина в мясе и мясных бульонах после кулинарной обработки не допускается.
Глава 1.19. Пропелленты (Propellant).
По строгому определению – это газы, выталкивающие продукт из контейнера. Химические свойства пропелентов позволяют применять некоторые из них в качестве экстрагирующих агентов, поэтому они относятся к вспомогательным материалам.
В пищевой промышленности растворяют при экстрагировании жиров и масел, обезжиривании рыбы и других продуктов, декофинизации кофе и чая. Растворители выбирают в зависимости от их способности селективно растворять определенные пищевые компоненты. Помимо технологических, основными гигиеническими требованиями при выборе растворителей являются отсутствие токсичности их остаточных количеств и веществ, образуемых в результате реакции между растворителем и пищевыми ингридиентами.
Перечень разрешенных растворителей, пропеллентов, газовых сред, применяемых при упаковке, приведен в таблице.
Таблица. 23
Пропелленты, разрешенные к применению в Российской Федерации.
|
Е-номер |
Пищевая добавка |
Смежные технологические функции |
Е 940 Дихлордифторметан Пропеллент, хладагент.
(хладон-12)
Е 941 Азот Газовая среда для упаковки и хра-
нения, хладагент.
Е 943а Бутан Прпеллент.
Е 943в Изобутан. То же
Е 944 Пропан
Е 945 Хлорпентафторетан
Е 946 Октафторциклобутан
1.20. Разрыхлители (Raising agent).
К разрыхлителям теста относят дрожжи хлебопекарные, представляющие собой биомассу живых дрожжевых клеток, способных сбраживать сахаросодержащие среды. Вырабатывают дрожжи прессованные, сухие и дрожжевое молоко.
В кондитерском и хлебопекарном производстве применяют также химические разрыхлители.
При выработке хлебопекарных дрожжей используют дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae, способные сбраживать глюкозу, галактзу, сахарозу, рафинозу (на 1/3) и мальтозу. Клетки этих дрожжей и меют круглую или овальную форму. Они размножаются путем почкования или спорообразования. Величина дрожжевых клеток от 6 до 12 мкм.
Применяемые в дрожжевой промышленности расы дрожжей характеризуются способностью быстро размножаться в мелассной среде и давать высокий выход биомассы, стойкостью при хранении в пересованном виде и при высушивании, высокой способностью к сбраживанию сахаров (глюкозы, сахарозы и мальтозы ) теста.
Сохранность дрожжей в значительной степени зависит от их влажности, консистенции, стойкости, микробиологической обсемененности, особенно обсемененности гнилостным, уксоснокислым, молочнокислым, маслянокислыми бактериями.
Протеолиз дрожжей при хранении ускоряется при плохой промывке их водой, когда в межклеточном пространстве остаются продукты метаболизма.
Деятельность ферментов и активность посторонней микрофлоры в большой степени зависят то температуры хранения.
В процессе хранения ферментативная активность дрожжей снижается, протекают процессы автолиза, ухудшается подьемная сила. При хранении сушеных дрожжей в сухом помещении при температуре до 15 С допускается ухудшение их подъемной силы на 5% ежемесячно.
Дрожжевое молоко являнтся полуфабрикатом дрожжевого производства. Оно представляет собой водную суспензию дрожжей с оседающим на дно слоем дрожжевых клеток при отстаивании. Концентрация дрожжей в 1 л суспензии в пересчете на дрожжи влажностью 75% не менее 450 г. Его получают на стадии сепарирования и промывки товарных дрожжей. Из сепараторной станции оно поступает в сборники, снабженные мешалками и охлаждающими устройствами. В этих сборниках дрожжевое молоко храниться при температуре 4-5 С. Дрожжевые клетки в этом продукте более активны, так они не подвергались охлаждению и анабиозу.
Его используют на хлебозаводах взамен пресованных дрожжей.
Использование дрожжевого молока взамен пресованных дрожжей позволяет достичь экономии в результате сокращения процессов обезвоживания, формовки и упаковки дрожжей на дрожжезаводе, распаковки и растворения их на хлебозаводах. Экономится также оберточная бумага, тара, улучшаются санитарн-гигиенические условия.
Сушенные дрожжи получают высушиванием измельчонных прессованных дрожжей. Они предназначены для использования в отдельных и труднодоступных районах, экспедициях.
Сушеные дрожжи транспортабельны, хорошо сохраняют свои свойства при хранении. Эти дрожжи могут храниться от 5 до 12 мес. Однако по сравнению с прессованными дрожжами они обладают балее низкой ферментативной активностью вследствие биохимических изменений дрожжевой клетки при высушивании.
ХИМИЧЕСКИЕ РАЗРЫХЛИТЕЛИ.
Химические разрыхлители применяют в кондитерском, иногда вхлебопекарном производстве при выработке изделий с высоким содержанием сахара и жира. Применение в этих условиях хлебопекарных дрожжей не представляется возможным,так как высокое осмотическое давление в среде с сахаром приводит к их плазмолизу.
В качестве химических разрыхлителей используют гидрокарбонат натрия NaHCO3, карбонат аммония (NH4)2CO3 или их смесь в соотношении 88:12.
Гидрокарбонат натрия (сода пищевая). Кристаллический порошок снежно-белого цвета, без запаха, с солоноватым слабощелочным вкусом, растворимым в воде. Растворимость его зависит от температуры воды. В 100 г воды растворяется при 0 С 6,9 г; 15-8,9; 30-11,1; 50-14,5; 60 С-14,09 г соды.
В составе препарата должно содержаться не менее 98,5% гидрокарбоната натрия и не более 1% влаги. Солей аммония, тяжелых металлов, мышьяка в нем не должно быть.
Карбонат аммония. Белый мелкозернистый порошок с сильно выраженным запахом аммиака.
Содержание аммиака (NH3)- 28-35%, нелетучих веществ – не более 0,001%. При соотношении препарата и воды 1:5 он полностью растворим.
При использовании химических разрыхлителей тесто разрыхляется газами, образующимися при их разложении.
В производстве кондитерских изделий применяют совместно два вещества: карбонат аммония и гидрокарбонат натрия.
В рецептуре кондитерских изделий предусматривается дозировка гидрокарбоната натрия 5-7 кг/т и карбоната аммония 0.6-1 кг/т изделий.
1.21. Стабилизаторы (Stabilizer).
Принцип действия стабилизаторов такой же, как и эмульгаторов. Цель их применения – стабилизация уже существующих гомогенных систем или же улучшение степени гомогенизации смесей. Их поверхностная активность обычно меньше активности эмульгаторов.
ЛЕЦИТИН (Е 322) входит в группу фосфолипидов, содержащихся в растительных маслах. Лецитины получают в основном из растительных масел подсолнечного, соевого, рапсового и применяют в пищевой промышленности преимущественно как эмульгаторы. Хорошие эмульгирующие свойства их- это следствие комбинации липофильных и гидрофильных групп в молекулах.
Фосфолипиды синтезируются в организме животных и человека. Установлено, что введение лецитина в рацион питания чиловека в течение длительного времени не сопроваждается какими – либо неблагоприятными последствиями . Комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установленно, что безусловно допустимой дозой для человека является до 50 мг (в дополнение к ежедневному приему при обычном рационе) и условно допустимой 50…100 мг на 1 кг массы тела. Принято считать, что средний пищевой рацион взрослого человека содержит 1…5г лецитина.
Лецитин применяется при производстве хлеба, мужчины кондитерских изделий, конфет, шоколада, напитков, мороженного, сухого молока.
ЭКСТРАКТ МЫЛЬНОГО КОРНЯ – это классический стабилизатор пены.
Однако в мыльном корне содержатся сапонины, обладающие таксическими свойствами, в связи с чем в нашей стране его использование в пищевой промышленности, в частности в кондитерской и при производстве безалкогольных напитков, не разрешается.
Исключением является только производство халвы, при обработке измельчонных масличных семян и карамельной массы для которой допускается использовать этот экстракт.
ФОСФАТЫ (Е 450-Е 452). В производстве пищевых продуктов используют как нейтральные, так и кислотные моно-, ди-, три- и высшие полифосфаты.
Наиболие широко применяют фосфаты в качестве стабилизаторов влагоудерживающей способности колбасного фарша, мяса, рыбы и беспозвоночных.
АЛЬГИНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ СОЛИ (Е 400, Е 401, Е 402, Е 403, Е 404) – загустители, стабилизаторы истуднеобразующие вещества, получаемые из бурых водорослей. Они представляют собой полисахариды, состоящие из остатков D- маннуроновой и L- гулуроновой кислот. Альгиновые кислоты в воде не растворимы, но связывают ее. При нейтрализации карбоксильных групп альгиновой кислоты образуются альгинаты, которые растворимы в горячей и холодной воде.
Альгинатные гели устойчивы к действию как низких, так и высоких температур, что выгодно отличает их гелий, агар-агара, желатина, каррагинана. Они совместимы с белками и полисахаридами, несовместимы с водорастворимыми спиртами, кетонами, арабик-клейковиной. При добавлении молочной кислоты в гели альгиновой кислоты значительно увеличивается по отношению к хелатам. В гелии альгината натрия из молочных продуктов можно добавлять различные пищевые добавки, при этом повышается стойкость вкуса, запаха, цвета. Такие смеси легко поддаются термической обработке в условиях высокого давления, не теряют свойств при хранении.
Реологические свойства альгинатного геля можно изменить в желаемом направлении путем «сшивания» структуры полисахарида, например, с помощью ферментов.
Альгинаты не усваивают организмом человека, но способствуют выводу тяжелых металлов и некоторых других веществ.
Альгиновые кислоты и альгинаты используют в пищевой промышленности при производстве мармелада, фруктового желе, конфет в качестве студнеобразователя; в производстве мороженного для регулирования процесса кристаллизации, создания равномерной структуры и замедления таяния; в соусах, заливках для получения гладкой, приятной на вкус, нерасслаивающей на фракции эмульсии; в сбитых кремах для предотвращения выделения воды при замораживании; в производстве пива для контроля пенообразования в заданных пределах.
ПИРОФОСФАТ НАТРИЯ КИСЛЫЙ ДВУЗАМЕЩЕННЫЙ – в пищевой промышленности пирофосфат натрия кислый двузамещенный используется как стабилизирующее вещество. Для стабилизации картофельной крупки используется смесь пирофосфата натрия кислого двузамещенного с молочнокислым и хлористым кальцием.
Двузамещенный кислый пирофосфат натрия используют также в колбасном производстве для улучшения консистенции колбас-добавление фосфатов позволяет получить более сочную и эластичную колбасу.
ХЛОРИСТЫЙ КАЛЬЦИЙ – пищевая добавка, применяемая в пищевой промышленности в качестве стабилизатора, пластификатора.
Многие применяемые в качестве эмульгаторов и стабилизаторов вещества являются пищевыми компонентами или получены из растений, употребляемых в пищу, в связи, с чем они относительно безвредны для человека.
1.22. Подсластители (Sweetener).
В последние годы при решении вопросов рационального питания все большее значение приобретает проблема производства низкокалорийных продуктов для диабетиков. В этой связи важной задачей является поиск эффективных заменителей сахарозы, потребление которой сверх нормы может вызвать атеросклероз, диабет, ожирение и ряд других нежелательных явлений. Однако пока не найдено такое подслащивающее вещество, которое отвечало бы необходимым требованиям: отличалось низкой калорийностью, но высокой степенью сладости, было хорошо растворимо, не обладало токсичностью и не вызывало кариеса. Таким образом, вопросы потребления подслащивающих веществ интересуют потребителей, медиков и производителей с точки зрения токсичности, технологичности и питательной ценности.
В настоящее время в специальной литературе описано большое число подслащивающих веществ, однако, практическое применение нашли лишь немногие.
Подслащивающие вещества, которые представляют интерес с практической точки зрения, можно разделить на две большие группы: природные и синтетические.
К первой группе относятся моно - и олигосахариды, продукты гидролиза крахмала, сахарные спирты и подслащивающие вещества, не относятся к сахаридам.
Выяснения структуры некоторых природных подслащивающих веществ позволило разработать методы получения их путем синтеза, а не выделения из природного сырья. При этом сглаживается различие между понятиями «синтетическое» и «природное» вещество. Такие подслащивающие вещества нельзя однозначно отнести ни к первой, ни ко второй группе.
К природным подслащивающим веществам относят моно- и олигосахариды, продукты гидролиза крахмала, полиолы и подслащивающие вещества, не относятся к сахаридам.
ГЛЮКОЗА, ДЕКСТРОЗА, или виноградный сахар относится к группе моносахаридов. Как пищевая добавка глюкоза применяется для подслащивания безалкогольных и прохладительных напитков, некоторых видов кондитерских изделий, жевательной резинки. Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам уровень допустимого суточного потребления глюкозы не установлен и спецификации не определены.
ФРУКТОЗА, ЛЕВУЛЕЗА, или фруктовый сахар в свободном состоянии содержится в зеленых частях растений, нектаре цветов, семенах, меде. Фруктоза является подслащивающим веществом для напитков и кондитерских изделий. Организмом фруктоза усваивается быстро, превращаясь в печени в гликоген. Приготовленные из нее сиропы не кристаллизуются. Она очень гигроскопична и является эффективным средством для поддержания требуемой влажности продуктов. Важным свойством фруктозы является способность усиливать вкус и аромат продуктов. Считают, что фруктоза может быть использована для производства диабетических продуктов в количестве 0,5…1,0 г на 1 кг массы тела человека.
ЛАКТОЗА, МОЛОЧНЫЙ САХАР входит в состав молока всех млекопитающих. Степень ее сладости по сравнению с сахарозой составляет 0,16. Растворимость лактозы в воде при температуре 20 С невысокая - примерно 20%. Из растворов повышенной концентрации выделяют кристаллы гидрата и альфа – лактозы. Используется лактоза в детском питании и для производства специальных кондитерских изделий.
СОРБИТ (Е 420) относиться к группе многоатомных спиртов – полиолов. Сладость сорбита составляет 0,6 от сладости сахарозы. По сравнению с глюкозой и фруктозой сорбит медленнее всасывается организмом человека, но усваивается практически полностью. В организме сорбит вначале окисляется до фруктозы. Установлено, что употребление сорбита способствует экономии в организме таких витаминов, как тиамин, пиридоксин и биотин. Сорбит используется в диетических плодоовощных консервах, кондитерских изделиях и безалкогольных напитках.
КСИЛИТ (Е 967) – пятиатомный спирт, представляет собой кристаллическое вещество белого цвета. Он быстро усваивается и не оказывает на процентное содержание сахара в крови. Однако, при приеме ксилита возможен кратковременный подъем содержания сахара в крови, быстро сменяющей падением до нормального уровня. При приеме ксилита в больших количествах – до 50 г в сутки более может наблюдаться расстройство кишечника, в связи, с чем в этих дозах ксилит может рассматриваться и как послабляющее средство.
Степень сладости ксилита по сравнению с сахарозой 0,85…1,2. Поэтому ксилит используется при производстве кондитерских изделий для больных сахарным диабетом и ожирением. Содержание ксилита в пищевых продуктах не нормируется, а его добавление в соответствии с рецептурами.
Применяют ксилит также в производстве диетических плодоовощных консервов, хлебобулочных изделий, безалкогольных газированных напитков. В Финляндии, где организованно производство ксилита из березовой коры, на основании длительных клинических исследований установлено, что ксилит оказывал положительное влияние на состояние зубов, что обусловило его широкое применение в качестве подслащивающего вещества в жевательной резинке. Достоинством ксилита является и то, что он не ассимилируется большинством видов микроорганизмов. Поэтому продукты с ксилитом не подвергаются микробиологическому разложению.
МАННИТ (Е 421) –подсластитель, представляющий собой бесцветное соединение, хорошо растворимое в воде. Степень сладости маннита по сравнению с сахарозой составляет 0,4. Применение маннита в качестве пищевой добавки разрешено органами здравоохранения всех стран.
МИРАКУЛИН. В 60-х годах нашего столетия возрос интерес к подслащивающим веществам, представляющим собой природные белки. Это было обусловлено тем, что возникла необходимость в подслащивающих веществах высокой сладости и не обладающих питательной ценностью.
…Миракулин представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 42 000…45 000. В белковой части он содержит 373 аминокислоты. Однако, из-за предполагаемой хронической токсичности миракулин запрещен к применению.
ГЛИЦИРИЗИН (Е958). Сведения о глициризине (сладкое дерево, лакрица) имеются уже в папирусах Египта. Его получают из корней сладкого дерева Glycyrrhiza glabra, произрастающего на юге Европы и в Средней Азии. Корень содержит 6…14 % глициризина.
Противоточным экстрагированием из корней сладкого дерева получают экстракты, которые находят применение при производстве сигарет, табака, в кондитерской промышленности.
Глициризин в 50…100 раз слаще сахарозы, ему присущи специфические привкус и запах, что ограничивает его применение. Это вещество разрешено к применению в качестве пищевой добавки в России. В странах Европейского сообщества оно не разрешено к применению или не упоминается в официальных документах.
СТЕВИОЗИД. Растение Stevia rebaudiana, произраставшее первоначально в Парагвае, было известно местным жителям, использовавшим его листья для подслащивания напитков. Впоследствии это растение стали культивировать в Китае, Японии, Корее. Сладкий кристаллический гликозид, выделенный из листьев этого растения, получил название стевиозид. Из 1 кг листьев можно получить 65 г вещества.
Стевиозид представляет собой белый, кристаллический, гигроскопический порошок с температурой плавления 196…198С, легко растворимый в воде. Стевиозид примерно в 300 раз слаще сахарозы. Небольшое его количество вызывает ощущение приятного сладкого вкуса, большое-ощущение вначале сладкого, затем горького вкуса. При нагревании стевиозид неустойчив. Разрешен к применению во всех странах.
Синтетические подслащивающие вещества
Начало исследований синтетических подслащивающих веществ восходит к 1879 г., когда Фальберг случайно обнаружил, что сахарин обладает интенсивным сладким вкусом. В 1889 г. была описана 4-этоксифенил-мочевина. К настоящему времени синтезированный сотни органических соединений интенсивного сладкого вкуса.
Необходимость исследований в этой области была вызвана экономическими проблемами (недостаток сахара и все возрастающая потребность в нем), с одной стороны, и проблемами здравоохранения (увеличивающееся число больных диабетом)- с другой. Если сахар является пищевым продуктом, то синтетические сладкие вещества представляют собой низкоэнергетические (низкокалорийные) сенсорные добавки, используемые при приготовлении пищи для больных диабетом и для создания различных специальных диет, пищевых продуктов из новых источников сырья (численность населения на земном шаре вызывает необходимость изыскивать новые источники сырья для получения пищевых продуктов), таких например, как рыбная мука, морские водоросли и т.д., а кроме того, в фармацевтике и косметике.
Синтетическим сладким веществам присущи характерные св-ва. Так, в случае применения синтетических сладких веществ в пищевых продуктах и напитках их сенсорные св-ва должны проявляться в течение 1-2 с. Это делает возможным использование их для подавления горького и других неприятных вкусовых ощущений, называемых лекарственными препаратами.
-они должны быть химически инертными со всеми природными и другими химическими соединениями, содержащимися в пищевых продуктах, в которые они добавляются;
-быть термически устойчивыми;
-хорошо растворяться в воде или в жирах в зависимости от направления использования;
-быть физиологически безвредными, нетоксичными, для них обязательна биотрансформация и полное выведение из организма.
Ниже приведены характеристики наиболее распространенных синтетических подсластите лей:
САХАРИН (Е954) представляет собой орто-сульфамид бензойной кислоты. Сахарин в 300…550 раз слаще сахарозы. Обычно он используется в виде натриевой соли, сладость которой в 500 раз больше сладости сахарозы. Сахарин, как сладкое вещество, имеет определенное преимущество , которое связано с тем, что при концентрациях выше 0,035% сахарин оставляет во рту выраженный горький привкус. При дальнейшем повышении концентрации ощущение сладости не возрастает. При варке, особенно кислых блюд, сахарин медленно разлагается с отщеплением имидогруппы и образованием орто-сульфобензойной кислоты, имеющий неприятный привкус фенола.
Сахарин быстро проходит через желудочно-кишечный тракт и до 98% его выводится из организма. Он используется при производстве пищевых продуктов для больных сахарным диабетом - диетических сыров, напитков и жевательной резинки. В России применение сахарина и его солей разрешено.
ЦИКЛАМАТЫ (Е952) .Цикламаты как подслащивающие вещества открыты случайно в 1937 г. ученым М.Сведа при изучении свойств производных аминосульфоновой кислоты. При попадании цикломата на сигарету он обнаружил, что она приобрела сладкий вкус. В 1940г. цикламаты были запатентованы как подслащивающие вещества. Сладость цикламатов в 30 раз выше, чем у сахарозы. Граничная концентрация для раствора цикломата составляет 1%, при более высокой концентрации повышение степени слабости не обнаруживается. Цикламаты стабильны при варке, выпечке хорошо растворимы в воде. Используются в кондитерской промышленности и при производстве напитков.
Исследования острой и хронологической токсичности цикламатов показали, что потенциальной токсичностью обладают метаболиты цикламатов-циклогексамины. Они образуются в результате бактериальной деятельности в тонком кишечнике, но лишь после того, как кишечная микрофлора претерпевает определенные изменения. Поэтому циклогексамины появляются лишь после более или менее длительного латентного периода. Однако у некоторых людей могут обнаруживаться немедленные изменения. Это стало причиной запрещения цикламатов в качестве пищевых добавок в США, Японии, Великобритании. Тем не менее цикламаты применяются для подслащивания продуктов примерно в 40 странах мира, в том числе в России. Комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил допустимое суточное поступление кальциевой и натриевой солей цикламата на уровне 0…11мг/кг массы тела. Однако, подчеркивается необходимость проведения дальнейших исследований превращения цикламатов циклагексамин в человеческом организме.
АСПАРТАМ (Е 951) -метиловый эфир N-L-L аспартил-L-фенилаланина. Он является первым неуглеводным подслащивающим веществом, полученным промышленным способом. Сладость аспартама в 200 раз выше, чем у сахарозы. Высокие температуры, например, при выпечке или жарении, приводят к разложению аспартама на составляющие аминокислоты и дикетопиперазин и потеря сладости. Подобный процесс происходит также в жидких и кислых продуктах, что несколько ограничивает использование аспартама. Оптимальные условия для аспартама, при которых период его полураспада равен 260 сут: pH 4,2, температура 25С. Увеличение температуры и сроков хранения, изменение pH приводят к распаду аспартама. Аспартам обладает способностью усиливать естественный вкус и аромат пищевых продуктов, особенно цитрусовых соков и напитков. Он не вызывает кариеса зубов. Являясь аминокислотой аспартам полностью метаболизируется организмом. Комплексные гигиенические и токсикологические исследования показали безвредность аспартама для человеческого организма. Допустимые суточное потребление составляет 40 мг /кг массы тела. Аспартам разрешен к применению практически во всех странах мира.
Многие фирмы выпускают аспартам под торговой маркой Nutra sweet («Нутра Свит»). Используется как пищевая добавка в более чем 5 тыс. наименованиях продуктов. Практически не содержит калорий, поэтому пригоден для всех возрастных групп, включая больных сахарным диабетом.
АЦЕСУЛЬФАМ КАЛИЯ (Е 950) –представитель гомологического ряда оксатиацинондиоксидов. Белый кристаллический порошок, не гигроскопичен, стабилен при хранении. Водные растворы ацесульфамана калия термо - и кислоустойчивы. Пищевые продукты, подслащенные им, можно подвергать стерилизации. Сладость ацесульфамана в 200 раз выше сладости сахарозы.
Ацесульфам калия безвреден для человеческого организма. Комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установлено временное суточное потребление 0..15 мг/кг массы тела производят под торговой маркой «Sunett».
ПРИРОДНЫЕ ПОДСЛАСТИТЕЛИ И САХАРИСТЫЕ КРАХМАЛОПРОДУКТЫ.
Первыми из сладких веществ, употребляемых человеком, были мед, соки и плоды растений. Основное сладкое вещество, используемое человеком, - сахароза.
Остановимся на известных с глубокой древности подслащивающих продуктах: меде, солодовом экстракте, а также лактозе.
Мед – продукт переработки цветочного нектара медоносных цветов пчелами. Мед содержит 75% моно- и дисахаридов, в том числе около 40% фруктозы, 35%глюкозы и 2% сахарозы, крахмала 5,5% из витаминов (мг на 100г): С-2, В-0,10, фолацин – 15,00 (мкг), в незначительном количестве – В1,В2, В6; из микроэлементов (мкг): железо – 800, йод –2,0, фтор –100, остальные – в незначительном количестве; органических кислот 1,2%. Состав, цвет, аромат меда во многом определяются растениями, с которых был получен нектар пчелами. Мед с глубокой древности использовался и в питании, и в качестве лекарства. Сегодня мед применяется в кондитерской и хлебопекарной промышленности, при изготовлении напитков, непосредственно в пищу.
Лактоза – молочный сахар. Дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и галактозы. Используют в детском питании и для производства специальных кондитерских изделий, в медицине.
Солодовый экстракт – водная вытяжка из ячменного солода. Смесь, состоящая из моно- и олигосахаридов (глюкозы, фруктозы, мальтозы, сахарозы и др.), белков, минеральных веществ, ферментов. Содержание сахарозы в нем достигает 5%. Используется в кондитерской промышленности, при производстве продуктов детского питания.
В пищевой промышленности для придания продуктам сладкого вкуса используют разнообразные сахаристые крахмалопродукты, получаемые путем гидролиза крахмала (частичного или полного), иногда с последующей модификацией отдельных компонентов гидролиза. К первой группе относят продукты частичного гидролиза-крахмальные патоки (низкоосахаренная, карамельная, высокоосахаренная, мальтозная, глюкозомальтозная), а также мальтодекстрины, а ко второй группе-продукты полного гидролиза крахмала с возможной их модификацией. Они включают моногидратную и ангидридную глюкозу, фруктозу, глюкозные, глюкозхно-фруктозные сиропы с различным содержанием фруктозы.
Все большее распространение получают сахаристые продукты, вырабатываемые непосредственно из зернового сырья без выделения крахмала (зерновые сиропы, сладкие углеводные добавки).
Значительный рост производства сахаристых крахмалопродуктов, особенно глюкозофруктозных сиропов, связан с их сладким вкусом, хорошей усвояемостью и экономической выгодой. Следует также помнить, что в пищевых продуктах они одновременно выполняют функции структурообразовательной, наполнителей, источников сухих веществ, а многие и консервантов.
Смешанные подслащивающие вещества
Заменить сахарозу будет очень трудно, так как ее вкус считается естественно сладким, а все остальные подслащивающие вещества имеют сладость искусственную, неприродную.
Для регулирования вкуса подслащивающих веществ применяют смеси, которые отличаются:
синергизмом двух или нескольких применяемых в смеси веществ;
изменением вкуса при добавлении органических и минеральных веществ, обладающих определенными вкусовыми свойствами;
усилением вкуса за счет различных добавок.
Большую часть смесей подслащивающих веществ готовят с применением сахарина. При этом его горечь перекрывается, а сладкий вкус усиливается в отдельных случаях в результате применения других веществ (фруктозы, гидролизов крахмала, лактозы, D-галактозы, глицина, глутаминовой кислоты, солей лимонной кислоты, хлорида натрия и кальция, сульфата магния, цикламатов и т.д.)
В качестве так называемых объемных наполнителей применяют соли органических кислот или гидраты
Некоторые варианты сочетания подсластителей
|
Номер раствора |
Состав водных растворов, имеющих сладость 10%-ного раствора сахара, г/л |
|||||
|
Ацесульфам |
Аспартам |
Сукралоза |
Сахарин |
Цикламаты |
Сахар |
|
|
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
100 |
|
2 |
- |
- |
- |
- |
3,33 |
- |
|
3 |
- |
- |
- |
0,25 |
- |
- |
|
4 |
- |
- |
0,15 |
- |
- |
- |
|
5 |
- |
0,50 |
- |
- |
- |
- |
|
6 |
0,50 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
7 |
0,16 |
0,16 |
- |
- |
- |
- |
|
8 |
0,12 |
0,23 |
- |
- |
- |
- |
|
9 |
0,18 |
- |
- |
- |
0,72 |
- |
|
10 |
0,12 |
0,12 |
- |
- |
0,40 |
- |
|
11 |
0,20 |
- |
- |
- |
- |
50 |
|
12 |
0,07 |
0,07 |
- |
- |
- |
50 |
|
13 |
0,13 |
0,13 |
- |
- |
- |
20 |
|
14 |
0,08 |
0,08 |
- |
0,05 |
- |
30 |
|
15 |
0,07 |
0,07 |
0,05 |
0,05 |
- |
40 |
|
16 |
0,20 |
- |
0,07 |
- |
- |
- |
|
17 |
0,7 |
0,07 |
0,07 |
- |
- |
- |
|
18 |
- |
- |
0,05 |
0,03 |
0,34 |
- |
|
19 |
- |
- |
0,07 |
0,15 |
- |
- |
|
20 |
- |
- |
0,08 |
- |
0,39 |
- |
Высокий коэффициент сладости (Ксл) позволяет , применяя их, производить низкокалорийные дешевые диетические продукты, полностью или частично лишенные легкоусвояемых углеводов.
1.23. ЗАГУСТИТЕЛИ (Thickener)
Чтобы придать пищевым продуктам требуемую консистенцию или улучшить ее, применяют пищевые добавки, изменяющие их реологические свойства. Ассортимент веществ, улучшающих кон систенцию достаточно широк
Химическая природа этих веществ разнообразна. Для этой цели используют как вещества неорганической природы, так и веще ства растительного или микробного происхождения.
Улучшители консистенции применяют преимущественно в про изводстве пищевых продуктов, имеющих неустойчивую консистен цию и гомогенную структуру. Такие продукты, как, например, мо роженое или мармелад, сыры или колбасы при использовании в технологии их производства указанных пищевых добавок приоб ретают качественно более высокие показатели.
Загустители об разуют с водой высоковязкие растворы, а студнеобразователи и желирующие агенты - гели. При этом одни и те же вещества в за висимости от их концентрации в пищевом продукте могут выполнять как роль загустителя, так и желе- или студнеобразователя.
Различают загустители натуральные, по лусинтетические и синтетические. Натуральные и полусинтетичес кие добавки этой группы применяют при производстве пищевых продуктов, синтетические - только при производстве косметических изделий.
Перечень основных загустителей разрешен ных в соответствии с СанПиН 2.3.2.560—96 для применения в производстве пищевых продуктов в России, приведен в табл. 24
Таблица 24
Пищевые загустители, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов в Российской Федерации
|
Е-номер |
Пищевая добавка |
Технологическая функция |
|
Е400 |
Альгиновая кислота |
Загуститель, стабилизатор |
|
Соли алъгиновой кислоты (альгинаты) |
||
|
Е 401 |
Альгинат натрия |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 402 |
Альгинат калия |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 403 |
Альгинат аммония |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 404 |
Альгинат кальция |
Загуститель |
|
Е 405 |
Пропиленгликольальгинат (ПГА) |
Загуститель, эмульгатор |
|
Е 406 |
Агар-агар |
Глелеобразователь, загуститель, стабилизатор |
|
Е 407 |
Каррагинан и соли аммония , калия и натрия |
То же |
|
Е 409 |
Арабиногалактан |
Загуститель, стабилизатор, гелеобразователь. |
|
Е 410 |
Камедь рожкового дерева |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 411 |
Овсяная камедь |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 412 |
Гуаровая камедь |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 413 |
Трагакант |
Загуститель, стабилизатор, эмульгатор |
|
Е 414 |
Гуммиарабик |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 415 |
Ксантановая камедь |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 416 |
Камедь карайи |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 417 |
Камедь тары |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 418 |
Геллановая камедь |
Гелеобразователь, загуститель, стабилизатор |
|
Е 461 |
Метилцеллюлоза |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 464 |
Гидроксипропилметилцеллюлоза |
Загуститель, стабилизатор, эмульгатор |
|
Е 465 |
Метилэтилцеллюлоза |
Стабилизатор, загуститель, эмульгатор, пенообразователь |
|
Е 466 |
Карбоксиметилцеллюлоза (натриевая соль) |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1400 |
Декстрины, крахмал, обработанный термически, белый и желтый |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1401 |
Крахмал, обработанный кислотой |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1402 |
Крахмал, обработанный щелочью |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1403 |
Отбеленный крахмал |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1404 |
Окисленный крахмал |
Загуститель, эмульгатор |
|
Е 1405 |
Крахмал, обработанный ферментными препаратами |
Загуститель |
|
Е 1410 |
Монокрахмалфосфат |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1411 |
Дикрахмалглицерин сшитый |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1412 |
Дикрахмалфосфат, этерифицированный тринатрийфосфатом; этерефицированный хлорокисью фосфора |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1413 |
Фосфатированный дикрахмалфосфат сшитый |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1414 |
Ацетилированный дикрахмалфосфат сшитый |
Загуститель |
|
Е 1420 |
Ацетатный крахмал, этерефицированный уксусным ангидридом |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1421 |
Ацетатный крахмал, этерефицированный винилацетатом |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1422 |
Ацетилированный дикрахмаладипат |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1423 |
Ацетилированный дикрахмалглицерин |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1440 |
Оксипропилированный крахмал |
Загуститель, эмульгатор |
|
Е 1442 |
Оксипропилированный дикрахмалфосфат сшитый |
Загуститель, стабилизатор |
|
Е 1443 |
Оксипропилированный дикрахмалглицерин |
Загуститель, стабилизатор |
Одним из основных свойств, определяющих эффективность применения таких добавок в конк ретной пищевой системе, является их полное растворение которое зависит прежде вceго от химической природы.
Р а с т в о р и м о с т ь этих добавок в воде зависит от природы катиона в мономерных остатках, формирующих молекулы рассматриваемых гетерогликанов. При низких концентрациях повышение вязкости может быть достигнуто путем вве дения небольшого количества ионов кальция, которые, связывая моле кулы, приводят фактически к повышению молекулярной массы и, как следствие, к повышению вязкости.
АГАР-АГАР, или АГАР(Е 406), является классическим представителем класса загустителей.
Свойства агара различаются в зависимости от его происхождения.
Обычно агар состоит из смеси агароз, различающихся по степени полимеризации; в их состав могут входить разные металлы (калий, натрий, кальций, магний) и присоединяться по месту функциональ ных групп. В зависимости от соотношения полимеров, вида метал лов значительно изменяются свойства агар-агара.
КРАХМАЛ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ КРАХМАЛЫ (Е 1402). Среди природных полимеров в пищевой технологии самыми дешевыми и доступными являются крахмалы. Крахмал - полимер глю козы с большинством связей по
1 -му и 4-му углеродным атомам. При этом образуется линейный полимер амилоза, который не име ет боковых цепей, и разветвленный полимер амилопектин с боковыми цепями, образованными по 10-му и 6-му атомам углерода. Соотношение между амилозой и амилопектином у разных крахма лов колеблется от 1:1,5 до 1:4,5.
Сырьем для получения крахмала служат клубни картофеля, зерно кукурузы, пшеницы, риса и других растений. Содержание его зависит от вида сырья. Крахмалы могут различаться не только со отношением массовой доли амилозы и амилопектина, но и сред ней молекулярной массой в целом и распределением молекуляр ных масс в каждом из полимеров. Кроме того, молекулы крахма ла, помимо глюкозных остатков, могут содержать и другие группы
От химического состава крахмала зависят его физико-химические свойства. Крах мальные зерна при обычной температуре не растворяются в воде, а при повышении температуры набухают, образуя вязкий колло идный раствор, который при охлаждении превращается в устой чивый гель, известный под названием "клейстер".
Крахмал, его отдельные фракции (амилопектин и амилоза) и
продукты частичного гидролиза находят применение в пищевой
промышленности в качестве загустителей при производстве кондитерских и хлебобулочных изделий, а так же мороженого.
В последние годы в пищевой промышленности все больше применяют модифицированные крахмалы, свойства которых в результа те разнообразных способов обработки (физического, химического, биологического) заметно отличаются от свойств обычного крахма ла. Так, модифицированные крахмалы существенно отличаются от обычного крахмала по степени гидрофильности, способности к клейстеризации и гелеобразованию. Модифицированные крахмалы ис пользуют в хлебопекарной и кондитерской промышленности, в том числе и для получения безбелковых диетических продуктов питания.
В пищевой технологии находят применение целлю лоза и ее производные: микрокристаллическая целлюлоза (Е 460) метил целлюлоза (Е 461), карбоксиметилцеллюлоза (Е 466) гидроксипропилцеллюлоза (Е 463), гидроксипропилметилцеллюлоза (Е 464), метилэтилиеллюлоза (Е 465). Эти пищевые добавки исполь зуют в производстве мороженого, кондитерских изделий и соусов Производные целлюлозы применяют в качестве диетических волокон при создании сбалансированных продуктов питания. Они являются также эффективными загустителями.
Среди производных целлюлозы наибольшее значение имеют метил целлюлоза и карбоксиметилцеллюлоза, которые получают, воздействуя алкилируюшими реактивами, например галоидными алкилам и или диалкилсульфатами, на алкал ил целлюлозу.
Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым до бавкам установлены ДСД производных целлюлозы для человека в ко личестве до 30 мг на 1 кг массы тела.
Из растительных структурообразователей полисахаридной природы, получаемых из семян, промышленное значение имеют камедь из бобов рожкового дерева, гуаровая камедь, камедь таро и др. Структурообразователи этой группы являются галактоманнанми, их полисахаридный структуры состоят из маннозных остатков, соединенных между собой связями β - 1,4, к части которых присоединены галактозные остатки связями α - 1,6.
ПОЛИСАХАРИДЫ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ. Многие виды микроорганизмов в процессе жизнедеятельности выделяют камеди, состоящие в основном из полисахаридов.
К ним относятся ксантан (Е 415) и геллан (Е 417).
Ксантан образуется в результате брожения культуры Xanthomonas campestris в углеводных растворах, служащих питательной средой для микроорганизмов Это линейный полисахарид, содержащий большое чис ло боковых трисахаридных цепей. Главная цепь имеет структуру целлюлозы, а боковые образуют два звена D-маннозы, и одно зве но глюкуроновой кислоты. К ним присоединены ацетильные груп пы и группы пировиноградной кислоты Благодаря такой структуре боковых цепей цепь ксантана необычайно прочно защищена от химического и ферментативного гидролиза. Молекулярную массу и свойства ксантана можно регулировать, изменяя условия жиз недеятельности микроорганизмов. Ксантан растворим в холодной и горячей воде, растворах сахара и молоке. Водные растворы ксан тана обладают необычным свойством - при механической нагруз ке (размешивании, перекачивании насосом и т.д.) они утрачивают вязкость. Как только механическое воздействие заканчивается, моментально восстанавливается первоначальная вязкость.
Геллан в отличие от ксантана имеет другие химические свой ства. Вязкость геллановой камеди очень низкая при повышенных температурах, а при комнатных - очень чувствительна к соли. В присутствии одно-, двух- и трехвалентных ионов геллан дает слабые гели. При нагревании водных растворов геллана до 70˚С, введе нии соли и последующем охлаждении структура гелей упрочняет ся. Эти свойства обусловили применение геллана в пищевой промышленности в качестве загустителя.
ЖЕЛАТИН - белок животного происхождения, в его составе присутствует смесь полипептидов с молекулярной массой 50 000...70 000, а также их агрегаты. Получают желатин из хрящей, сухожилий и костей сельскохозяйственных животных, Желатин хорошо растворяется в горячей воде, а при охлаждении водные растворы образуют гели. Физические свойства гелей различны и зависят от концентрации белка, молекулярной массы полипептидных цепей, температуры, присутствия солей и других реагентов.
В пищевой промышленности желатин используют как загусти тель при добавлении его в различные композиции в количестве 1,5...2,2 %. В частности, желатин используют при производстве мясных и рыбных продуктов для стабилизации их структуры.
Список разрешенных пищевых добавок для производства пи щевых продуктов или продажи населению постоянно пересмат ривается и обновляется в связи с получением новых научных дан ных об их свойствах и внедрении новых препаратов. Следует от метить, что в нашей стране список разрешенных пищевых добавок значительно меньший, чем за рубежом.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ГЛАВА 2. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ К ПИЩЕ И ИХ МЕСТО В СОВРЕМЕННОЙ НУТРИЦИОЛОГИИ
2.1. НЕКОТОРЫЕ ПРИНЦИПЫ СОВРЕМЕННОЙ НУТРИЦИОЛОГИИ
Современная наука о питании рассматривает пищу не только как источник пластического материала и энергии, но и как комплекс биологически активных веществ, регулирующих отделочные функции организма. Нутрициология (наука о питании здорового и больного человека) основана на физиологии, биохимии и гигиене питания, микробиологии, патологической физиологии, эпидемиологии и других отраслях медицины, имеющих отношение к питанию. Она опирается на представления о причинах и механизмах развития, клиническом течении и профилактике различных заболеваний, особенностях пищеварения и обмена веществ у здорового и больного человека, тесно связана с проблемами экономики, сельского хозяйства, пищевой промышленности, общественного питания и социального развития.
Продукты, употребляемые в пищу, методы их кулинарной обработки и виды блюд, пищевые ограничения и предпочтения, правила приготовления и приема пищи в совокупности образуют присущую каждому народу или региону систему питания, в которой отражены климатогеографические, исторические, национальные, религиозные, социально-экономические и другие факторы. Ни один продукт, за исключением грудного молока в первые 4-6 месяцев жизни, не обеспечивает организм всеми необходимыми ему питательными веществами. Для обеспечения оптимального роста, крепкого здоровья и предупреждения развития заболеваний необходим целый комплекс питательных веществ, состав и количество которых изменяются в течение жизни. Существует множество рационов, которые на протяжении веков доказали способность обеспечивать организм нужными ингредиентами и поддерживать здоровье на должном уровне.
Теории рационального, сбалансированного, адекватного и оптимального питания, сменяя и дополняя друг друга, стали основой разработки современных диетологических рекомендаций как для здоровых, так и для больных людей. Они позволяют ответить на вопрос, чем должен питаться человек, чтобы сохранить здоровье и увеличить продолжительность жизни.
В основу рационального питания положен принцип сбалансированности потребляемой пищи, благодаря которому обеспечивается оптимальная потребность организма в пищевых и других биологически активных веществах, способных проявлять в организме максимум полезного действия.
В соответствии с концепцией сбалансированного питания пропорции отдельных веществ в рационах питания отражают метаболические процессы, лежащие в основе жизнедеятельности организма. Главное внимание уделяется компонентам пищи, которые не могут быть заменены, т.е. так называемым эссенциальным факторам питания. Полагают, что их оптимальное сочетание поддерживает нормальный метаболизм. Сбалансированное питание предусматривает оптимальные количественные и качественные взаимосвязи основных пищевых веществ: белков, углеводов, жиров, витаминов и минеральных веществ. Особое значение, по мнению основоположника современных принципов рационального питания академика А.А. Покровского (1964), имеет сбалансированность эссенциальных составных частей пищевых веществ: незаменимых аминокислот, жирных кислот, крахмала и сахаров, взаимосвязи отдельных компонентов между собой и другими компонентами пищи, а также взаимосвязь и влияние минеральных элементов на течение биологических процессов в организме, действие других пищевых веществ и их составных частей.
Биохимическая сущность соотношений в формулах сбалансированного питания является отображением процессов обмена веществ, их изменений в зависимости от условий существования организма. При этом тип обмена и обеспечивающие биохимический гомеостаз биокаталитические и регулирующие системы, несомненно, эволюционируют вместе с изменением характера питания (Покровский А.А., 1974). Однако в формулах сбалансированного питания представлены усредненные данные, необходимые для поддержания нормальной жизнедеятельности взрослого человека. Для лиц различного возраста, а также для лиц со значительными отклонениями от средних показателей нормального энзиматического статуса и особенно с наследственной неполноценностью энзиматического аппарата и его регуляторных механизмов формулы сбалансированного питания требуют существенной корректировки.
По мнению академика А.М. Уголева (1985, 1987, 1991), идеально сбалансированное питание создает комфортные условия для обмена веществ и является предпочтительным для жизнедеятельности человека. Теория адекватного питания, предложенная им, включает в себя учение о сбалансированном питании, расширяя представление о сложном процессе питания за счет данных о важной роли для жизнедеятельности организма пищевых волокон и микроорганизмов кишечника, которые образуют пищевые вещества, в том числе незаменимые. Эта теория подчеркивает значение образования в пищевом канале гормонов и гормоноподобных веществ из пищи и вырабатываемых в самих органах пищеварения, которые регулируют процессы пищеварения, обмен веществ и другие функции организма.
Формулы сбалансированного или адекватного питания отражают теоретически обоснованные средние уровни потребления нутриентов и эссенциальных веществ. Они не учитывают количественные показатели и соотношение потребляемых с пищей биологически активных веществ и неудобны в использовании, поскольку отражают содержание пищевых и эссенциальных веществ в рационе, а не в продуктах питания. При огромном разнообразии сочетаний продуктов, входящих в рацион здорового человека, невозмож но определить уровни потребления для всех видов пищи, которые следовало бы гармо низировать, объединить для обеспечения поступления в организм оптимального количества питательных веществ. В принципе, можно выделить множество сочетаний продуктов, отвечающих понятию «сбалансированное питание», однако эти комбинации едва ли можно рекомендовать абсолютно для всех экологических и социально-экономических условий. Поэтому для определения сбалансированности питания возник альтернатив ный подход, основанный на научном понимании биофизических и физиологических процессов, определяющих потребности в питании здорового и больного человека.
По мнению академика В.А. Тутельяна (2001), в основе современных представлений о здоровом питании должна лежать концепция оптимального питания, предусматриваю щая необходимость и обязательность полного обеспечения потребностей организма не только в энергии, эссенциальных макро- и микронутриентах, но и в целом ряде необходимых минорных пищевых биологически активных компонентов пищи, перечень и значение которых нельзя считать окончательно установленными.
Один из способов определить обоснованность любой диетологической рекомендации состоит в оценке того или иного рациона с учетом его связи с хорошим состоянием здоровья. Многие страны приняли рекомендуемые показатели потребления (РПП), которые обычно определяют как нормы потребления энергетически ценных веществ и конкретных нутриентов, необходимых для удовлетворения основных пищевых потребностей здоровья человека (Разработка и практическое применение...1999). Получив шая широкое распространение концепция «оптимального потребления питательных веществ» определяет пищевой рацион как «оптимальный», если он или отдельное питательное вещество может способствовать улучшению физической и умственной деятельности или продлению и оздоровлению жизни вообще. При этом определен ряд задач, стоящих перед наукой о питании. Одна из них направлена на обеспечение доступности и использование пищевого снабжения в соответствии с требованиями сохранения физиологического состояния и, следовательно, здоровья. Вторая — на изучение роли отдельных ингредиентов питания в возникновении специфических заболеваний — болезней недостаточности питания, которые изменяют, а иногда осложняют течение и исход патологических процессов.
Хорошее здоровье может быть достигнуто и сохранено при условии полного удовлетворения физиологических потребностей в энергии, макро- и микронутриентах и целого ряда минорных пищевых биологически активных компонентов. Любое отклонение от так называемой концепции оптимального питания проводит к определенному нарушению функций организма, особенно если эти отклонения достаточно выражены и продолжительны во времени (Богатырев А.Н. с соавт., 2000; Тутельян В.А., 2001).
Результаты исследования структуры питания современного человека свидетельствуют о широко распространенной недостаточности потребления незаменимых компонентов пищи. По данным А.В. Истомина (2001), классическое и наиболее естественное питание может обеспечить только 60-70 % потребности человека в эссенциальных пищевых веществах при употреблении пищи, содержащей 2200 ккал/сутки для женщин и 2600 ккал/сутки для мужчин. Сегодня каждый человек самостоятельно или при помощи врача подбирает для себя пищевой рацион. Этот выбор не всегда является осознанным и сбалансированным. В США Министерство сельского хозяйства совмест но с Министерством здравоохранения и социальных служб разработало специальную пирамиду, которая в какой-то степени позволяет индивидуально корректировать пищевой рацион (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Пирамида — руководство по выбору продуктов питания
(по Д. Браун, 2001)
Рекомендуемый подбор суточного рациона из высококачественных продуктов питания с явным перевесом растительных продуктов над животными не может решить проблему пищевых дефицитов в связи с тем, что в современных условиях многие традиционные продукты питания, как животного, так и растительного происхождения теряют свою пищевую ценность, становятся всё более обедненными микронутриентами за счет ухудшения экологической обстановки, обеднения почв, использования гербицидов и пестицидов, неестественных рационов для кормления животных, нерационального хранения, длительной транспортировки и обработки сырья и готовых продуктов. В настоящее время значительно сужается спектр потребляемых продуктов питания. Теоретически возможно оптимизировать структуру питания человека с учетом потребностей, закрепленных эволюцией, и состояния здоровья. Для этого диета должна включать большой набор продуктов, и в первую очередь пищевые растения – дикоросы, фрукты, овощи и зерно, выращенные в экологически чистых районах на девственных почвах, минеральная полноценность которых не изменилась за прошедшие тысячелетия, и дичь. Эти продукты не должны подвергаться хранению, нерациональной кулинарной обработке, быть очень разнообразными по ассортименту. В идеале в каком-либо специализированном учреждении и возможно обеспечить подобный рацион питания, но каковы же должны быть энергетические затраты человека, чтобы компенсировать полученные вместе с требуемыми микронутриентами излишние калории?! В противном случае проблема излишнего веса перечеркнет любой достигнутый результат.
Проблема оптимизации питания может быть решена только путем дополнительной насыщения рационов питания биологически активными веществами, ведь согласно представлениям современной диетологии, человеческий организм должен получать с пищей более 600 необходимых пищевых веществ (Брехман И.И., 1990).
В 1975 г. на специальной сессии медико-биологического отделения АМН СССР об суждалось выделение особой группы соединений, которые способны в минимальных количествах оказывать выраженный физиологический эффект. Они были объединены под названием биологически активных веществ. Согласно воззрениям А.А. Покровско го (1979), даже краткое ознакомление с химическим строением пищевых продуктов позволяет утверждать, что в них содержится большинство из обсуждавшихся на упомя нутой сессии групп биологически активных веществ: алкалоидов, гормонов и гормоноподобных соединений, витаминов, микроэлементов, биогенных аминов, нейромедиаторов и других соединений, обладающих фармакологической активностью. Многие из биоло гически активных веществ присутствуют в продуктах питания в равных, а иногда и в более высоких дозах, чем дозы, установленные фармакопеей (Брехман И.И., 1980). Представления о фармакологическом значении пищевых продуктов обосновал А.А. Покров ский (1979), который писал, что «пища - источник достаточно сложных фармакологи ческих эффектов и носитель биологически активных веществ. Однако биологическая активность этих веществ, содержащихся в пище, лишь в очень малой степени учитывает ся как фармакологами, так и врачами широкого профиля».
Роль основных микронутриентов с учетом ряда новых сведений о механизмах их лечебно-профилактического действия необходимо рассматривать с позиции биологи чески значимого воздействия различных компонентов пищи на течение обменных процессов в условиях как здорового, так и больного организма.
У больных и пожилых людей возможности ферментативной адаптации к пище значительно снижены, и для соблюдения здоровья требуется соблюдение более строгих диетических режимов. Большинство диет, которые в результате длительного опыта клиницистов рекомендуются для профилактики расстройств обмена в пожилом возрасте или лечения многих заболеваний, в определенной мере отражают особенности фермен тативного статуса организма пожилого или больного человека. Лечебное питание можно определить как питание, в полной мере соответствующее потребностям больного орга низма в пищевых веществах и учитывающего как особенности протекающих в нем обменных процессов, так и состояние отдельных функциональных систем (Покровский А.А., 1974). Одна из задач лечебного питания сводится к восстановлению нарушенного соответствия между ферментативным статусом больного организма и химическими струк турами пищи путем приспособления химического состава рационов и физико-химичес кого состояния пищевых веществ к метаболическим особенностям организма. Зная закономерности «утраты» в результате метаболических нарушений, можно лечить нарушения обмена веществ с помощью тех или иных пищевых продуктов с преобладанием необходимых в данном случае питательных веществ. Таким образом, оптимизацией питания можно достичь не только оздоровления организма, повышения его сопротивляемости к различным заболеваниям, но и лечения многих болезней как в комплексе с другими методами, так и самостоятельно.
Учитывая, что с каждым годом ситуация с обеспечением населения земного шара достаточным количеством высококачественных продуктов питания становится все более проблематичной, разработана формула пищи XXI века, предусматривающая постоянное использование в рационе наряду с традиционными натуральными продуктами генети чески модифицированных продуктов (с улучшенными потребительскими свойствами и повышенной пищевой ценностью), продуктов с заданными свойствами (обогащенных эссенциальными пищевыми веществами и микронутриентами), а также биологически активных добавок к пище (концентраты микронутриентов и других минорных непище вых биологически активных веществ) (рис. 2.2) (Тутельян В.А., 2001).
Рис. 2.2. Формула пищи XXI века
На основании этой формулы выделяют четыре основных метода изменения состава пищевого рациона для получения пищи с оптимальным содержанием биологически активных веществ (рис. 2.3.):
оптимальный подбор употребляемых традиционных продуктов питания (при норма лизации физических нагрузок);
употребление обогащенных продуктов;
употребление биологически активных добавок к пище;
употребление генетически модифицированных источников пищи.
Все методы имеют аналогичные цели и направлены на получение идентичных ре зультатов – обеспечение населения качественными продуктами питания, оздоровление организма, профилактика заболеваний и создание благоприятного фона для лечения болезней.
Достижение оптимальной обеспеченности всех групп населения энергией и пищевы ми веществами, особенно эссенциальными, возможно лишь при широком вмешательстве в традиционно сложившуюся структуру питания человека. Традиционное питание должно быть сбалансированным и оптимизировано с учетом потребности каждого человека. В. Коллат (1942) утверждал, что чем естественнее или ближе к природе продукт питания, тем выше и его биологическая ценность. Взятые в отдельности питательные вещества: белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества, – какими бы важными они ни были, – не могут служить критерием качества продукта питания, и только взаимодействие всех веществ в неизменном природном продукте является чем-то принципиально иным и более ценным, нежели просто сумма этих веществ. Естественные продукты, составляющие пита ние человека миллионы лет, в процессе эволюции стали полностью приспособлены к его правильному обмену веществ. Таким образом, принимая полноценную пищу, человек спо собствует оптимальному снабжению организма всеми необходимыми веществами. Суще ствует мнение, что возникновение и широкое распространение многих хронических заболе ваний человека связано с разрывом его единства с природой и обеднением тех естествен ных пищевых связей, посредством которых древний человек составлял одно целое с окру жающим его миром природы и через которое осуществлялся постоянный приток микронутриентов растительного, животного и минерального происхождения из окружающей среды во внутреннюю среду организма. В этой связи многие заболевания современного человека имеют глубокие исторические и экологические корни, уходящие в эпоху древнего перво бытного собирательства (Тутельян В.А., 1999).
Пища сформировала человека, а существующий в настоящее время его метаболичес кий дисбаланс с природой является следствием активной деятельности самого человека и изменения его образа жизни. Активная коррекция питания с использованием биологи чески активных веществ является фактически единственным способом, позволяющим решить стоящую перед человечеством проблему оптимизации питания и, как следствие, глобального оздоровления общества. Эффективным способом коррекции питания явля ется обогащение продуктов питания биологически активными веществами и использова ние биологически активных добавок к пище.
2.2. ОБОГАЩЕННЫЕ ПРОДУКТЫ
Обогащение продуктов питания – добавка к ним любых эссенциальных пищевых веществ и минорных компонентов: витаминов, макро- и микроэлементов, пищевых воло кон, полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов и других биологически актив ных веществ природного происхождения с целью сохранения или улучшения питательной ценности отдельных продуктов или общей диеты отдельных групп населения, це лых поселений или народов. В некоторых случаях обогащение продуктов питания мо жет синергически дополнять другие меры воздействия на состояние питания. При введе нии в употребление новых пищевых продуктов для достижения максимального эффекта можно путем обогащения изменять их питательную ценность.
В индустриальных странах обогащение пищевых продуктов используется все более широко в качестве компенсации влияния процессов обработки и очистки пищевых продук тов на их питательную ценность и является альтернативой между попытками сохранить питательный состав продуктов путем щадящей обработки и минимального очищения или поддержать его путем обогащения и других мер воздействия.
С 1940-х гг. в Центральной Европе, Великобритании, США и других странах накопилось много информации и технологического опыта по добавлению питательных веществ к продуктам питания. Наиболее известными примерами обогащения являются йодирование соли и фторирование воды. Вопрос обогащения пищевых продуктов широко обсуждался на международных конференциях по проблемам питания в Риме в 1992 и 1995 гг. Было подчеркнуто преимущество подобной модификации продуктов над другими способами преодоления проблемы недостатка необходимых микронутриентов и принято решение направить все усилия на устранение дефицита витамина А, йода и других жизненно важных нутриентов, в том числе железа.
Во многих развитых странах обогащение продуктов питания регулируется на государственном уровне. В России в настоящее время устранение дефицита микронутриентов с помощью обогащения пищи предусматривается «Концепцией государственной политики в области здорового питания» и рядом всероссийских государственных программ: «Преодоление дефицита железа», «Преодоление дефицита йода», «Преодоление дефицита селена», «Витаминизация пищи», «Сахарный диабет» и др.
В общемировом «Пищевом кодексе», который был принят в результате усилий ВОЗ и FАО в 1962 г. и который постоянно дополняется и пересматривается, обогащение продуктов питания определяется как добавление одного или нескольких питательных веществ к продуктам питания, содержащим или нет их нативно, с целью предотвращения или исправления имеющегося дефицита одного или нескольких нутриентов у населения в целом или у отдельной группы.
Harris R.S. (1968) описал шесть задач, стоящих при обогащении продуктов питания:
1. Восстановление нормального уровня содержания питательных веществ.
Добавление питательных веществ к пищевым продуктам для возмещения потерянных или разрушенных в процессе обработки или хранения.
2. Повышение естественного уровня содержания питательных веществ.
Питательные вещества могут добавляться к некоторым специальным видам пищевых продуктов (например, детскому питанию, продуктам, предназначенным для престарелых или используемым в диетах для похудения, для спортсменов) в количествах, значительно превышающих естественный уровень, с целью обеспечения общей потребности в этом питательном веществе в минимальном количестве потребляемой пищи.
Использование пищевого продукта или ряда продуктов в качестве носителя питательного вещества, необходимого для улучшения или поддержания здоровья населения.
4. Обогащение «заменяющих» продуктов для обеспечения адекватной питательности.
При введении новых продуктов питания, разработанных для замены естественных пищевых продуктов, необходимо, чтобы они обеспечивали организм необходимыми питательными веществами. Примером такого вида обогащения является добавление витамина А к маргарину.
5. Обогащение, направленное на доведение пищевого продукта до полноценного состояния.
При этом подходе считается, что каждый продукт должен содержать достаточное количество питательных веществ для своего метаболизма. Например, для обеспечения углеводного обмена к очень сладким продуктам можно добавлять соответствующее количество витаминов группы В.
6. Добавление питательных веществ, не связанное с задачами питания.
Ряд питательных веществ может добавляться для технологических нужд (например, аскорбиновая кислота и витамин Е в качестве антиоксидантов или каротин в качестве красящего вещества).
При обогащении продуктов питания функциональными ингредиентами рекомендуется соблюдать следующие принципы (Битон Г.Х. с соавт., 1978; Шатнюк Л.Н., 1999; Спиричев В.Б., 2000):
10. Эффективность обогащенных продуктов должна быть убедительно подтверждена апробацией на репрезентативных группах людей, демонстрирующей не только их полную безопасность, приемлемые вкусовые качества, но также хорошую усвояемость и способ ность улучшать обеспеченность организма микронутриентами, введенными в состав обогащенных продуктов.
Процесс обогащения продуктов функциональными ингредиентами достаточно сложен, так как при этом необходимо учитывать ряд факторов:
– совместимость компонентов функциональных ингредиентов между собой. Напри мер, аскорбиновая кислота способствует лучшему усвоению железа. Присутствие в продукте витамина Е увеличивает активность витамина А, кальций оказывает по давляющее влияние на усвояемость железа. Аскорбиновая кислота дестабилизиру ет фолиевую кислоту и цианкобаламин;
– совместимость компонентов функциональных ингредиентов и обогащаемого про дукта. Например, в продукты, содержащие большое количество пищевых волокон, нецелесообразно вводить соли железа или другие микроэлементы, так как пищевые волокна способны прочно связывать эти микроэлементы, нарушая их всасывание в желудочно-кишечном тракте;
К категории обогащенных продуктов относят:
Лечебно-профилактические и профилактические продукты (для людей, работающих на вредных производствах, проживающих в экологически неблагоприятных районах и предрасположенных или уже страдающих некоторыми заболеваниями (диабет, ожирение, атеросклероз и др.).
• Функциональные продукты (для здоровых людей и групп риска).
Специализированные продукты питания разрабатываются для здоровых людей, имеющих отличные от среднестатистических физиологические потребности, что связано с особенностями функционирования организма или особенностями их образа жизни.
К специализированным продуктам детского питания относятся продукты для искус ственного питания и прикорма, которые необходимы для обеспечения полноценного физического и умственного развития ребенка, особенно при недостаточности грудного вскармливания. Продукты для беременных и кормящих матерей и пожилых людей предназначены для обеспечения соответствующего питания этих людей в определенные пе риоды их жизни для корректировки их физиологического статуса.
Специализированные продукты также являются необходимым элементом рациональ ного питания в ходе спортивных тренировок и другой экстремальной деятельности чело века, сопровождающихся большим расходом энергии, гипоксией, физическим и психо-эмоциональным напряжением. При этом наблюдается повышенная потребность организ ма в энергетических, пищевых, эссенциальных и минорных веществах, которые обыч ными традиционными продуктами компенсировать проблематично.
Специализированные продукты питания для беременных и кормящих женщин, по жилых людей являются особой группой, при разработке и применении которых необхо димо учитывать вероятность избыточного потребления функциональных ингредиентов (железа, кальция и т.д.) другими членами семьи, что не всегда целесообразно. В тех случаях, когда проблема касается узкой группы населения, непосредственное обеспечение эссенциальными и минорными веществами в форме БАД может являться более эконо мичным и безопасным.
Лечебные и лечебно-профилактические продукты используются для компенсации неблагоприятного воздействия факторов эндогенного (патологический процесс) и экзо генного (зоны экологического риска, вредные производства) характера, для питания людей с острыми и хроническими заболеваниями с целью повышения компенсаторных возможностей организма, позитивного влияния на течение патологического процесса.
Лечебно-профилактические продукты могут быть использованы здоровыми людь ми, находящимися в экологически неблагоприятных регионах, экстремальных условиях вредного производства, подвергающихся вредному физическому, химическому, эмоцио нальному и т.п. воздействию, а также представителями групп риска в отношении ряда заболеваний. Наиболее обширную группу составляют лечебно-профилактические про дукты, предназначенные для диабетиков.
Значительное количество функциональных продуктов, т.е. традиционных продук тов, усиленных компонентами, оказывающими благоприятное влияние на здоровье, так же относится к категории обогащенных продуктов. Однако понятие функциональные продукты значительно шире. К этой категории также относят традиционные продукты, содержащие в нативном виде значительные количества макро- и микронутриентов; продукты, в которых технологически снижается содержание вредных для здоровья компонентов или заменяется на нейтральные или полезные для здоровья вещества и т.д.
Общей особенностью обогащенных продуктов является использование в качестве основы традиционных продуктов, которые обогащаются биологически активными веще ствами путем дополнительного введения функциональных ингредиентов.
Обогащаемые продукты многочисленны, и их можно разделить на девять групп (табл. 3.1)
Масложировые продукты;
V. Мясные продукты;
VIII. Плодово-овощная продукция;
IX. Приправы.
|
Группы продуктов |
Функциональные ингредиенты |
Биологически активные вещества, поступающие с функциональными ингредиентами |
|
I. Хлебобулочные, мучные и крупяные изделия Хлеб Сухари Мука Макароны Каши Сухие завтраки (мюсли и другие завтраки-хлопья) |
Витамины Витаминные премиксы Белковые обогатители Семена, орехи Молочная сыворотка Соя Лецитин Пшеничные зародыши Отруби КМЦ Сухая обесцвеченная кровь крупного рогатого скота |
Пищевые волокна Микроэлементы Пектин Биофлавоноиды Белки, аминокислоты Фосфолипиды Витамины Пигменты Флавоноиды Фитокомплексы Фитокомпоненты |
|
II. Кондитерские и другие изделия Вафли Драже Печенье Конфеты Мармелад Ириски Халва Желе Пудинг |
Костная мука, абрикосовая мука, мука из листьев клевера, люцерны Морепродукты Концентраты овощей, фруктов, трав и др. Сухие концентраты растений Порошки растений Криопорошки растений |
|
|
III. Молочные и кисломолочные продукты Молоко Кефир Творог Творожная масса Йогурт Простокваша Десерты Ряженка Варенец Сметана Мороженое Молокосодержащие напитки Сыры |
Витамины Витаминные премиксы Микроэлементы Лактобактерии Ацидофильные бактерии Бифидобактерии Биополимеры пептидной природы Свободные незаменимые аминокислоты Пептиды гидролизата молока Иммунный лактоглобулин Соевое молоко Гидролизат казеина Низкомолекулярная ДНК из морских рыб и беспозвоночных Морские гидробионты -отвар кукумарии Молоки лососевых рыб Линолевая кислота Пахта Моносахариды Лизоцим Цеолиты Фрукты, ягоды, овощи, травы СО2-экстракты растений Сухие экстракты растений Белок мяса криля Биопротеины |
Витамины Пептиды Низкомолекулярные ДНК Полиненасыщенные жирные кислоты Полифенолы Белки Незаменимые аминокислоты Бифидобактерии Ацидофильные бактерии Лактобактерии Фруктоза Глюкоза Пищевые волокна Макроэлементы Микроэлементы Лизоцим Фитокомплексы и фитокомпоненты Ферменты Пигменты |
|
IV. Натуральные соки и напитки Соки Сиропы Квас Напитки Биогель Минеральные воды Нектары Сокосодержащие напитки Безалкогольные напитки Сухие порошкообразные и хлопьевидные смеси Чаи Чайные напитки Пиво Безалкогольное пиво Морсы |
Витамины Витаминные премиксы Минеральные компоненты Растворимые пищевые волокна Хитозан Пектин из морских трав - зостерин Аминокислотные смеси Молочная сыворотка Ферментированная молочная сыворотка с фитодобавками Альгинаты Минеральные соли Высокоочищенный рыбий жир в микрокапсулированной форме Полисахариды Моносахариды Мед АТФ Кофеин Криопорошки растений Сухие концентраты растений СО2-экстракты растений |
Пектин Глюкоза Фруктоза Мальтодекстрины Пищевые волокна Витамины Микроэлементы Хитин Хитозан Альгинаты Мелатонин Таурин Кофермент Q Кофеин Белки Аминокислоты АТФ Полифенолы Креатин Молочная кислота Полиненасыщенные жирные кислоты Фитокомплексы и фитокомпоненты |
|
V. Жиры и масла Растительные жиры Животные жиры Растительные масла Сливочное масло Маргариновая продукция |
Витамины Микроэлементы Флавоноиды трав и плодов Льняное масло Растительные фосфолипиды Масла из проростков пшеницы, сои, риса, кукурузы, овса Семена сои Линолевая кислота Травы |
Витамины Полиненасыщенные жирные кислоты Фосфолипиды Макроэлементы Микроэлементы Флавоноиды Изофлавоны Лецитин Фосфотидилхолин Фитокомплексы и фитокомпоненты |
|
VI. Мясные продукты Мясные паштеты Мясные паштеты сублимационной сушки Бульонные кубики Мясные полуфабрикаты Котлеты Консервы Пельмени Колбасы Сосиски Мясной хлеб Супы |
Витаминные премиксы Витамины Препараты железа Аминокислоты Соевые белки Соевые белково-липидные композиции Казеинат натрия Биопротеины Жиры, масла Порошки растений Криопорошки растений СО2-экстракты |
Полиненасыщенные жирные кислоты Витамины Макроэлементы Микроэлементы Аминокислоты Пищевые волокна Белки Липиды Фитокомплексы и фитокомпоненты |
|
VII. Рыбные продукты Рыбные полуфабрикаты Икра Колбасы Паштеты Пасты Масла Супы |
Витамины Макроэлементы Водоросли Порошки растений СО2-экстракты |
Витамины Микроэлементы Альгинаты Фитокомплексы и фитокомпоненты |
|
VIII. Плодоовощ-ная консервная продукция Овощные консервы Соусы Фруктовые консервы Овощные салаты Овощные кубики Супы |
Белковый гидролизат Витамины Микроэлементы Белок криля Порошки растений Криопорошки растений СО2-экстракты |
Белки Витамины Макроэлементы Микроэлементы Фитокомплексы и фитокомпоненты |
|
IX. Приправы Соль пищевая Соусы Сахар Солезаменители Майонезы |
Йод, фтор Микроэлементы Витамины Сухие порошки растений Масла Сухие экстракты растений Криопорошки растений СО2-экстракты растений |
Микроэлементы Витамины Полиненасыщенные жирные кислоты Фитокомплексы и фитокомпоненты |
Хлеб и крупы играют важную роль в питании детского и взрослого населения России. Сегодня в России разработаны рецептуры и технологии производства хлеба, хлебобулочных и крупяных изделий, обогащенных витаминами группы В, железом, каль цием, йодом, бета-каротином. Налажено производство необходимых для этих целей витаминно-минеральных премиксов – обогатителей, йодсодержащих добавок, водо- и жирора створимых препаратов бета-каротина. Сухие завтраки, хрустящие кукурузные хлопья, каши моментальногоприготовления обогащаю макро- и микронутриентами растительно го, животного, минерального и синтетического происхождения. Рис и подобные пищевые зерна пропитывают питательными веществами (тиамином, рибофлавином, никотинамидом). Функциональное действие продуктов на основе злаковых в большой степени зависит от содержания в них витаминов, микроэлементов, а также растворимых и нерастворимых пищевых волокон, которые способствуют снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний, уменьшая уровень холестерина, оказывают благоприятное воздействие на желудочно-кишечный тракт.
Другая группа обогащаемых продуктов массового потребления – молоко и кисломо лочные продукты. Молоко – источник полноценного белка, богато кальцием, содержит достаточно полный набор витаминов, однако их содержание нестабильно и несбалансиро вано. Оно богато витаминами А, В2 и РР, а содержание дефицитных в рационе россиян витаминов С, В1 и фолиевой кислоты в нем гораздо ниже. Суточную дозу витамина С и фолиевой кислоты можно получить лишь с 3-5 литрами молока, а для полного обеспече ния организма витамином В необходимо потреблять от 4 до 12 литров (Шатнюк Л.Н., 2000). Функциональные свойства молочных продуктов могут быть повышены добавле нием витаминов А, Д, Е, бета-каротина и минеральных веществ, таких как магний, железо, йод, фтор, а также пищевых волокон (пектина), микроорганизмов. Обогащенные молочные продукты могут быть эффективны для предупреждения сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных заболеваний, остеопороза и других болезней. Молочные продукты с приставкой «БИО» содержат живые клетки бифидобактерий регулирующие состав микрофлоры кишечника и/или бифидогенные факторы. Йогурты, творог, десерты, кисломолочные продукты насыщают ягодами, овощами, растительными компонентами, витаминами, микроорганизмами и другими компонентами.
Любимым лакомством детей являются кондитерские изделия – печенье, конфеты, шоколад, зефир и др., которые также становятся объектами для обогащения витаминами, микроэлементами, пищевыми волокнами, растительными компонентами и другими биологически активными добавками.
По данным НИИ питания РАМН, в последние годы существенно возросло потребле ние различных безалкогольных напитков, нектаров и соков (Спиричев В.Б., 2000). Этот вид продуктов составляет более 7% от общего объема ежедневно потребляемой пищи. Фруктовые и овощные соки часто служат основным компонентом безалкогольных напитков. Они содержат витамин С, бета-каротин и комплекс витаминов группы В, и введение в них новых функциональных ингредиентов не представляет большой сложно сти. Обогащенные витаминами, микроэлементами, пищевыми волокнами напитки могут использоваться для предупреждения сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных заболеваний и других болезней. Напитки подразделяются на три группы (Кочеткова А.А. с соавт., 1999):
- спортивные и энергетические напитки;
- здоровые напитки;
- напитки-нутрицевтики.
Спортивные и энергетические напитки должны снабжать энергией работающие мыш цы, поддерживать или улучшать работоспособность организма, компенсировать потери жидкости при физических нагрузках. Эта группа напитков включает как специальные напитки для профессионалов, так и освежающие легкие напитки с минеральными веществами, рассчитанные на широкий круг потребителей.
На рынке наиболее популярны здоровые напитки, предназначенные для широких групп населения. Они обогащены витаминами, минералами, ненасыщенными жирными кислотами и пищевыми волокнами, способствуют предупреждению сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных заболеваний и других болезней, а также различного вида интоксикаций. Основу здоровых напитков, как правило, составляют вода, фруктовый и овощной соки, а также их смеси. Сегодня около 10% выпускаемых соков являются обогащенными продуктами.
Напитки-нутрицевтики характеризуются повышенной пищевой ценностью или обла дают выраженной биологической активностью. Они необходимы для обогащения рациона питания человека дополнительными пищевыми веществами, в том числе эссенциальными (витаминами, микроэлементами, фосфолипидами, незаменимыми жирными кислотами, пищевыми волокнами и т.д.). Они улучшают процессы пищеварения, усиливают защитные свойства организма, способствуют укреплению костей и мышц, улучшают рост детей, снижают уровень холестерина, способствуют выведению тяжелых металлов и токсинов.
Обогащенные масло-жировые продукты представлены комбинированными (облегченными) маслами и низкожирными маргаринами, майонезами с функциональными ингре диентами, низкожирными маслопродуктами: масляные и сливочные пасты, масла с комби нированной жировой фазой. Маргарин и растительные масла – основные источники ненасыщенных жирных кислот - способствуют предупреждению сердечно-сосудистых заболеваний. Для усиления функционального действия в них могут быть добавлены такие ингредиенты, как витамины A, D, Е, некоторые триглицериды, структурированные липиды. Эти продукты с пониженной энергетической ценностью эффективны для предуп реждения ожирения и при других заболеваниях (Кочеткова А.А., 1999; Кочеткова А.А. с соавт., 2000).
Рыбопродукты и нерыбные объекты промысла являются одним из перспективных источников белка и целого ряда незаменимых пищевых веществ: витаминов, полиненасы щенных жирных кислот, йода и т.д. Для придания им дополнительных полезных свойств разработаны технологии включения в их состав витаминно-минеральных премиксов и других компонентов (Трихина В.В., 1999).
Мясные продукты всегда бедны микронутриентами, что особенно усугубляется в последние годы. Обогащение витаминами, микроэлементами, фитокомплексами и другими биологически активными веществами значительно повышает их биологическую ценность. Большое значение придается введению в них пряностей, специй и других фитокомплексов.
Обогащение приправ является перспективным направлением, так как они использу ются постоянно разными группами населения и позволяют обогащать функциональными ингредиентами продукты в процессе и после кулинарной обработки. Причем это касается в основном таких групп продуктов, в которые другими способами невозможно внести дополнительные ингредиенты, – салаты, гарниры, цельное мясо и рыба и др. Соусы, майонезы, соль, солезаменители, набор пряностей и специй позволяют обогащать продукты йодом и другими микроэлементами, витаминами, фитокомплексами, полиненасыщенными жирными кислотами и многими минорными компонентами.
Теоретически все продукты могут быть обогащены макро- и микронутриентами для восстановления свойств, утерянных в процессе хранения, при кулинарной обработке и в результате обеднения почв, для компенсации оскудения нашего рациона вследствие изме нения структуры питания и с целью оздоровления, однако на практике приходится сталкиваться с определенными технологическими трудностями.
Обогащение продуктов – это не панацея от всех бед, связанных с питанием, однако многолетний международный опыт показал, что многие страны добились успеха в коррек ции рациона питания и улучшении здоровья населения с помощью таких продуктов. Обогащение продуктов должно являться не отдельной самостоятельной процедурой, а частью национальных (региональных) программ, связанных с питанием и здоровьем отдельных групп населения или популяции.
2.3. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОДУКТЫ
Одним из видов обогащенных продуктов являются так называемые физиологически функциональные пищевые продукты или, сокращенно, – функциональные продукты, т.е. продукты питания, содержащие ингредиенты, которые приносят пользу здоровью человека, повышают его сопротивляемость заболеваниям, улучшают течение многих физиологических процессов в организме человека, позволяют ему долгое время сохранять активный образ жизни. Эти продукты предназначены для широкого круга потребителей, имеют вид обычной пищи и могут и должны потребляться регулярно в составе нормального рациона питания. Они являются основным элементом теории позитивного (функционального) питания, которая зародилась в начале 1980-х гг. в Японии. Термин «функциональная пища» стал использоваться в Японии Министерством образования, науки и культуры с 1984 г., когда было принято решение, что несколько категорий продуктов или ингредиентов могут быть идентифицированы как имеющие выгодный потенциал для здоровья на основе сегодняшних научных доказательств:
антиоксиданты,
витамины,
незаменимые жирные кислоты,
минералы,
фитопрепараты, включая обычные фрукты, овощи, зерновые культуры и пряности,
пищевые волокна,
олигосахариды и другие бифидогенные факторы,
симбиотические бактерии в форме, совместимой с технологическим процессом производства пищевых продуктов,
микроэлементы.
Система FOSHU (пища специального использования для здоровья), утвержденная в 1991 г. Министерством здравоохранения и социальной защиты Японии, является попыткой установить систему официального одобрения функциональных продуктов питания, которые содержат специфические (функциональные) ингредиенты, доказавшие свое полезное влияние на здоровье. Японский потребитель уверен, что любой продукт, утвержденный FOSHU, благодаря своему составу имеет особое влияние на здоровье. К началу 1996 г. 69 продуктов питания было одобрено FOSHU, к 2001 г. приблизительно 150.
Сейчас в Японии в состав конкретных продуктов группы «питательных лекарств» входят специально подобранные сахароспирты, пептиды и протеины (прежде всего соевого происхождения), гликозиды, растительные фенолы, изопреноиды, некоторые витамины, холины и минералы (табл. 3.2.) (Woolen А., 1990; Brock А., 1992).
Таблица 2.2 – Классы продуктов функционального питания
|
Пищевые волокна Олигосахариды Сахароспирты Аминокислоты, пептиды, протеины Гликозиды Спирты |
Изопреноиды, витамины Холины Бифидобактерии и другие молочнокислые бактерии Минералы Полиненасыщенные жирные кислоты Фитопрепараты, антиоксиданты и т.д. |
Бифидогенные факторы на основе олигосахаридов (особенно фруктозоолигосахариды) используются в этой стране в качестве пищевой добавки в составе более 500 различных продуктов питания. Продукты с олигосахаридами, волокнами, полиолами, соевыми протеинами и другими функциональными ингредиентами одобрены как продукты для здоровья, способные улучшить состояние желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы или уменьшить разрушение зубов. По подсчетам специалистов, рынок функциональных продуктов в Японии в скором времени достигнет 12 млрд. долл. США. Уникальность и значимость политики Японии, названной FOSHU, привлекли внимание всего мира. Для европейских стран концепция позитивного питания является достаточно новой и отражает последние направления развития пищевой индустрии. В настоящее время в государствах Европейского экономического сообщества (ЕЭС) и США существует положение, что фун кциональные пищевые продукты, обладая способностью улучшать состояние здоровья, не должны отвечать полным медицинским требованиям.
По сравнению с обычными повседневными продуктами функциональные должны быть полезными для здоровья и не причинять организму человека абсолютно никакого вреда. Важно отметить, что эти требования относятся к продукту в целом, а не только к отдель ным его ингредиентам. Это означает, что к функциональным продуктам относятся не только обогащенные продукты, но и любые натуральные продукты, полезные для здоровья (морковь, капуста, лук, петрушка, яблоки и многое другое). Потребительские свойства фун кциональных продуктов включают три составляющие: пищевую ценность, вкусовые каче ства, положительное физиологическое воздействие. Многие традиционные продукты, в отличие от функциональных, характеризуются только первыми двумя составляющими.
Дополнительные (функциональные) ингредиенты, придающие продуктам функциональные свойства, должны соответствовать следующим требованиям: быть полезными для питания и здоровья; безопасными с точки зрения сбалансированного питания; не снижать питатель ную ценность пищевых продуктов; употребляться перорально; быть натуральными. Функ циональные ингредиенты должны доказать свое медицинское и питательное преимущество. Размер и уровень приема ингредиентов должны быть согласованы с медицинской наукой и наукой о питании, и они должны быть одобрены аналитическим тестированием.
M.Blum (1995) выделяет четыре группы функциональных продуктов: зерновые завт раки, молочные продукты, маргарины, безалкогольные напитки. Содержание в этих продук тах функциональных ингредиентов приведено в табл. 3.3 (Нечаев А.П. с соавт., 2001).
Таблица 2.3 – Классические функциональные продукты
|
Продукт |
Функциональные ингредиенты |
|
Природные злаки |
Пищевые волокна; витамины А, Е, В; кальций Фотоэлементы и фитокомплексы |
|
Молочные продукты |
Кальций; рибофлавин (витамин В); молочнокислые штаммы ацидофилов и бифидум-лактобактерий; пептиды; линолевая кислота |
|
Растительные жиры |
Линолевая кислота; линоленовая кислота; омега-3-жирные кислоты; витамины |
|
Натуральные соки и напитки |
Витамины С и В; β-каротин; растворимые пищевые волокна Фитоэлементы и фитокомплексы |
Продукты на основе злаков полезны для здоровья благодаря содержанию в них ра створимых и нерастворимых пищевых волокон, которые, уменьшая уровень холестерина, способствуют снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний, а также стабилизируют пищеварительные функции организма, предупреждая заболевания желудочно-кишечного тракта.
Молочные продукты – ценный источник таких функциональных ингредиентов, как кальций и рибофлавин. Их функциональные свойства могут быть повышены добавлением витаминов A, D, Е, β-каротина и минеральных веществ (магния), а также пищевых волокон (пектина), бифидобактерий и растительных компонентов. Функциональные молочные про дукты могут быть эффективны для предупреждения сердечно-сосудистых, желудочно-ки шечных заболеваний, остеопороза и других заболеваний.
Растительные масла, масла на негидрированной растительной жировой основе, эмуль сионные масложировые продукты различного типа – главные источники полиненасы щенных жирных кислот. Они способствуют предупреждению сердечно-сосудистых за болеваний. Для усиления функционального действия в их состав могут быть введены такие ингредиенты, как витамин D, некоторые триацилглицерины. Эти продукты при снижении массовой доли жира в их составе эффективны также для предупреждения ожирения.
Напитки являются самым технологичным продуктом для создания новых видов функционального напитки могут использоваться для предупреждения сердечно-сосудистых питания, поскольку введение в них новых функциональных ингреди ентов не представляет большой сложности. Обогащенные витаминами, микроэлемента ми, пищевыми волокнами, растительными компонентами и желудочно-кишечных заболеваний и дру гих болезней, а также интоксикаций разного вида.
Группы функциональных продуктов постоянно расширяются. В качестве функцио нальных продуктов в последние годы стали использовать также генетически модифици рованные продукты. Так, ученые в Техасе создали BetaSweet – темно-бордовую мор ковь с высоким содержанием бета-каротина, антоцианов, антиоксидантов, а также морковь, богатую ликопином. В Федеральном институте технологии в Швейцарии вывели сорт риса с высоким содержанием железа и витамина А.
В определенном смысле термин «функциональные продукты питания» может ввес ти в заблуждение, потому что почти все продукты питания – неважно, содержат они доба вочные ингредиенты или нет, – влияют на здоровье, обеспечивая организм калориями, эссенциальными и минорными веществами, и могут быть отнесены к этой категории.
2.4. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ К ПИЩЕ
Одним из самых простых и доступных способов оптимизации питания является использование биологически активных добавок к пище (БАД) – природных или аналогичных природным комплексов, которые необходимы для обеспечения физиологически оптимального функционирования человеческого организма и которые современный человек недополучает с пищей. Фактически биологически активные добавки к пище пред ставляют собой функциональные ингредиенты или выделенные из них биологически активные вещества в концентрированном виде – те же самые компоненты, которые вво дятся в продукты для их обогащения или придания им функциональных свойств.
Тутельян В.А. с соавт. (1999) определяют биологически активные добавки к пище как концентраты натуральных, или идентичных натуральным, биологически активных веществ, включая эссенциальные пищевые вещества, предназначенные для непосред ственного приема и/или введения в состав пищевых продуктов. БАД по своей природе могут быть продуктами растительного, животного, минерального, микробного происхождения или иметь комбинированный состав. Они позволяют восполнить алиментар ные дефициты современного человека и пополнить его рацион необходимыми организму витаминами, минеральными веществами, микроэлементами, растительными волокнами и другими ингредиентами. Важной особенностью биологически активных добавок к пище является то, что они представляют собой эволюционно предопределенный сочетанный и комплементарный набор экзогенных биологически активных веществ, адекватно влияющий на метаболические системы организма в условиях реального пищевого и экологического статуса. (Тутельян В.А. с соавт., 2000).
Организм здорового человека для сохранения гомеостаза обладает биохимическими системами способными к адаптации в условиях изменяющейся окружающей среды. Однако метаболические возможности организма, определенные генетическим кодом, небеспредель ны. Избыточное, несбалансированное, некачественное питание, экологические неблагопри ятные условия приводят к чрезмерным нагрузкам на эти системы и, в конечном счете, истощают эндокринно-метаболический аппарат организма, что и находит клиническое выра жение в болезнях цивилизации.
Разработка концепции биологически активных добавок к пище и многочисленные исследования в этом направлении были обусловлены целым рядом факторов:
– изменением качества продуктов питания за счет обеднения почв, накопления ксе нобиотиков, а также разрушения биологически активных веществ в процессе транспор тировки, рафинирования, хранения и кулинарной обработки;
– сдвигом культивируемых сельскохозяйственных культур в стороны высокоуро жайных и исчезновение из рациона питания полезных низкоурожайных и дикорастущих растений, дичи и других эволюционно закрепленных элементов питания – важнейших поставщиков биологически активных веществ;
– существенным снижением энергозатрат человека, обусловливающих адекватное уменьшение объема потребляемой пищи, а значит, и необходимых биологически активных веществ;
– значительным ростом заболеваемости населения из-за воздействия на организм неблагоприятных факторов окружающей среды, ростом эмоциональных нагрузок, со провождающихся соответствующим возрастанием требований к функциональной актив ности многих систем организма, увеличением алиментарнозависимых заболеваний;
– расшифровкой роли отдельных экзогенных биологически активных веществ в регу ляции жизненно важных адаптивно-защитных систем организма, что, по мнению В.А. Тутельяна (2001), в процессе эволюции закреплено генетически;
– эпидемиологическим и клиническим обоснованием эффективности использования методов коррекции питания для повышения качества жизни, укрепления здоровья, про филактики и вспомогательной терапии многих заболеваний;
– развитием пищевой и фармацевтической индустрии, биотехнологии, которые по зволили выделить биологически активные вещества в концентрированном виде и выпус кать их в компактной форме, пригодной для длительного хранения, транспортировки, и которые не снижают свою активность за счет известных антагонистических взаимодей ствий различных компонентов пищи. Именно последнее положение является определя ющим для БАД и отличает их от обогащенных продуктов.
Биологически активные добавки к пище являются важным элементом оптимизации питания с целью укрепления здоровья, снижения риска развития заболеваний и их дие тотерапии. Установлено, что применение БАД снижает риск развития диабета, атероск лероза, сердечно-сосудистых и других заболеваний, т.е. заболеваний, которые определяют уровень смертности в большинстве развитых стран мира. В Японии, где БАД применяются более 50 лет, самая высокая в мире продолжительность жизни. В США БАД применяются около 20 лет, и там продолжительность жизни постоянно растет. К сожалению, поливита минные препараты ежедневно принимает не более 3% населения России, в то время как в Европе - не менее 50%, в США - 80%. За последние несколько лет 100 млн. американцев стали использовать их регулярно (Рисман М., 1998).
Механизм действия БАД аналогичен действию обогащенных продуктов питания, за исключением того, что при этом не нарушается привычная структура питания. Этот фак тор можно отнести как к достоинствам, так и к недостаткам использования биологически активных добавок к пище.
Биологически активные добавки к пище имеют ряд преимуществ по сравнению с другими способами оптимизации питания:
При назначении биологически активных добавок к пище не требуется составление сложных рационов питания, так как рецептуры БАД уже имеют строго определенную направленность. Они позволяют получить гарантированное количество экзогенных био логически активных веществ независимо от качества и количества употребляемой чело веком пищи. Как и любое направление в диетологии, использование биологически ак тивных добавок к пище должно осуществляться по назначению врача и под его контро лем.
Применение биологически активных добавок к пище следует считать наиболее быс трым и эффективным способом коррекции питания. Они позволяют:
– оптимизировать питание путем наиболее быстрого восполнения дефицита посту пающих с пищей биологически активных веществ, потребление которых снижено (ами нокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты, витамины, макро- и микроэлементы, пищевые волокна, фитокомплексы и др.), а также для подбора наиболее оптимального соотношения питательных и энергетических веществ для каждого конкретного человека с учетом пола, возраста, энергозатрат, физиологических потребностей, что отвечает ос новным принципам современной концепции питания и является традиционным для отечественной диетологии;
– уменьшить калорийность рациона при адекватном поступлении биологически ак тивных веществ в организм;
– удовлетворить физиологические потребности в пищевых веществах больного че ловека, уменьшив при этом нагрузку на пораженные патологическим процессом метабо лические звенья. Так, включение в диету больных сахарным диабетом топинамбура – основного источника фруктозы – позволяет удовлетворять потребности организма в углеводах без риска развития гипергликемии. Для минорных биологически активных компонентов пищи в настоящее время мы можем ориентироваться только на расчетные уровни их содержания в «благоприятных для здоровья рационах», определенных эпидемиологическими наблюдениями. В то же время проведены огромные исследования, позволяющие заключить, что эти компоненты играют важную роль в поддержании здо ровья человека, снижении риска развития многих заболеваний (Тутельян В.А., 2001).
В МУК 2.3.2.721-98 приводится деление БАД на нутрицевтики и парафармацевтики.
Нутрицевтические средства рассматриваются как источники пищевых веществ. При этом содержание витаминов не должно превышать суточную потребность более чем в три раза для витаминов A, D, В1, В2, В6, В12, ниацина, фолиевой кислоты, пантотеновой кислоты, биотина и не более чем в 10 раз – для витаминов С и Е.
БАД-парафармацевтики в большинстве случаев являются источниками природных компонентов пищи, не обладающих питательной ценностью, однако относящихся к неза менимым факторам питания – органическим компонентам пищевых и лекарственных расте ний, продуктов моря и компонентов животных тканей. Реже действующие начала БАД-парафармацевтиков могут быть получены биотехнологическими или химическими способами. Суточная доза парафармацевтических средств не должна превышать разовую терапевтическую дозу, определенную при применении этих веществ в качестве лекарственных средств, при условии приема БАД не менее двух раз в сутки (МУК 2.3.2.721-98).
Деление БАД на нутрицевтики и парафармацевтики, с нашей точки зрения, очень услов но и носит искусственный характер. Это обусловлено тем, что классические парафармацевтики – природные компоненты, в том числе пищевые и лекарственные растения, – содер жат эссенциальные компоненты пищи (витамины, микроэлементы, пищевые волокна и др.), за счет которых могут быть отнесены и к нутрицевтикам, а любой из нутрицевтиков (макро- и микронутриентов и минорных биологически активных веществ) оказывает на организм полифункциональное воздействие как парафармацевтик. И нутрицевтики, и парафармацев тики способствуют как поддержанию функциональной активности органов и систем в физиологических границах, так и используются для оптимизации химического состава пищи, в связи с чем деление БАД на эти две группы не имеет практического значения. В течение многих тысячелетий именно компоненты, составляющие основу БАД, относимых к пара фармацевтикам животного и растительного происхождения, составляли наряду с БАД, относимыми к нутрицевтикам, важный элемент питания человека. Все компоненты питания обладают фармакологической активностью в большей или меньшей степени, и именно они обеспечивают поступление в организм биологически активных веществ, ответственных за нормальное функционирование организма.
Большинство разработанных БАД имеют поликомпонентный состав и содержат биоло гически активные вещества, которые относят к обеим группам: нутрицевтикам и парафармацевтикам. Сегодняшний уровень знаний не позволяет нам точно установить дозы минорных биологически активных веществ, необходимых для нормального функ ционирования организма, однако необходимость включать их в рацион питания бесспорна и деление на парафармацевтики и нутрицевтики обусловлено исключительно недо статком информации.
В соответствии с приказом №89 МЗ РФ от 26 марта 2001 г., биологически активные добавки к пище подразделяют на 13 групп. Выделяют биологически активные добавки к пище на основе:
– белков, аминокислот и их комплексов;
– эссенциальных липидов (растительных масел, рыбьего жира);
– углеводов и сахаров, меда, сиропов и др.;
– пищевых волокон;
– чистых субстанций макро- и микронутриентов, биологически активных веществ или их концентратов с использованием различных наполнителей;
– природных минералов, в том числе мумие;
– пищевых и лекарственных растений, в том числе цветочная пыльца;
– переработки мясомолочного сырья, субпродуктов, членистоногих земноводных, продуктов пчеловодства;
– рыбы, морских беспозвоночных, ракообразных, моллюсков и др.;
– растительных организмов моря;
– пробиотических микроорганизмов;
– одноклеточных водорослей;
– дрожжей.
1. Белки и аминокислоты выпускаются в виде полноценных пищевых смесей, содержа щих высокие концентрации молочных, яичных, соевых белков усвояемостью не менее 95% в оптимальном соотношении. Их задача – обогащение рациона белком и незаменимыми аминокислотами, прежде всего лизином, аргинином, трионином и др. Эти смеси с добавлением других компонентов используются наряду с обогащенными продуктами для спортсменов с целью интенсивного наращивания мышечной массы и для лиц, занимающихся бодибилдингом и подобными видами спортивного тренинга, а также для лиц, испытывающих повышенную потребность в пищевых белках (истощенные больные, больные с хроническими заболева ниями почек, печени и др.) Аминокислотные смеси используются в качестве вспомогатель ного средства при функциональных нарушениях ЦНС (снижение памяти и концентрации внимания, мышечная слабость, повышенная возбудимость).
2. Источником полиненасыщенных жирных кислот и фосфолипидов являются жир из печени лосося, акул и других морских и речных рыб, льняное, облепиховое, тыквенное, соевое масла и другие компоненты. Они также являются источниками жирорастворимых витаминов А, Е, D, что повышает их пищевую ценность. Комплексы эссенциальных жирных кислот предназначены для снижения риска развития атеросклероза, гипертонической болез ни, ИБС, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, заболеваний печени и других заболе ваний и для оптимизации питания с целью их профилактики и вспомогательной терапии.
Обогащение рациона фосфолипидами в значительной мере способствует усилению активности антиоксидантных систем организма, нормализации процесса транспорта липидов, репарации клеточных мембран. Кроме того, фосфолипиды способствуют активации иммунокомпетентных клеток и усилению всасывания жиров в кишечнике.
3. Углеводы, сахара, мед, сиропы и другие полисахариды являются важнейшим видом биологически активных добавок к пище. Зачастую они используются вместе с компонента ми других групп, чаще всего растительной. Сиропы и мед являются основой и наполните лем для БАД, воздействующих на организм в целом и на отдельные его органы и системы.
4. Пищевые волокна широко используются в составе БАД. Они неоднородны по своему составу и представлены гемицеллюлозой, пектином, лигнином и т.п., улучшают рабо ту кишечника, способствуют снижению уровня холестерина и сахара в крови, выведению токсинов, снижению массы тела, положительно влияют на микрофлору кишечника.
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) является концентратом пищевых волокон. Она при меняется не только в качестве активного компонента БАД, но и в качестве наполнителя при таблетировании. Источником пищевых волокон являются отруби пшеничные или ржа ные и многие другие продукты.
Многие растения способны накапливать в своем составе те или иные микроэлементы, что делает их более эффективными при коррекции рациона питания. Большая часть пище вых или лекарственных растений, входящих в состав БАД, используется в питании в настоящее время или использовалась в прошлом. Это делает особенно ценным использова ние их концентратов для оптимизации нашего питания.
8. В эту группу входят продукты животного происхождения, многие из которых являются для нас естественными, – продукты из мясо-молочного сырья, субпродукты, продукты пчеловодства. Членистоногие и земноводные (сколопендра, черная змея, му равьи, геконы и др.), рекомендуемые некоторыми фирмами, являются более чем экзотич ными для россиян и, естественно, вызывают определенные сомнения и опасения.
К этой группе относятся также цитамины, которые представляют собой сбаланси рованные комплексы биологически активных веществ направленного действия, выде ленных из органов и определенных видов тканей животных: белки, нуклеиновые кислоты, микроэлементы и минеральные вещества (медь, цинк, магний, марганец, железо, фосфор, калий, кальций, натрий и др.), витамины (тиамин, рибофлавин, ниацин, ретинол, α-токоферол) в легко усвояемой форме, что обусловливает их высокую пищевую и физиологическую ценность для сбалансированного питания людей всех возрастов.
9. Рыбы и гидробионты являются источником уникальных комплексов биологически активных веществ – белков, аминокислот, ДНК, кальций- и фосфорсодержащих минераль ных компонентов, йода, хитина, полиненасыщенных жирных кислот и других компонентов.
13. Биологически активные добавки к пище на основе дрожжей – одна из самых широко представленных в России групп. Это обусловлено тем, что сырьем для этой группы БАД служат пивные и хлебные дрожжи, которые легко доступны для использования или являются отходами производства. Они содержат белки, витамины, микроэлементы и другие биологически активные вещества. Дрожжи насыщают или смешивают с добавками, которые могут принадлежать к любой из предыдущих групп.
Биологически активные добавки к пище не являются лекарственными средствами, а оказывают существенное влияние на организм как фактор оптимального питания и эле мент диетотерапии. БАД являются важным элементом питания человека. Они позволяют обеспечить требуемый баланс биологически активных веществ в системе традиционного питания, необходимы для полноценного лечебного и лечебно-профилактического питания.
Из данных табл. 3.1 видно, что все компоненты, которые используются в составе БАД, вводятся в обогащаемые пищевые продукты в качестве функциональных ингре диентов с аналогичной целью – восполнения алиментарных дефицитов, оптимизации питания, оздоровления организма и диетотерапии различных заболеваний. Обогащен ные и функциональные продукты являются обыкновенными продуктами плюс БАД. Главным отличием обогащенных продуктов от БАД является то, что БАД выпускаются в более компактной форме, при производстве функциональных и обогащенных продук тов дополнительно необходимо учитывать взаимодействие функциональных ингредиен тов с компонентами основного продукта, а также трансформацию этих ингредиентов в процессе кулинарной обработки. Употребление обогащенных продуктов не исключает использования БАД.
ГЛАВА 3. ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ И ГИГИЕНИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПИЩИ
Современные пищевые технологии приготовления пищевых продуктов массового потребления предусматривают широкое применение различных пищевых добавок. Они не являются необходимыми компонентами пищи, но без их применения выбор пищевых продуктов был бы значительно беднее, а пищевые технологии значительно более сложными и дорогостоящими. Без применения пищевых добавок практически невозможно изготовление заготовок, полуфабрикатов, блюд быстрого приготовления, они также необходимы для улучшения органолептических свойств, удлинения сроков хранения, снижения калорийности пищи.
Сегодня известно 22 класса пищевых добавок. Это красители, консерванты, антиокислители, эмульгаторы, загустители, желатирующие вещества, стабилизаторы, усилители вкуса, подсластители, разрыхлители, наполнители и ряд других. Применение пищевых добавок регулируется различными нормативными актами. Одним из главных условий для разрешения применения пищевых добавок является их токсикологическая безопасность. Последняя достигается путем предварительного экспериментального исследования изменений функционального состояния и морфологических изменений рганизма под влиянием той или иной пищевой добавки. В то же время до сих пор очевидно недостаточное внимание уделяется оценке влияния пищевых добавок на процессы мутагенеза.
Мутагенез - явление усиления спонтанного мутирования под влиянием агентов различной природы. Типичными физическими факторами, вызывающими индукцию мутаций, являются ионизирующее и ультрафиолетовое облучение, химическими - нитрозопроизводные и алкилирующие агенты, биологическими - вирусы. Кроме того, есть убедительные основания полагать, что существенными факторами, вызывающими возникновение мутаций у человека, могут явиться стрессовые нагрузки и другие состояния, сопровождающиеся нарушениями естественной антиоксидантной защиты ДНК-репарации.
Биологические и медицинские последствия индуцированного мутагенеза представляют серьезную угрозу здоровью и жизни человека. Индуцированные мутации ответственны за возникновение наследственных заболеваний, врожденных пороков развития, онкологических заболеваний. С ними связывают преждевременное старение и бесплодие. Массированное воздействие мутагенов на генетические структуры может явиться причиной генетического вырождения человека как биологического вида. К сожалению, несмотря на серьезнейшую угрозу для жизни и здоровья человека со стороны индуцированного мутагенеза, оценка мутагенных свойств пищевых добавок не является необходимым условием их внедрения в практику, поэтому вопрос генетической безопасности их применения остается открытым.
С общетеоретических позиций влияние пищевых добавок на мутагенез может быть сведено к трем основным проявлениям:
1. Пищевая добавка может усиливать спонтанный мутагенез, т.е. являться мутагеном.
2. Пищевая добавка может усиливать эффекты мутагенов, присутствующих в среде, т.е. обладать комутагенной активностью.
3. Пищевая добавка может ослаблять мутагенные эффекты, т.е. проявлять антимутагенные свойства.
Совершенно очевидно, что пищевые добавки с мутагенными и комутагенными свойствами представляют очевидную опасность для жизни и здоровья человека, тогда как на основе пищевых добавок с антимутагенными свойствами возможна разработка продуктов, способных снижать «генетический риск» воздействия средовых и промышленных мутагенов на генетические структуры человека.
Результаты, полученные при изучении мутагенных свойств пищевых добавок.
Исследованию на мутагенную активность подвергнуты далеко не все использующиеся пищевые добавки. Однако даже эта ограниченная работа позволила выявить мутагенные соединения практически среди всех известных классов пищевых добавок.
1. Антиокислители.
Это наиболее хорошо исследованная в генетическом отношении группа пищевых добавок. Полученные результаты довольно противоречивы, но дают достаточно оснований полагать, что применение бутилгидрокситолуола (Е321) и особенно бутилгидроксианизола (Е320) может быть небезопасно с генетической точки зрения.
2. Ароматизаторы.
Ароматизирующий агент - коричный альдегид проявил мутагенные свойства в экспериментах на мышах и крысах, ester gum - при введении мышам. Пищевые ароматизаторы из лука и чеснока были мутагенны в экспериментах на бактериях.
3. Консерванты.
Исследования хлорида олова (Е512), применяющегося в качестве консерванта в ряде стран, показали его генотоксичность в микробиологических тестах. Формальдегид (Е240) проявил мутагенные свойства в микробиологических тест-системах, индуцировав генные мутации в клетках китайского хомячка in vitro и хромосомные мутации в культуре клеток человека.
Имеются сообщения о мутагенной активности консерванта нитрита
натрия и бактериального ингибитора для вин и соков бисульфита
натрия. Разработанный в Японии консервант AF-2, являющийся
производным нитрофурана, запрещен к применению в связи с наличием
мутагенных свойств.
Более сложные результаты были получены при оценке мутагенной активности сорбиновой кислоты и ее солей (Е200, Е201, Е202). Первоначально было показано, что они индуцируют генные и хромосомные мутации в культивируемых эукариотических клетках. В дальнейшем в исследованиях in vitro и in vivo эти результаты не нашли подтверждения. Однако было отмечено, что перечисленные агенты могут приобретать генотоксические свойства в результате окисления. Консервант тиабендазол (Е233) продемонстрировал мутагенные свойства в экспериментах на клетках китайского хомячка in vitro, но был неактивен в микроядерном тесте на мышах.
4. Красители.
В тесте Эймса мутагенную активность продемонстрировали основной красный, метиловый красный судан 4, метиловый оранжевый, конго красный, ализариновый красный В, эриохром, триптофановый синий, синий Эванса и другие.
Пищевой зеленый S (E142) и пунцовый SX (E125) продемонстрировали мутагенные свойства в экспериментах на мышах. В культурах клеток установлены мутагенные свойства метанилового желтого, оранжевого 11 и флоксина. «Сахарный колер» - (Е150а) и (Е150с) способны вызывать хромосомные мутации в культивируемых клетках млекопитающих, но не обладать генотоксической активностью в экспериментах на млекопитающих. Тартразин был мутагенен в культуре лимфоцитов периферической крови. В то же время тартразин, а также индигокармин (Е132), сансет желтый («солнечный закат» FCF) (E110*), азорубин (Е122) и патентованный V (Е131) в наших исследованиях не были активны в экспериментах на мышах.
5. Подсластители.
Сведения о многочисленных исследованиях сахарина и его солей (Е954) достаточно противоречивы. Одни авторы указывают на наличие у сахарина мутагенных свойств, другими подобные эффекты не обнаружены. В наших исследованиях, посвященных изучению мутагенности сахарина, а также цикламата (Е952), ацесульфама (Е950) и аспартама (Е951), не выявление мутагенной активности указанных пищевых добавок в экспериментах на мышах.
6. Другие пищевые добавки.
Пиколинат хрома продемонстрировал выраженную мутагенную активность в экспериментах на культивируемых эукариотических клетках, бромат калия (Е924) обладал аналогичным эффектом в экспериментах на крысах.
Результаты, полученные при изучении комутагенных свойств пищевых добавок.
Исследования комутагенной активности большинства пищевых добавок до сих пор остаются за пределами внимания исследователей. Работы в этом направлении имеют единичный характер. В то же время известные сведения позволяют уверенно утверждать, что комутагенные свойства присущи целому ряду пищевых добавок. Танины (Е181) проявили комутагенную активность по отношению к цитогенетическим эффектам митомицина С в ряде экспериментов, проведенных на эукариотических тест-системах. Выявлен синергизм мутагенных эффектов формальдегида (Е240) и нитрозометилмочевины.
Такое общеупотребляемое соединение как аскорбиновая кислота (ЕЗОО), продемонстрировала способность усиливать повреждающее действие блеомицина на хромосомы культивируемых лимфоцитов человека, а также проявила комутагенную активность относительно эффектов некоторых металлов в экспериментах на мышах.
В этой связи уместно рассмотреть другие примеры комутагенности витаминов, которые рекомендуются сегодня для обогащения пищевых продуктов. Витамин Е увеличивает мутагенность блеомицина и этилметансульфоната. Витамин В2 обладает аналогичным эффектом по отношению к соединениям хрома, а витамин А усиливает мутагенное действие этилметансульфоната.
Результаты, полученные при изучении антимутагенных свойств пищевых добавок.
В настоящее время все большее распространение получает идея того, что ряд пищевых добавок может одновременно с технологическими функциями выполнять роль хемопревенторов, т.е. увеличивать устойчивость человека к разнообразным воздействиям, в том числе и мутагенным. Немаловажную роль в формировании этой точки зрения сыграли позитивные результаты, установленные при изучении антимутагенных свойств пищевых добавок и витаминов, использующихся для обогащения пищевых продуктов.
Сегодня имеется достаточно большое количество сведений, указывающих, что утилгидрокситолуол (Е321), бутилгидроксианизол (Е320), пропилгаллат (Е310), этоксихин (Е324) обладают антимутагенными свойствами.
Е320 и Е321 ингибируют мутагенный эффект бензо(а)пирена в культивируемых клетках млекопитающих.
Е324 с дозовой зависимостью снижает и полностью устраняет повреждающее действие циклофосфана на клетки костного мозга и сперматогонии млекопитающих.
Достаточно сведений об антимутагенности аскорбиновой кислоты, эффективно снижающей генотоксическое действие лекарства циклофосфамида и инсектицида диметоата, пестицидов эндосульфана, фосфомедона, манкозеба, а также антиамебного препарата дийодгидроксихинолина и бензо(а)пирена.
Витамин Е снижает число хромосомных повреждений, индуцированных бензо(а)пиреном и блеомицином.
Витамин А снижает мутагенность афлатоксина В1, циклофосфамида метилнитрозамина, бензо(а)пирена, лекарства клофаземина.
2. Ароматизаторы.
Сведения о результатах исследований антимутагенных свойств ароматизатора коричного альдегида обобщены ранее.
Испытания ванилина показали, что этот ароматизатор снижает мутагенное действие метилметансульфоната и митомицина С в экспериментах на дрозофиле и этилнитрозомочевины в экспериментах на мышах.
Кумарин оказался способен ингибировать у мышей мутагенную активность бензо(а)пирена.
3. Красители.
Антимутагенными свойствами обладают красители природного происхождения куркумины (Е160): куркумин (E160i) и турмерик (Е 160ii). Первый ингибирует генотоксические эффекты конденсатов табачного дыма. Второй раздельно или в сочетании с куркумином - мутагенные эффекты бензо(а)пирена.
Рибофлавин (Е101i) ингибировал мутагенный эффект бензо(а)пирена и 2-ацетиламинофлуорена.
Исследование β-каротина (Е160а) показало, что он способен снижать мутагенность бензо(а)пирена и циклофосфамида. Каратиноидные красителирена и циклофосфамида. Каратиноидные красители Е160а и Е160е снижают мутагенные эффекты циклофосфамида и диоксидина у мышей.
4. Другие пищевые добавки и витамины.
Были установлены антимутагенные свойства подсластителя аспартама (Е951). Это соединение эффективно снижало мутагенные эффекты диоксидина и циклофосфамида.
Витамин В6 проявил антимутагенные свойства по отношению к митомицину С и нитрохинолиноксиду, но был не эффективен в отношении воздействия циклофосфамида, нитрозогуанидина и метилмочевины.
Витамин В12 уменьшал количество хромосомных повреждений у мышей, зараженных вирусом кори.
Фолиевая кислота дозо-зависимо снижала индукцию микроядер под влиянием метотрексата в клетках костного мозга мышей.
Таким образом, сегодня имеется достаточно большое количество сведений, демонстрирующих наличие у пищевых добавок, с одной стороны, мутагенных и комутагенных свойств, с другой стороны, - антимутагенной активности.
Обращает на себя внимание тот факт, что в ряде случаев одно и то же вещество может демонстрировать все три вида активности. Последнее особенно характерно для антиоксидантов и может быть связано с присущей этим соединениям инверсией эффектов, выражающейся в концентрационно- или дозо-зависимой смене антиоксидантного действия на прооксидантное и , соостветственно, антимутагенного на мутагенное или комутагенное.
Необходимость изучения мутагенной активности пищевых добавок, очевидно, вытекает из рекомендаций ВОЗ и совпадает с мнением отечественных авторов, указывавших ранее, что «... безопасность и качество продуктов питания - один из основных факторов, определяющих здоровье нации и сохранение ее генофонда».
Наличие у ряда пищевых добавок мутагенных и комутагенных свойств позволяет ставить под сомнение целесообразность их дальнейшего применения. В то же время сведения о наличии у них генотоксической активности получены в разрозненных экспериментах, не связанных единой методологией, принятой для оценки мутагенной активности химических соединений. Не останавливаясь на ее подробном анализе, отметим, что сегодня общепринята практика комплексного, предусматривающего применение набора разных методов, изучения мутагенности активности химических соединений, а также выработаны оптимальные алгоритмы оценки совокупности полученных данных и их экстраполяции на человека. Существуют научно обоснованные параметры, определяющие выбор методов исследования, доз, способов и режимов использования вещества в экспериментах по оценке его мутагенных свойств. Особенно тщательно и полно методология исследования на мутагенность разработана в области фармакологии, поскольку оценка мутагенной активности является необходимым условием внедрения лекарственных средств в практику. Вышеизложенные сведения позволяют обоснованно полагать, что систематическая и комплексная система оценки мутагенной активности пищевых добавок является ныне насущной необходимостью и может выполняться на основе методологии, принятой в доклинических фармакологических исследованиях по безопасности лекарств, как это рекомендуется ВОЗ.
Отдельного анализа заслуживают сведения об антимутагенных свойствах некоторых пищевых добавок. Их наличие открывает перспективы разработки пищевых продуктов, применение которых может значительно снизить мутагенное давление факторов среды на наследственность человека. Считается, что это чрезвычайно перспективное направление для теоретических и прикладных исследований. Однако его реализация наталкивается сегодня на недостаточную разработанность методологии подобного рода исследований и внедрения пищевых продуктов с антимутагенными свойствами. Большинство возникающих проблем связано с вопросами правомерности экстраполяции данных экспериментальных исследований на человека, а также инверсией и специфичностью эффектов многих пищевых антимутагенов.
Таким образом, сегодня имеется настоятельная необходимость внедрения в систему изучения безопасности пищевых добавок методов оценки их мутагенной и комутагенной активности и необходимые предпосылки для дальнейшей теоретической и практической разработки подходов к использованию антимутагенных пищевых добавок в качестве пищевых хемопревентеров мутагенных воздействий на человека.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что понимают под термином «пищевые добавки»?
2. Какие международные организации занимаются вопросами применения пищевых добавок?
3. Какими основными документами регламентируется применение пищевых добавок в России?
4. Каковы основные критерии безопасности пищевых добавок?
5. Из каких этапов складывается гигиеническое регламентирование пищевых добавок в продуктах и рационе питания?
6. Что понимают под генетической токсичностью вещетсва?
7. По каким классификационным признакам разделяются пищевые добавки?
ГЛАВА 4. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Современные исследования показывают, что пищевые продукты могут содержать как генотоксиканты, представляющие опасность для наследственности человека, так и антимутагены, способные увеличивать устойчивость человека к генотоксическим влияниям средовых факторов.
Мутагены могут попадать в продукты питания из внешней среды, образовываться при термической обработке и при хранении пищи. Однако сведения об этих процессах и контроль за ними, очевидно, недостаточны, как и данные о мутагенных свойствах пищевых добавок различного назначения и некоторых естественных компонентов пищи. Ввиду этого необходим развернутый анализ методических и методологических аспектов работы по обеспечению генетической безопасности пищи.
С другой стороны, в последние годы выявлено довольно много природных и синтетических соединений, способных ослаблять мутагенные эффекты. Создание пищевых продуктов, включающих антимутагены, представляет несомненный научный и практический интерес. Основная проблема, которую следует решать на этом пути, - выбор адекватных рецептур для разных групп населения и профилактики повреждающего действия мутагенов с разными механизмами действия. Одно из возможных направлений этой работы - выявление новых пищевых антимутагенов и изучение антимутагенных свойств уже применяющихся биологически активных добавок, витаминно-минеральных комплексов и готовых продуктов, обогащенных антимутагенными биокорректорами.
Таким образом, сегодня в области пищевой токсикологии формируются два новых направления исследований. Первое предусматривает раннее выявление пищевых генотоксикантов и предупреждение контакта с ними человека, второе - разработку пищевых продуктов, способных увеличивать устойчивость человека к воздействиям средовых генотоксикантов.
Основные положения о медицинской значимости индуцированного мутагенеза были сформулированы в 1960-1970-х гг. Большинство последующих исследований в этой области сфокусированы на оценке мутагенных свойств средовых факторов различной природы. Были предложены и отработаны методические и методологические принципы генетического скрининга химических мутагенов и оценки мутагенной активности и генетической безопасности применения вновь синтезированных ксенобиотиков. Особое внимание уделялось лекарственным средствам и пестицидам. Гораздо меньшее количество работ было посвящено оценке мутагенных свойств других повседневных средовых факторов, в частности пищевых компонентов. Однако полученных результатов оказалось достаточно для заключения Международной организации по исследованию канцерогенного риска и ряда авторитетных авторов о том, что пища является источником сложной смеси мутагенов и канцерогенов различной природы. Главенствующее положение среди них занимают микотоксины, нитрозосоединения, нитроарены, растительные (прежде всего пиролизидиновые) алколоиды, гетероциклические амины, флавоноиды, фурокумарины, хинолиновые и хиноксалиновые производные, отдельные ароматические углеводороды.
Пищевые мутагены. Возможно несколько принципиально различных путей попадания потенциальных мутагенов в пищу.
1. Они могут быть аккумулированы из внешней среды в процессе жизнедеятельности растений и животных. Известно, что широкое распространение в биогеоценозах имеют соли металлов и пестициды. Несколько десятков неорганических соединений накапливаются в объектах растениеводства и животноводства, загрязняя пищевые продукты. Ртуть аккумулируется в организме рыб, из почвы в овощи переходит до 37% марганца, до 32% меди, до 41% цинка, до 10% никеля. В зерновых и картофеле накапливаются соединения кадмия, никеля, свинца, цинка, хрома, кобальта и др. Ряд неорганических контаминантов демонстрирует в про- и эукариотических тест-системах мутагенную и/или ДНК - повреждающую активность в концентрациях, превышающих физиологические значения. Среди них соединения цинка, кобальта, кадмия, бериллия, ртути, свинца, молибдена, никеля, хрома, мышьяка, меди, железа и др. Перечисленные соединения диссоциируют с образованием двухвалентных катионов, способных прямо взаимодействовать с ДНК, или имеют в структуре элементы переменной валентности (переходные элементы - Mo, Hg. Fe, Cu, Mn, Cr, Ni, Co и др. ) и, следовательно, обладают потенциальной способностью к индукции окислительных повреждений ДНК.
Широкие исследования показали, что мутагенными свойствами обладает не менее половины из 230 тестированных пестицидов. Наиболее ярко они выражены у этилендибромида, гидразина, параквата, а также отмечены in vivo у эндосульфана, манкозеба, фосфорорганических и некоторых других пестицидов. Их аккумуляция в пищевых растениях и остаточные количества в продуктах питания могут представлять генетическую опасность для человека, что подтверждено прямым цитогенетическим обследованием лиц, профессионально контактирующих с пестицидами.
В растениях и животных могут накапливаться и другие потенциально мутагенные соединения или соединения, способные образовывать мутагены в организме человека. Например, нитраты, накапливающиеся в растениях при внесении в почву азотистых удобрений, взаимодействуют с вторичными или третичными аминами с образованием мутагенных нитрозоаминов в кислом содержимом желудка человека. Взаимодействие нитрата натрия с L-триптофаном в аналогичных условиях приводит к возникновению мутагенного производного пропионовой кислоты, с гербицидами, являющимися производными мочевой кислоты, - к образованию их мутагенных нитрозопроизводных. Не исключено также образование потенциально мутагенных соединений в процессе переработки доброкачественной (не содержащей мутагенов или их предшественников) пищи в желудочно-кишечном тракте. В тесте Эймса и на фибробластях человека показано присутствие в фекалиях здоровых людей мутагенных фекапентенов (конъюгированные эфиры липидов).
Следует также упомянуть, что мутагенную опасность для человека могут представлять остаточные количества препаратов, используемых для стимуляции роста и лечения животных, которые могут переходить в продукты питания человека. Например, транквилизаторы азоперон и ацепрамазин, используемые при производстве мяса, мутагенны в тесте Эймса; диоксидин, применяемый в ветеренарии в качестве антимикробного соединения, мутагенен в эукариотических тестах.
2. Пищевое сырье может быть загрязнено мутагенами при хранении. Например, в результате накопления переокисленных соединений липидов, мутагенность которых хорошо известна, или в результате поражения плесниевыми грибами - продуцентами мутагенных микотоксинов.
Мутагенные свойства одного из микотоксинов - афлатоксина В1 выявлены в исследованиях на самых разных биологических объектах, включая обезьян. Минимальная генотоксическая доза этого вещества,
установленная в экспериментах на китайских хомячках, весьма незначительна - 0,1 мкг/кг. При этом увеличение уровня спонтанного мутирования после однократного введения этого соединения обезьянам сохраняется на протяжении почти двухлетнего периода наблюдений. Афлатоксин В1 относится к группе бисфураноидных токсинов. Однозначно установлены мутагенные свойства других соединений этого ряда, имеющих двойную винил-эфирную связь с терминальным фурановым кольцом: афлотоксины С1 и Ml, О-метилстеригматоцистин и стеригматоцистин. Также имеются сведения о мутагенных свойствах других микотоксинов: патулина, зеараленона, охратоксина А.
Показано образование мутагенов 1-(2-фурил)-пиридо(3,4-b)индола и
1-(2-фурил)-пиридо(3,4-b)индол-3-уксусной кислоты при смешивании и совместной 60-дневной инкубации при 37°С L-триптофана и
L-аскорбиновой кислоты. По мнению авторов, это может свидетельствовать о возможности образования мутагенов при хранении пищи, содержащей указанные естественные компоненты.
3. Мутагены могут образовываться в процессе термической Обработки пищевого сырья. Воздействие открытого огня, копчение и выпекание приводят к образованию и накоплению в пищевых продуктах мутагенных полициклических ароматических углеводородов, прежде всего бензо(а)пирена; поджаривание или проваривание продуцируют полициклические ароматические углеводороды, нитрозамины, аминоимидазоазарены, гетероциклические амины и другие мутагены. Показано, что нагревание рыбных продуктов до 100-220°С в течении 15 минут приводит к образованию мутагенных 2-амино-3,8- диметилимидазо(4,5-f)хиноксалина и 2-амино-3,4,8- триметилимидазо(4,5-f)хиноксалина. Пирролизаты фосфолипидов, образующиеся при нагревании до 500-700°С, обладают мутагенными свойствами, подобная активность выявлена у продуктов пирролиза глутаминовой кислоты и других аминокислот. Холестерин, окисляясь при хранении или приготовлении пищи, может также приобретать мутагенные свойства.
4. В пище имеются мутагены естественного происхождения. Некоторые флавоноиды демонстрируют мутагенную активность, а витамины С, Е, А - мутаген-потенциирующие эффекты. Саговник, употребляемый в пищу, содержит мутаген естественного происхождения - циказин. В экспериментах на лимфоцитах человека показано, что кофе, помимо кофеина, содержит и другие мутагенные факторы. Кофеин в целом ряде исследований на про- и эукариотических тест-системах демонстрировал мутагенные и мутаген-потенциирующие свойства.
Известно более 200 растений, содержащих соединения, обладающие мутагенными эффектами.
Кроме того, определенную мутагенную опасность могут представлять пищевые добавки, используемые в качестве консервантов, ароматизаторов, красителей, подсластителей, загустителей и пр.
Консерванты - сорбиновая кислота и ее соли, добавляемые в соки, маргарин, сгущенное молоко и т.п., индуцируют генные и хромосомные мутации, а также СХО в культивируемых V79 клетках китайского хомячка. Известны сведения о мутагенной активности консерванта нитрата натрия и бактериального ингибитора для вин и соков бисульфита натрия, а также широко используемого сахарозаменителя - сахарина. Проверка на бактериальных тестах 65 коммерческих пищевых ароматизаторов выявила мутагенную активность у препаратов лука и чеснока, у ряда пищевых азокрасителей, содержащих бензидиновые или нитрогруппы, бензенамины. В частности, в тесте Эймса мутагенную активность продемонстрировали основной красный, метиловый красный судан IV, метиловый оранжевый, конго красный, ализариновый красный В, эриохром, триптофановый синий, синий Эванса и др. Из корней Rubia tinctomm, используемых в качестве сырья для получения пищевых красителей, выделено девять различных антрахиноновых производных, обладающих мутагенными свойствами.
Значительное внимание было уделено изучению мутагенных свойств различных антиоксидантов, применяемых в качестве консервантов пищевых продуктов. Многочисленные исследования с использованием про- и эукариотических тестов показали мутагенные свойства бутилокситолуола и особенно бутилоксианизола.
Приведенные примеры однозначно указывают на необходимость широких исследований, направленных на оценку мутагенных свойств пищевых продуктов, вспомогательных пищевых компонентов, распространенных пищевых добавок, а также роли отдельных технологий в возникновении мутагенов в готовых продуктах, произведенных из доброкачественного сырья. Однако именно оценка мутагенных свойств является наименее разработанным вопросом в области теоретической и практической токсикологии. Согласно рекомендациям ВОЗ, в пищевой токсикологии можно использовать методологии изучения мутагенности, сложившиеся в смежных областях, например в сфере фармакологии, где необходимость ипытания новых лекарств на мутагенность определена директивно и разработаны необходимые методические и методологические подходы, позволяющие эффективно решать эту проблему. Однако в перспективе это не снижает актуальности разработки методологии исследования мутагенности в области пищевой токсикологии.
Важно подчеркнуть, что главной мерой борьбы с индуцированным мутагенезом и его отдаленными патогенетическими последствиями является предупреждение контакта человека с потенциальными мутагенами. В этой связи представляется, что в области изучения мутагенности пищевых продуктов следует выделить две тесно взаимосвязанные задачи.
Первая задача - предупреждение потребления продуктов, содержащих потенциально мутагенные соединения. Ее решение методами генетического мониторинга представляется невозможным из-за чрезвычайно большого объема необходимых исследований. Поэтому в этом случае целесообразно применение менее дорогостоящих и менее трудоемких методов химической детекции потенциально опасных веществ в рамках санитарно-гигиенического контроля качества. Например, после выявления мутагенных и канцерогенных свойств афлотоксина В1 и других микотоксинов, загрязняющих пищу, достаточно иметь надежные аналитические способы их идентификации и препятствовать распространению загрязненных продуктов без дополнительных генетических исследований.
Вторая задача - изучение генотоксических свойств наиболее распространенных дополнительных компонентов: пищевых добавок, которых насчитывается около 2.5 тысяч, наиболее часто встречающихся загрязнителей и необязательных компонентов пищи, возникающих при термических воздействиях, с тем, чтобы иметь необходимую базу данных для направленного выявления потенциальных мутагенов в пищевых продуктах методами аналитической химии. Эта задача представляется достаточно сложной прежде всего по вопросам определения первоочередности тестирования, выбора тест-объектов исследований, доз, способов и схем применения испытуемых соединений и продуктов, антагонизма и синергизма действия пищевых компонентов с мутагенами, повседневно воздействующими на человека (полициклические углеводороды, хиноны и пр.). Недостаточное внимание к указанным вопросам имеет следствием получение неоднозначных результатов и значительно затрудняет меры, направленные на предупреждение применения потенциального мутагена. Например, среди нескольких десятков работ, посвященных изучению мутагенности сахарина, имеются как подтверждающие, так и отрицающие наличие у него мутагенных свойств. Подобное положение определяет длительность и бесплодность многолетней дискуссии о возможности и потенциальной опасности его использования в качестве пищевого сахарозаменителя.
Существенное значение имеет также проблема адекватной трактовки полученных данных. Выше было указано на существование результатов, демонстрирующих мутагенные свойства ароматизирующих компонентов лука и чеснока на бактериях. С одной стороны, эти данные свидетельствуют о генетоксическом потенциале этих ароматизаторов, с другой - хорошо известны бактериологические свойства компонентов указанных растений. Следовательно, выявленные мутагенные эффекты могут быть биоспецифичны для микроорганизмов, что не позволяет однозначно экстраполировать данные о мутагенности ароматизаторов чеснока и лука на человека. Аналогичная ситуация прослеживается с распространенными загрязнителями среды и, возможно, пищевых продуктов - пероксиацетилнитратами, возникающими в результате взаимодействия фотохимически перекисленных органических продуктов с оксидами азота. Эти соединения демонстрируют мутагенные свойства в бактериальных тест-системах, но не у эукариот in vivo. В этой связи следует указать, что большинство указанных работ выполнено на микробиологических объектах, поэтому очевидно, что для повышения надежности экстраполяции сведений о мутагенных свойствах пищевых продуктов и их компонентов следует продолжить их исследования с использованием в качестве тест-систем высших организмов при пероральном многократном введении испытуемых соединений в дозах, реально потребляемых человеком и, как минимум, превышающих их в десять раз. Очевидно, что при выявлении мутагенной активности пищевого компонента в тестах, позволяющих надежно экстраполировать полученные данные на человека, выявленный мутагенный агент должен устраняться из рецептур пищевых продуктов и заменяться немутагенным аналогом. Представляется, что в первую очередь следует детально оценить мутагенные свойства пищевых добавок и загрязнителей, поскольку уже было показано, что некоторые из них обладают мутагенными свойствами.
Пищевые антимутагены. Наряду с развитием работ по обеспечению генетической безопасности пищевых продуктов в последнее время активно изучаются вопросы влияния веществ, содержащихся в пище, на мутагенные эффекты средовых ксенобиотиков. Это чрезвычайно важная проблема, поскольку очевидно, что современная среда обитания агрессивна по отношению к человеку и содержит большое количество мутагенов химической и физической природы, устранить которые невозможно. Более того, по существующим прогнозам мутагенное давление внешних факторов будет все более увеличиваться. Возможное средство борьбы с этим явлением - использование соединений-антимутагенов, способных снижать или устранять мутагенные эффекты средовых факторов.
Сегодня формируются три направления практического использования антимутагенов. Во-первых, разрабатываются фармакологические средства защиты генетических структур от мутагенных воздействий. Во-вторых, исследуя влияние различных (в подавляющем большинстве растительных) пищевых продуктов на индуцированный мутагенез. В-третьих, идет интенсивное изучение возможности использования отдельных пищевых добавок или компонентов в качестве превентеров (chemopreventers), обладающих профилактическими, в частности антимутагенными, свойствами. Создание пищевых продуктов, обогащенных антимутагенными компонентами, имеет большие перспективы не только для профилактики увеличения генетического груза, но также потому, что антимутагены рассматриваются как агенты, предупреждающие индукцию и развитие злокачественных новообразований.
Известно более 25 различных классов химопревентеров, содержащихся практически во всех типах пищи. Сведения о них обобщены и представлены в таблице 25.
Не останавливаясь на многих эффектах химопревентеров, полезных для здоровья человека, укажем, что многие из них в эксперименте снижают повреждающее действие средовых мутагенов.
Антимутагенные свойства имеют многие соединения, поступающие с пищей: растительные пищевые волокна, пигменты и флавоноиды (рутин, кверцетин, мирацетин), витамины С, Е, А, β-каротин, экстракты ряда культурных и дикорастущих растений (зеленого и черного чая, капусты, зеленого перца, баклажанов, яблок, лопуха, лука, имбиря, мяты и др.), многочисленные синтетические соединения, применяющиеся в качестве пищевых добавок: бутилокситолуол, бутилоксианизол, пропилгаллат, этоксихин).
Известны факты, свидетельствующие о снижении мутагенных эффектов под действием йогуртов и соков различных фруктов и овощей. В исследованиях института фармакологии были показаны антимутагенные свойства подсластителя аспартама и естественного компонента пищи убихинона.
Отдельные соединения, являющиеся естественными компонентами пищи, способны ингибировать непосредственно эффекты пищевых мутагенов. Показано, что казеин в микробиологических тест-системах обладает эффективной антимутагенной активностью и снижает генотоксические эффекты азида натрия, N-нитрохинолин-1-оксида и особенно хорошо бензо(а)пирена, N-метилнитрозомочевины, нитрозированного 4-хлориндола, различные флавоноиды ингибируют мутагенность гетероциклических аминов.
Витамины С и Е уменьшают эндогенное образование мутагенных нитрозопроизводных, что по мнению отдельных авторов открывает перспективу профилактического использования этих соединений за счет увеличения потребления овощей и фруктов или продуктов, обогащенных пищевыми добавками, содержащими эти компоненты.
По механизмам защитного действия пищевые антимутагены скорее всего полифункциональны и могут оказывать защитный эффект сразу по нескольким описанным ранее механизмам: вне клетки - ингибируя формирование и поглощение мутагенов, превращение промутагенов в мутагены; внутриклеточно - блокируя поступление мутагенов в клетки, их взаимодействие с генетическими структурами за счет усиления активности детоксицирующих ферментов и ферментов реперации, а также за счет прямого взаимодействия с мутагенами (десмутагены), перехвата свободных радиикалов.
В таблице приведены сведения об антикластогенных эффектах различных соединений и возможных механизмах их действия. Данные, приведенные в таблице, дают достаточно много сведений об антикластогенах in vitro.
Вместе с этим большая часть работ по антимутагенезу выполнена с применением микробиологических тест-объектов, что значительно снижает прогностическую ценность выявленных результатов для высших животных и человека. Исследования антимутагенных свойств химических соединений предпочтительнее проводить на млекопитающих, так как в этом случае оцениваются не только прямые, например десмутагенные, эффекты антимутагенов, но также их защитное действие за счет прямого и опосредованного центральными механизмами влияния на специфические системы метаболизма, антиоксидантную, иммунную и детоксицирующую системы. Данные, полученные на млекопитающих, с высокой надежностью могут быть экстраполированы на человека.
|
Тип пищи |
Химопревенторы |
|
Фрукты |
Витамины, флавоноиды, полифенельные аминокислоты,волокна, каротиноиды, монотерпиноиды (d-лимонин) |
|
Овощи |
Витамины, флавоноиды, растительные фенолы, волокна, хлорофилл, алифатические сульфиды, каротиноиды, ароматические изотиоционаты, растительные кислоты, дитиолтионы, кальций |
|
Злаки |
Волокна, токоферолы, растительные кислоты, селен |
|
Мясо, рыба, яйца, птица |
Конъюгированные изомеры линолеиновой кислоты, витамины А и Е, селен |
|
Жиры и масла |
Жирные кислоты, витамин Е и другие токоферолы |
|
Молоко |
Ферментированные продукты, кальций, свободные жирные кислоты |
|
Орехи, фасоль, зерно |
Полифенолы, волокна, витамин Е, растительные кислоты, кумарины, протеины |
|
Пряности |
Кумарины, куркумин, сизаминол |
|
Чай |
Растительные фенолы, эпигаллокатехины |
|
Кофе |
Полифенольные кислоты, дитерпены, меланоиды |
|
Вино |
Флавоноиды |
|
Вода |
Селен |
В таблице 26 представлены результаты исследований антимутагенных свойств некоторых пищевых соединений in vivo. Обращает внимание, что исследования весьма немногочисленны и выполнены с использованием достаточно узкого круга индукторов мутагенеза. Таким образом, следует констатировать очевидную недостаточность сведений об антимутагенах in vivo, что позволяет рассматривать изучение их эффектов на высших организмах как новую сферу исследований.
В этой области, имея в виду предложения о практическом использовании антимутагенов, важно выделить несколько проблем.
Во-первых, проблема высокой избирательности действия. N-ацетилцистеин, например, снижает индукцию бензо(а)пиреном микроядер в печени и легких крыс, но не влияет на аналогичную активность диметилбензантрацена в клетках костного мозга мышей. Даже в экспериментах на одних и тех же объектах in vitro, заведомо менее сложных, чем системы in vivo, антимутагены избирательно ингибируют эффекты одних повреждающих факторов и неэффективны по отношению к другим мутагенным соединениям. Например, мирцен в культуре V79 концентрационнозависимо ингибирует образование СХО под действием циклофосфамида и афлотоксина В1, но не бензо(а)пирена и бензо(а)антрацена.
Во-вторых, часто отмечается сложная дозовая зависимость антимутагенных эффектов, зависимость защитного эффекта от дозы и типа индуктора мутагенеза, выбранного объекта исследования и пути введения исследуемого вещества.
В-третьих, практически все антимутагены, уменьшая эффекты одних, потенциируют мутагенное действие других ксенобиотков, а при определенных условиях обладают собственным мутагенным потенциалом. Например, каротиноиды - прекрасные антиоксиданты и за счет этого обладают антимутагенным действием, но в ряде случаев оказывают противоположный - мутагенный или мутаген-потенциирующий - эффект вследствие инверсии антиоксидантного эффекта в прооксидантный. Аналогичными свойствами обладают витамины А, С, Е и синтетические антимутагены. Например, известны сведения о мутаген-потенциирующих свойствах витаминов, об антимутагенных и мутагенных свойствах бутилокситолуола (ВНА) и бутилоксианозола (ВАТ).
Примечание к таблице ХрА - метод учета хромосомных аббераций, МЯ - метод учета микроядер.
Таблица 26 - Вещества, действующие, как антикластогены в культурах клеток человека и животных, и возможные механизмы их действия.
|
Декластогены |
Биоантикластогены |
||
|
Изменяющие метаболизм |
Блокирующие реактивные молекулы |
Изменяющие синтез ДНК |
|
|
L-цистеин |
L-цистеин |
L-цистеин |
Таннины |
|
Цистеамины |
Цистеамины |
Цистеамины |
Новобиоцин |
|
Гомоциклические тиолактоны |
Гомоциклические тиолактоны |
Гомоциклические тиолактоны |
Интерферон |
|
Стрептовитацин |
|||
|
N-ацетилцистеин |
N-ацетилцистеин |
N-ацетилцистеин |
Спермин |
|
Полиамины |
|||
|
Тиолы |
Тиолы |
Тиолы |
Циклогексимид |
|
Унитиол |
Унитиол |
Унитиол |
Хлорамфеникол |
|
Цистафос |
Цистафос |
Цистафос |
|
|
Гаммафос |
Гаммафос |
Гаммафос |
|
|
Витамин С |
Таннины |
Витамин С |
|
|
Витамин Е |
Амилобарбитан |
Витамин Е |
|
|
Растительные |
Фенобарбитал |
Бутилгидрокси- анизол (ВНТ) |
|
|
Фенолы |
Хлорамфеникол |
||
|
Маннитол |
Индометацин |
Бутилгидрокси- толуол (ВНА) |
|
|
Ретинол |
|||
|
Антиоксидантные ферменты |
|||
|
Селен |
|||
|
Селенцистеин |
|||
|
β-каротин |
|||
|
Маннитол |
|||
|
Ретинол |
Таблица 27 – Антимутагенность некоторых пищевых веществ в экспериментах in vivo
|
Вещество |
Мутаген |
Тест-система |
|
Витамин А |
Бензо(а)пирен Циклофосфан |
Мыши, МЯ Мыши, МЯ |
|
β – каротин |
Рентгеновское облучение Циклофосфан Метилметансульфонат бусульфан |
Мыши, МЯ Мыши, ХрА Китайские хомячки, ХрА |
|
Витамин С |
Пестициды: Эндосульфат, Манкозеб, Фосфамедон "Рогор" Циклофосфан Хром Дийодогидроксихинолин |
Мыши, ХрА Мыши, ХрА Кролики, МЯ Морские свинки Мыши, МЯ |
|
Витамин Е |
Бензимедазол Рентгеновское облучение |
Мыши, ХрА Дрозофила |
|
Поливитамины |
γ - облучение |
Мши ХрА |
|
Пищевые антиоксиданты: ВНТ и ВНА, этоксихин |
Циклофосфан |
Мыши, ХрА |
|
Флавоноиды: флавон и флавонол байколинаты |
Бензо(а)пирен Фотрин, диоксин |
Мыши, МЯ Мыши, ХрА |
|
Растительные фенолы |
Бензо(а)пирен |
Мыши, ХрА |
|
Хлорофиллин |
ТиоТЭФ Диметилнитрозоамин |
Китайские хомячки, ХрА Дрозофила |
|
Ванилин |
Митомицин С |
Дрозофила |
|
Мочевая кислота |
Циклофосфан |
Мыши, МЯ |
|
Аспартам |
Диоксидин, циклофосфан |
Мыши, ХрА |
|
Убихион |
Диоксидин, фотрин, циклофосфан |
Мыши, ХрА |
|
Кумарин и его производные |
Бензо(а)пирен Диоксин |
Мыши, МЯ Мыши, ХрА |
Следовательно, необдуманное и недостаточно обоснованное
использование антимутагенных химопревенторов в качестве элементов
продуктов питания может принести вреда не меньше, чем пользы.
Строго говоря, сегодня в доступной литературе нет ни одного примера,
позволяющего дать обоснованную рекомендацию по практическому
использованию антимутагенов в области пищевой промышленности.
Вместе с этим принята практика обогащения повседневных продуктов
питания (молоко, соки и пр.) витаминами. Подобный подход оправдан
наличием серьезных гиповитаминозов у части населения практически
всех регионов России. Однако совершенно неясно, каким образом
обогащенные витаминами продукты влияют на процессы
индуцированного мутагенеза у лиц, не страдающих недостатком
витаминов, и как отражается состояние гипо- и гипервитаминозов на
эффектах средовых мутагенов разного типа действия. Например, в
исследованиях института фармакологи показано, что как при гиповитаминозе по витамину А, так и при дополнительном пероральном введении этого витамина уровень аберрантных клеток, индуцируемых диоксидином, в костном мозге животных значимо ниже, чем у животных, имеющих сбалансированное питание. В других работах показано, что витамины А, С, Е имеют мутаген-потенциирующие эффекты. Таким образом, даже применение в качестве антимутагенных химопревентеров таких повседневно использующихся соединений, как витамины, требует специального обоснования и изучения.
Можно полагать, что исследование, направленное на разработку пищевого антимутагена, должно строиться таким образом, чтобы можно было охарактеризовать особенности влияния in vivo перспективного антимутагенного химопревентора (в диапазоне доз, возможных к применению) при пероральном введении на эффекты мутагенов различного типа действия, прежде всего на наиболее распространенные мутагены с алкилирующим и прооксидантным типами действия. Изучение влияния вероятного антимутагенного химопревентора на эффекты сложных смесей мутагенов можно выделить как второй гипотетический этап внедрения антимутагена в практику. Наконец, исследования, подтверждающие защитные свойства пищевого продукта, содержащего химопревентор, логично рассматривать как завершающий этап, доказывающий возможность профилактического применения этого продукта.
Важно отметить, что в определенных случаях эффект пищевых мутагенов может быть снижен или устранен на основе изменения технологии приготовления пищевых продуктов. Например, при термической обработке мяса, не содержащего собственных соков, уровень мутагенности готового продукта примерно в 50 раз ниже, чем при обработке в тех же условиях в присутствии мясных соков. Наблюдаемый эффект связан с тем, что последние содержат большое количество креатинина и свободных аминокислот, являющихся субстратом образования мутагенных гетероциклических ароматических аминов. Нанесение пищевых аминокислот триптофана или пролина на поверхность мяса перед его термической обработкой также ингибирует образование мутагенных гетероциклических ароматических аминов. Однако последнее нуждается в проверке, так как в ряде случаев обработка мяса некоторыми свободными аминокислотами, прежде всего пролином, значимо увеличивает мутагенность готового продукта.
Возможна также дезактивация загрязненных продуктов. Кукурузное зерно, содержащее афлотоксин В1, было мутагенным в костном мозге мышей in vivo, но после обработки аммонием теряло повреждающую активность.
Не менее интересны сведения о диетической модуляции ДНК-повреждений у человека. Показано, что при недостаточно калорийных диетах уровень биомаркеров, свидетельствующих об интенсивности окислительных повреждений ДНК, снижен. При низкокалорийной диете, содержащей белки, жиры и углеводы, но в отсутствие фруктов и овощей уровень биомаркеров выше, чем в их присутствии. Аналогичным образом обогащение диеты ненасыщенными жирными кислотами возможно будет иметь протекторное действие по отношению к мутагенным эффектам, поскольку показано, что некоторые из них в культуре клеток китайского хомячка ингибируют кластогенный эффект целого ряда мутагенов.
Следует констатировать, что в настоящее время в области пищевой токсикологии формируются два взаимосвязанных направления обеспечения генетического здоровья населения. Первое связано с предупреждением потребления пищевых мутагенов и уже сегодня может в достаточной степени решаться в рамках технологических, санитарно-гигиенических и генетических подходов. Второе направление имеет целью создание продуктов, компоненты которых способны препятствовать повреждающему действию средовых мутагенных факторов, по существу - это новое поле исследований, не имеющее сегодня устоявшейся методологии и представленное достаточно разрозненными данными. Однако большие группы населения имеют прямой контакт с мутагенами в быту и на производстве, например, в асбесто-цементной промышленности, поэтому разработка и внедрение пищевых антимутагенрв имеет большую социальную значимость.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Шленская Татьяна Владимировна,
Чичева-Филатова Людмила Валерьевна,
Тырсин Юрий Александрович,
Баулина Тамара Васильевна.
Пищевые и биологически активные добавки. Часть 1.
Учебно-практическое пособие
Подписано к печати:
Тираж:
Заказ №