Вещества, способствующие увеличению сроков годности пищевых продуктов
КОНСЕРВАНТЫ
Консерванты добавляются к пищевым продуктам с целью предотвращения их микробиологической порчи и увеличения срока годности.
Консерванты не могут компенсировать низкое качество сырья и нарушение правил промышленной санитарии. Если продукт бактериально сильно загрязнён или начал портиться, консерванты уже бесполезны.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Под консервированием пищевых продуктов понимают меры, направленные против развития в продукте вредных микроорганизмов, образования ими токсинов, предотвращения плесневения, появления неприятных вкуса и запаха. Различают физическое, биологическое и химическое консервирование.
Самые известные физические методы, препятствующие росту микробов: стерилизация и пастеризация (тепловая обработка), охлаждение и замораживание (воздействие холодом), высушивание (удаление воды) и обработка ионизирующими излучениями. Биологическое консервирование предполагает воздействие на пищевой продукт безвредных для здоровья человека культур микроорганизмов с целью предотвращения развития патогенной или другой нежелательной микрофлоры. Химические методы консервирования заключаются в добавлении определённых веществ, которые подавляют развитие микроорганизмов. Такие вещества называют консервантами. На практике, как правило, не пользуются только одним методом консервирования: с давних пор успешно сочетают различные методы. Например, при копчении воздействие антимикробных составляющих дыма дополняется подсушиванием, а хранить копчёности рекомендуется при пониженной температуре.
Наиболее используемыми консервантами в настоящее время являются: поваренная соль, этиловый спирт, уксусная (Е 2б0), сернистая (Е 220), сорбиновая (Е 200), бензойная (Е 210) кислоты и некоторые их соли (Е 202, Е 203, Е 211, Е 221...Е 228, Е 261...Е 2бЗ), углекислый газ (Е 290), нитриты (Е 249, Е 250), нитраты (Е 251, Е 252), низин (Е 234). Сахар в концентрации более 50% также проявляет антимикробное действие. Установлено, что высокую антимикробную активность проявляют эфирные масла чеснока, корицы, чабреца и ряда других растений.
Многие из консервантов обнаружены в природе. Сорбиновая (2,4-гексадиеновая) кислота встречается в ягодах рябины (Sorbus aucuparia), бензойная - в ягодах брусники (Vaccinium vitis-idaea L.), черники (Vaccinium myrtillus L.), в мёде, кислом молоке, йогурте и сыре. Молочная и уксусная кислоты образуются в результате молочно- или уксуснокислого брожения в винах, кисломолочных продуктах и квашеных овощах; низин продуцируется бактериями вида Streptococcus lactis и встречается во всех кисломолочных продуктах. Для промышленного использования эти консерванты получают синтетически, но они полностью идентичны натуральным.
Консерванты можно условно разделить на собственно консерванты и вещества, обладающие консервирующим действием (помимо других полезных свойств). Действие первых направлено непосредственно на клетки микроорганизмов (замедление ферментативных процессов, синтеза белка, разрушение клеточных мембран и т. п.), вторые отрицательно влияют на микробы, в основном, за счёт снижения рН среды, активности воды или концентрации кислорода. Соответственно, каждый консервант проявляет антимикробную активность только в отношении части возбудителей порчи пищевых продуктов. Иными словами, каждый консервант имеет свой спектр действия.
ПРИМЕНЕНИЕ КОНСЕРВАНТОВ
Применение веществ, обладающих консервирующим действием, - поваренной соли, уксуса, сахара, углекислого газа, этилового спирта - давно и хорошо известно. Обычно их используют в количестве нескольких процентов или десятков процентов, чаще добиваясь определённого вкуса пищевого продукта, а консервирующее действие рассматривают как побочное.
Вещества, условно отнесённые к собственно консервантам, - сорбиновая, бензойная, сернистая кислоты и их соли, нитраты, нитриты, низин - используются в гораздо меньших количествах (менее 0,5%) и практически не влияют на орга-нолептические показатели продукта.
Основные области использования нитратов и нитритов - мясопродукты и сыры. Антимикробное действие самих нитратов незначительно, но в мясопродуктах они превращаются в нитриты. Нитриты не только способствуют образованию требуемой окраски и специфического аромата мясных продуктов, но и защищают их от окислительной и бактериальной порчи. Действие нитритов направлено, главным образом, против бактерий рода Clostridium, образующих боту-линовые токсины. В соответствии с "Санитарными правилами по применению пищевых добавок" № 1923-78, остаточное содержание нитритов в готовом мясном продукте не должно превышать 30...50 мг/кг; нитраты применяются в сырах согласно ТИ, но не более 300 мг/л обрабатываемого молока.
Сернистая кислота, её соли и сернистый ангидрид давно и широко применяются в виноделии, производстве соков, для сохранения фруктовых полуфабрикатов промышленной переработки (перед использованием полуфабриката консервант удаляют нагреванием или вакуумированием). Действие сернистой кислоты, в основном, бактериостатическое. Кроме того, она обладает антиокислительными свойствами и замедляет реакции ферментативного и неферментативного побу-рения. Добавление сернистого ангидрида во время и после приготовления вина приводит к связыванию ацетальдегида, стабилизации окраски, микробиологической устойчивости. В соответствии со своим спектром действия диоксид серы, прежде всего, предотвращает болезни вина: уксуснокислое, молочнокислое скисание, маннитное брожение, мышиный привкус и ожирение вина. Согласно "Санитарным правилам по применению пищевых добавок" №1923-78, предельно допустимые концентрации (ПДК) сернистого ангидрида в соках и винах, как правило, не более 150...400 мг/л; во фруктовых продуктах, подлежащих дальнейшей переработке, - до 3 г/кг.
Низин - это природный антибиотик, продуцируемый молочнокислыми бактериями вида Streptococcus lactis. Он предохраняет продукты от грамположительных термоустойчивых бактерий и их спор. Он неэффективен против дрожжей, плесеней и грамотрицательных бактерий. В РФ низин разрешён для применения в производстве плавленых и других сыров (200...600 г/т), молочных продуктов (50... 150 г/т), овощных и фруктовых консервов (100...200 г/т).
Консерванты на основе сорбиновой и бензойной кислот - собственно сорбиновая и бензойная кислоты, сорбат калия, сорбат кальция, бензоат натрия - могут применяться в производстве маргаринов, майонезов, соусов и салатных заправок, безалкогольных напитков, при консервировании фруктов и овощей. Благодаря отсутствию влияния на вкус и проявлению консервирующего действия в слабокислой среде (при рН < 6,5), сорбиновая кислота и её соли применяются также для увеличения сохранности вин, кондитерских, хлебобулочных изделий, сыров, а также в приготовлении противоплесеневых упаковочных материалов. Например, добавка в масляный крем 0,2% сорбиновой кислоты позволяет увеличить срок хранения кремовых тортов и пирожных при температуре 2...8°С с Зб до 120 часов (ОСТ Ю-ОбО-95 "Торты и пирожные"); обработка поверхностей батонов полукопчёных колбас концентрированным раствором сорбата калия увеличивает срок хранения без плесневения в 4 раза; маргарин, содержащий сорбиновую кислоту, хранится при б...8°С не менее 2 мес вместо обычных 20 дней (ГОСТ 240-85 "Маргарин"); безалкогольный напиток с добавкой сорбата калия хранится до 180 сут.
Антимикробное действие консервантов на основе бензойной кислоты направлено, в основном, против дрожжей и плесневых грибов, включая афлатоксинобразующие, но самым активным в отношении этих микроорганизмов консервантом является сорбиновая кислота и её соли. Поскольку сорбиновая кислота очень активна в отношении дрожжей, в тесто для хлебобулочных изделий добавляют её специальную форму ПАНОСОРБR, не угнетающую дрожжи до термообработки. Существует специальная форма сорбата калия ВИНО-СОРБR, позволяющая избежать нежелательных технологических эффектов при консервировании вин.
Рекомендуемые ориентировочные дозы внесения сорбиновой, бензойной кислот, сорбата калия и бензоата натрия приведены в табл. 16 и 17. Применительно к конкретной рецептуре и конкретному производству эти дозировки могут быть уточнены.
При разработке конкретной рецептуры внесения консерванта в продукт необходимо учитывать следующее:
- кислотность среды влияет на эффективность консервантов - чем более кислую реакцию имеет продукт, тем меньше в него требуется добавлять консерванта;
- как правило, продукты пониженной калорийности имеют высокое содержание воды и легко подвергаются порче, поэтому количество добавляемого к ним консерванта должно быть на 30...40% больше, чем рекомендуется для обычных продуктов;
- добавка спирта, большого количества сахара и/или другого вещества, проявляющего консервирующие свойства, снижает требуемое количество консерванта;
- консерванты, за исключением сернистого ангидрида и углекислого газа, - термостойкие соединения;
- консерванты на основе сорбиновой и бензойной кислот не подвержены воздействию высоких температур, обычно используемых в пищевых технологиях. Тем не менее, если технологический процесс включает длительное кипячение продукта в открытой ёмкости, необходимо увеличить их дозировку, так как они могут частично улетучиваться с паром;
Таблица 16. Ориентировочные дозы внесения в пищевые продукты взаимозаменяемых консервантов на основе сорбиновой кислоты
| Продукт | Количество консерванта, г/100 кг продукта |
|
|---|---|---|
| сорбиновая кислота | сорбат калия | |
| Маргарины | 30-60 | 30 |
| Маргарины | -- | 60-120 |
| Майонезы, кетчупы, соусы | -- | 100-200 |
| Меланж | 40 | 60 |
| Консервированные овощи | 100-2002 | 120-2402 |
| Томатное пюре, 12% | -- | 50-100 |
| Джемы, варенья, повидло и т. п., фруктовые начинки для выпечки | 50-100 | 65-100 |
| Плодово-ягодное пюре | 50-60 | 65-80 |
| Фруктовые начинки для йогуртов и других молочных продуктов | -- | 100-150 |
| Фруктовые соки-полуфабрикаты | 50-60 | 65-80 |
| Концентраты фруктовых соков | -- | 100-200 |
| Изделия кондитерские пастильные, мармелад | 40-60 | 50-70 |
| Безалкогольные и слабоалкогольные напитки | -- | 17,7-50,0 |
| Сыры | 60-100 | -- |
| Сметана | 100-200 | 120-240 |
| Творог | 60-85 | 70-100 |
| Сахарные кондитерские изделия | 80-150 | 150-200 |
| Мучные кондитерские изделия | 100-200 | 130-260 |
| Полуфабрикаты кондитерского производства (тесто) | 200-300 | 260-400 |
| Масляный крем | 200 | 260 |
| Хлеб и хлебобулочные изделия | 150-200 | -- |
Совместное использование сорбиновой кислоты и сорбата калия.
На 100 л. рассола.
На 100 кг. муки (используется ПАНОСОРБ).
Таблица 17. Ориентировочные дозы внесения в пищевые продукты взаимозаменяемых консервантов на основе бензойной кислоты
| Продукт | Количество консерванта, г/100 кг продукта |
|
|---|---|---|
| бензойная кислота | бензоат натрия | |
| Маргарины* | 50 | 60 |
| Маргарины | -- | 100-120 |
| Майонезы, кетчупы, соусы | -- | 160 |
| Меланж | 60 | 70 |
| Рыбопродукты | 100 | 120 |
| Консервированные овощи | 100-2002 | 120-2402 |
| Фруктовые полуфабрикаты | 100-200 | 120-240 |
| Изделия кондитерские пастильные, мармелад | 40-60 | 50-70 |
| Безалкогольные и слабоалкогольные напитки | -- | 17,7-50,0 |
* - Совместное использование бензойной кислоты и бензоата натрия на 100 л рассола.
- двуокись серы, используемая в производстве ряда продуктов (вино, фруктовые соки и пюре), не может быть полностью заменена другими консервантами, так как двуокись серы выполняет функции не только консерванта, но и антиокислителя;
- нитриты и нитраты, применяемые в производстве мясопродуктов, не могут быть полностью заменены другими консервантами, так как выполняют в мясопродуктах ещё и функцию цветообразования.
Пищевые продукты очень разнообразны по своему составу и способу производства. Даже один и тот же продукт, произведённый по одной и той же технологии на разных предприятиях, не получается совершенно одинаковым. Поэтому в условиях конкретного производства рекомендуется проведение предварительных испытаний, которые позволят уточнить перечень подходящих консервантов и их концентрацию, а также проверить их совместимость с компонентами конкретного продукта.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ КОНСЕРВАНТА
Для получения нужного эффекта при консервировании следует использовать тот или иной консервант в соответствующей дозировке или несколько консервантов разного спектра действия. Например, эффективно сочетание низина и сорбата калия при консервировании овощей; сорбата калия и бензоата натрия (1:1) для увеличения срока годности майонезов, кетчупов и безалкогольных напитков. Выбор консервантов и их дозировок зависит от степени бактериальной загрязнённости, условий хранения, физико-химических свойств продукта, технологии его получения и желаемого срока годности.
Стадия внесения консерванта в продукт определяется технологией его производства. Оптимальным считается момент внесения сразу после пастеризации или стерилизации, когда в результате термообработки снижается уровень обсеменённости микроорганизмами, а добавка консерванта позволяет сохранять его достаточно долго.
Антимикробная активность кислот и их солей одинакова. При условии равномерного распределения консерванта в продукте сорбат калия и сорбиновая кислота, а также бензоат натрия и бензойная кислота - взаимозаменяемы.
Таблица 18. Растворимость некоторых консервантов в воде
| Консервант | Растворимость при 20 С, г в 100 мл |
|---|---|
| Сорбиновая кислота | 0,16 |
| Сорбат калия | 138,00 |
| Бензойная кислота | 0,34 |
| Бензоат натрия | 63,00 |
| Нитрат натрия | 88,00 |
| Нитрат калия | 37,00 |
| Нитрит натрия | 82,90 |
Применение консервантов может быть эффективно только при их равномерном распределении в продукте, которое легче всего достигается растворением консерванта. Поскольку в воде лучше растворимы соли (см. табл. 18), они рекомендуются для консервирования продуктов с высоким содержанием воды. Пищевые эмульсии с высоким содержанием жира также рекомендуется консервировать солями или смесями кислоты и соли, поскольку водная фаза маргарина или майонеза в значительно большей степени подвержена микробиологической порче, чем жировая*. При этом соли используют, как правило, в виде водных растворов, а кислоты - в виде порошков. Водная фаза реальных пищевых продуктов почти всегда содержит поваренную соль, сахар или другое вкусовое вещество. Растворимость консервантов при этом изменяется. В табл. 19 приведены данные об изменении растворимости сорбиновой кислоты и сорбата калия в зависимости от добавок соли, сахара, спирта и пищевых кислот.
Таблица 19 - Растворимость сорбиновой кислоты и сорбата калия в различных водных растворах
| Вкусовое вещество | Концентрация водного раствора, % | Растворимость, г/100 мл | |
|---|---|---|---|
| сорбиновой кислоты | сорбата калия | ||
| Поваренная соль | 5 | 0,16 | 90 |
| 10 | 0,07 | 45 | |
| 15 | 0,04 | -- | |
| Сахар | 10 | 0,14 | 132 |
| 50 | 0,10 | 55 | |
| Этиловый спирт | 5 | 0,16 | 130 |
| 20 | 0,30 | 120 | |
| 50 | 5,00 | 80 | |
| 96 | 14,50 | 2 | |
| Уксусная кислота | 3 | 0,10 | -- |
| 25 | 0,22 | -- | |
| 98.8 | 12,30 | -- | |
| Лимонная кислота | 5 | 0,16 | -- |
| 25 | 0,20 | -- | |
Растворимость в жирах сорбиновой кислоты составляет 6...8 г/л, сорбата калия - ОД г/л.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
На практике чаще всего используют водные растворы сорбата калия, бензоата натрия или их смесей (обычно в соотношении 1 : 1) с концентрацией от 5 до 25%. Растворы сорбата можно готовить более высокой концентрации (до 40%). Для приготовления раствора нужное количество консерванта растворяют приблизительно в половине требуемого объёма питьевой воды, нагретой до 50...80°С. После полного растворения соли в полученный раствор добавляют оставшуюся воду и тщательно перемешивают. Рекомендуется отфильтровать раствор через слой хлопчатобумажной ткани (бязи). Необходимые количества консервантов и воды для приготовления растворов приведены в табл. 20.
Таблица 20. Количества консервантов и воды, необходимые для приготовления растворов разных концентраций
| Консервант | Требуемая концентрация раствора, % | Количество на 10 л раствора | Содержание в 1 л раствора, г | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| сорбата калия, кг | бензоата натрия, кг | воды, л | сорбата калия | бензоата натрия | ||
| Сорбат калия | ||||||
| Бензоат натрия | ||||||
| Смесь бензоата натрия и сорбата калия | ||||||
Если консервант растворён в жёсткой воде, то раствор может быть слегка мутным, но это не влияет на его консервирующее действие. К растворам не следует добавлять лимонную и другие кислоты, т. к. это может привести к выпадению осадка малорастворимых в воде сорбиновой или бензойной кислот.
Растворы консервантов имеют ограниченный срок хранения. В идеале они должны быть свежеприготовленными. Рекомендуется готовить их не реже одного раза в смену. Ёмкость, в которой хранится раствор, должна быть снабжена этикеткой. На этикетке указывают наименование вещества, его концентрацию и время приготовления раствора.
