Лекция №4. Пищевые компоненты, применяющиеся в технологии. Пищевые добавки. Принципы гигиенической квалификации. Улучшатели аромата и цвета пищевых продуктов

Лекция №3. Основные пути загрязнения продуктов питания и продовольственного сырья. Загрязнение продовольственного сырья и пищевых продуктов ксенобиотиками химического и биологического происхождения. Основы генной инженерии.

Потенциальным источником эмиссии вредных веществ в продовольственное сырье и продукты питания является окружающая среда.

Выхлопные газы автомобилей, выбросы промышленных предприятий, отходы животноводческих комплексов, аэрозоли, удобрения, пестициды, моющие средства, пищевые консерванты и красители – далеко неполный спектр источников всех органических и неорганических веществ, загрязняющих окружающую среду. Следовые количества этих и подобных веществ сохраняются в растениях, попадают в молоко и мясо животных. Одним словом, в организм человека с пищей, водой и воздухом проникает множество химических веществ, для него совершенно чуждых, а нередко и очень вредных.

Основные пути антропогенного загрязнения продуктов питания и продовольственного сырья:

1. Применение новых нетрадиционных технологий производства продуктов питания, в том числе и пищевых веществ, полученных путем химического и микробиологического синтеза.

2. Загрязнение сельскохозяйственных культур и продуктов животноводства пестицидами, используемыми для борьбы с вредителями растений и в ветеринарной практике для лечебной профилактики животных.

3. Использование в животноводстве и птицеводстве неразрешенных кормовых добавок, консервантов, стимуляторов, профилактических и лечебных медикаментов, применение разрешенных препаратов в больших дозах.

4. Использование неразрешенных красителей, консервантов, антиокислителей и применение разрешенных в количествах, превышающих их предельные допустимые концентрации.

5. Нарушение агротехнических инструкций по использованию удобрений, растительных вод, твердых и жидких отходов промышленности и животноводства, сточных вод.

6. Миграция в продукты питания токсических веществ из пищевого оборудования, упаковки вследствие применения неразрешенных полимеров, резиновых и металлических предметов.

7. Образование в пищевых продуктах эндогенных токсических соединений в процессе теплового воздействия (например, жарение, копчение, облучение).

8. Несоблюдение санитарных требований в технологии производства и хранения пищевых продуктов, что приводит к образованию бактериальных токсинов (микотоксинов, афлатоксинов и др.).

9. Поступление в продукты питания и продовольственное сырье из окружающей среды токсических и канцерогенных веществ, в том числе и радионуклидов.

Из числа перечисленных антропогенных источников загрязнения пищевых продуктов и продовольственного сырья доминирующим является последний, поэтому загрязнение окружающей среды является своего рода индикатором оценки их экологической чистоты и безопасности.

Химические элементы и соединения могут попадать в пищевые продукты из почвы, атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, сельскохозяйственного сырья, а через пищу – в организм человека.

Все загрязняющие соединения подразделяются на девять групп.

К первой группе относятся радионуклиды, попадающие в результате радиоактивного и радиационного загрязнения.

Ко второй группе относят тяжелые металлы и другие химические элементы, которые в концентрациях выше физиологической потребности вызывают токсическое или канцерогенное воздействие на организм человека. Основную массу загрязняющих тяжелых металлов и соединений составляют: фтор, мышьяк и алюминий, а также хром, кадмий, никель, олово, медь, свинец, цинк, сурьма и ртуть.

К третьей группе относят микотоксины – соединения, накапливающи-еся в результате жизнедеятельности плесневых грибов. Как правило, грибы развиваются на поверхности пищевых продуктов, а продукты их метаболизма могут поникать вовнутрь. На сегодня известно свыше 100 микотоксинов, но наиболее известны афлатоксины и патулин.

В четвертую группу включают пестициды и гербициды. Эти соединения используются для защиты растений в сельском хозяйстве и попадают чаще всего в пищевые продукты растительного происхождения. В настоящее время известно более 300 наименований пестицидов и гербицидов. Обычно определяют 2-5 наиболее применяемых в данном регионе.

В пятую группу относят нитраты, нитриты и их производные нитрозамины. Соединения азотной и азотистой кислот в организме человека эти соединения не метаболируются, поэтому их поступление приводит к нарушению биохимических процессов в организме в виде токсических и канцерогенных проявлений.

К шестой группе загрязняющих веществ относятся детергенты (моющие средства), которые могут попадать в пищевые продукты в результате санитарно-гигиенической обработки оборудования из нержавеющей стали, используемого на пищевых предприятиях, особенно в молочной и консервной промышленности.

В седьмую группу загрязняющих веществ относят антибиотики и антимикробные вещества. Эти соединения, поступая с продуктами питания, воздействуют на микроорганизмы толстого кишечника и способствуют развитию у человека дисбактериоза, а также привыканию патогенных микроорганизмов к этим антибиотикам.

К восьмой группе относят антиоксиданты и консерванты. Эти вещества используют для продления срока хранения пищевых продуктов, за счет блокирования химических и биохимических процессов. При поступлении в организм человека данное соединение блокирует отдельные биохимические процессы, либо воздействует на бифидобактерии желудочно-кишечного тракта человека, что способствует развитию дисбактериоза.

В девятую группу загрязняющих веществ входят соединения, образующиеся при длительном хранении или в результате высокотемпературной обработки пищевых продуктов. К ним относят продукты химического развития сахаров, жиров, аминокислот и продукты реакции между ними. Эти простые и комплексные соединения организм человека не может метаболировать, что приводит к накоплению этих соединений в печени человека, а возможно и к нарушению биохимических процессов в организме.

Согласно решению объединенной комиссии ФАО/ВОЗ по Пищевому кодексу, в число компонентов, содержание которых контролируется при международной торговле продуктами питания, включено восемь химических элементов ‑ это ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, стронций. Список этих элементов в настоящее время дополняется. В России медико-биологическими требованиями определены критерии безопасности для следующих токсических веществ: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, олово.

Чужеродные вещества, попадающие в организм человека с пищевыми продуктами и имеющие высокую токсичность, называются ксенобиотиками.

Таблица 1

Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в пищевых продуктах

Металлы	ПДК, мг/кг
Зерно, мука, продовольственные крупы
Ртуть	0,001
Свинец	0,08
Мясо, птица, мясопродукты
Свинец	0,5
Ртуть	0,03
Рыба и рыбопродукты
Свинец	1,0
Мышьяк	1,0
Ртуть	0,2 - 0,7
Молоко и молочные продукты
Ртуть	0,005
Свинец	0,05
Кадмий	0,01
Металлы	ПДК, мг/кг
Фрукты, цитрусовые, овощи свежие, замороженные, сухие
Свинец	0,4 - 0,5
Мышьяк	0,2
Фруктовые соки и компоты
Свинец	0,4
Мышьяк	0,2
Медь	5,0
Кадмий	0,02
Жиры и масла
Свинец	1,0
Кадмий	0,05
Медь	0,5 (живот. жир) 0,4 (масло растит.) 0,1 (масло растит. раф., маргарин)
Цинк	0,5 (живот. жир), 10,0 (масло растит., маргарин)
Продолжение таблицы 5
Безалкогольные напитки
Свинец	0,4
Алкогольные напитки
Свинец	0,3 - 1,0
Кадмий	0,05
Мышьяк	1,0
Соусы
Свинец	3,0 (кетчуп)
Соевые белки
Ртуть	0,03
Кадмий	0,2
Свинец	2,0
Цинк	60,0
Мышьяк	1,0
Медь	30,0
Продукты, законсервированные в жестяную тару
Олово	100 - 200
Продукты детского и диетического питания
Ртуть	0,005
Свинец	0,1
Кадмий	0,01
Медь	2,0
Цинк	5,0
Продукты детского питания на фруктовой и овощной основах
Ртуть	0,01
Кадмий	0,03 - 0,05
Мышьяк	0,1
Медь	5,0
Цинк
Зерно для детского и диетического питания (пшеница, рис, овес, кукуруза, гречиха)
Ртуть	0,01
Свинец	0,2
Кадмий	0,02
Медь	5,0
Цинк	10,0 (гречиха), 25,0
Молотые продукты для детского и диетического питания (крупа, мука, молоко)
Ртуть	0,01
Свинец	0,2
Кадмий	0,02
Медь	4,0; 10,0 (гречневая крупа)
Цинк	20,0

Большинство из них, жизненно необходимы человеку в строго установленных концентрациях, не превышающих их предельно допустимые концентрации, при которых наблюдается их специфичное биохимическое и физиологическое действие. В больших концентрациях ксенобиотики обладают токсическими и канцерогенными свойствами и поэтому относятся уже к категории вредных веществ. Так, например, мышьяк в небольших количествах стимулирует процессы кроветворения, а медь и цинк участвуют в природной селекции аэробных клеток, в окислительно-восстановительных процессах тканей, иммунной реакции, стабилизации рибосом и мембран клеток, однако в избыточных концентрациях эти элементы проявляют токсические свойства.

Вредное вещество – это ингредиент, оказывающий отрицательное влияние на живой организм, вследствие попадания его в природные экосистемы, и как следствие, в продовольственное сырье и пищевые продукты.

Показателями негативного воздействия элементов и соединений на живые организмы является их токсичность и канцерогенность, приводящие к уменьшению продолжительности их жизни.

Таблица 2

Допустимые уровни содержания химических элементов в пищевых продуктах и продовольственном сырье, мк/кг

Группы продуктов	Токсические элементы
Свинец	Кадмий	Мышьяк	Ртуть	Медь	Цинк
Мясо и продукты его переработки
Колбасы и кулинарные изделия из мяса и птицы	0,5	0,05	0,1	0,03	5,0	70,0
Консервы из мяса и птицы	1,0	0,1	0,1	0,03	5,0	70,0
Молоко и продукты его переработки
Молоко и кисломолочные изделия	0,1	0,03	0,05	0,005	1,0	5,0
Сыры и творожные изделия	0,3	0,2	0,2	0,02	4,0	50,0
Хлебобулочные и мукомольно-крупяные изделия
Зерновые	0,5	0,1	0,2	0,03	10,0	50,0
Крупы	0,5	0,04	0,3	0,02	15,0	50,0
Мука	0,5	0,1	0,2	0,02	10,0	50,0
Хлеб	0,3	0,05	0,1	0,01	5,0	25,0
Сахар и кондитерские изделия
Сахар-песок	1,0	0,05	0,5	0,01	1,0	3,0
Конфеты и подобные изделия	1,0	0,1	0,5	0,01	15,0	30,0
Печенье	5,0	0,1	0,3	0,02	10,0	30,0
Другие продукты
Казеин	0,3	0,2	-	-	4,0	50,0
Пектин	1,0	0,1	0,5	0,1	10,0	30,0
Крахмал	0,5	0,1	0,1	0,02	10,0	30,0

Канцерогенез – это способность металла проникать в клетку и реагировать с молекулой ДНК, приводя к хромосомным нарушениям клетки. Канцерогенными веществами являются никель, кобальт, хром, мышьяк, бериллий, кадмий. Различие в канцерогенной активности определяется биодоступностью металлопроизводных: наиболее потенциально активные соединения содержат канцерогенные ионы металла, способные легко внедряться в клетки и реагировать с молекулой ДНК. Например, соли шестивалентного хрома СrО₄^2- потенциально более канцерогенны, чем соли трехвалентного хрома CrCl₃, поскольку первые легче приникают в клетки, а вторые – лишь ограниченно.

Канцерогенез зависит как от механизма поступления канцерогенных веществ в клетку, так и от количества внутри клетки. Важным фактором в этом аспекте является общая цитотоксическая активность конкретного металла. Так, например, если ион металла также активен и цитотоксичен, как Hg²⁺, то гибель клетки будет предшествовать канцерогенному ответу.

Канцерогенные вещества могут быть разделены на три категории:

· металлосодержащие частицы;

· водорастворимые соединения металлов;

· жирорастворимые соединения.

Для повышения количества и качества пищи традиционных подходов сегодня недостаточно. Именно по этой причине производство пищевых продуктов стало самым важным направлением генной инженерии. Задачей этого направления является повышение на принципиально новой основе урожайности сельскохозяйственных растений и, прежде всего, злаковых культур как источника хлеба, а также повышение производительности сельскохозяйственных животных как источника мяса и мясных продуктов.

Если на одну чашу весов положить голод и все проблемы человечества, связанные с ним, а на вторую – использование трансгенных продуктов, вероятно, большинство предпочтет последнее.

Еще одна важная задача – усовершенствование качественных характеристик пищевой продукции. Генная инженерия делает возможной ее реализацию посредством:

· удаления или уменьшения уровня вредных веществ, токсинов, аллергенов;

· внесения или увеличения уровня полезных веществ;

· улучшения технологических свойств продовольственного сырья;

· коренного изменения характеристик продукции для улучшения ее диетических, вкусовых и пищевых свойств.

Работы по улучшению качественных характеристик продукции растениеводства хорошо иллюстрируют возможности современных ДНК-технологий в решении самых разнообразных задач.

Пищевые добавки – химические вещества и природные соединения, сами по себе не употребляемые как пищевой продукт или обычный компонент пищи. Они преднамеренно добавляются в пищевые системы по технологическим соображениям на различных этапах производства, хранения, транспортировки готовых продуктов с целью улучшения или облегчения производственного процесса или отдельных его операций, увеличения стойкости продукта к различным видам порчи, сохранения структуры и внешнего вида продукта или намеренного изменения органолептических свойств.

Основные цели введения пищевых добавок предусматривают следующие результаты.

1. Совершенствование технологии подготовки и переработки пищевого сырья, изготовления, фасовки, транспортирования и хранения продуктов питания. Применяемые при этом добавки не должны маскировать последствий использования некачественного или испорченного сырья, или проведения технологических операций в антисанитарных условиях.

2. Сохранение природных качеств пищевого продукта.

3. Улучшение органолептических свойств пищевых продуктов и увеличение их стабильности при хранении.

Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они даже при длительном потреблении в составе продукта не угрожают здоровью человека, и при условии, если поставленные технологические задачи не могут быть решены иным путем.

Пищевые добавки разделяют на несколько групп:

- вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов (красители, стабилизаторы окраски, отбеливатели);

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

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

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

Эта классификация пищевых добавок основана на их технологических функциях.

К пищевым добавкам не относят соединения, повышающие пищевую ценность продуктов питания и причисляемые к группе биологически активных веществ, такие как витамины, минеральные вещества, аминокислоты.

Закон о качестве и безопасности пищевых продуктов предлагает следующее определение: «пищевые добавки – природные или искусственные вещества и их соединения, специально вводимые в пищевые продукты в процессе их изготовления в целях придания пищевым продуктам определенных свойств и сохранения качества пищевых продуктов».

Пищевые добавки употребляются человеком в течение многих веков (соль, перец, мускатный орех, корица, мед), однако широкое использование их началось в конце XIX века и было связано с ростом населения и концентрацией его в городах, что вызвало необходимость увеличения объемов производства продуктов питания, совершенствование традиционных технологий их получения с использованием достижений химии и биотехнологии.

Сегодня можно выделить еще несколько причин широкого использования пищевых добавок производителями продуктов питания. К ним относятся:

- современные методы торговли в условиях перевоза продуктов питания на большие расстояния, что определило необходимость применения добавок, увеличивающих сроки сохранения их качества;

- быстро изменяющиеся индивидуальные представления современного потребителя о продуктах питания, включающие их вкус и привлекательный внешний вид, невысокую стоимость, удобство использования, что связано с использованием ароматизаторов, красителей и других пищевых добавок;

- создание новых видов пищи, отвечающей современным требованиям науки о питании (низкокалорийные продукты, аналоги мясных, рыбных продуктов), что связано с использованием добавок, регулирующих консистенцию пищевых продуктов;

- совершенствование технологии получения традиционных продуктов, создание новых продуктов питания, в том числе продуктов функционального назначения.

Число пищевых добавок, применяемых в производстве пищевых продуктов в разных странах, достигает сегодня 500 наименований (не считая комбинированных добавок, индивидуальных душистых веществ, ароматизаторов), в Европейском Сообществе классифицировано около 300.

Для гармонизации их использования производителями разных стран Европейским Советом разработана рациональная система цифровой кодификации пищевых добавок с литерой «Е». Она включена в кодекс для пищевых продуктов ФАО/ВОЗ как международная цифровая система кодификации пищевых добавок (International Numbering System – INS). Каждой пищевой добавке присвоен цифровой трех– или четырехзначный номер. Они используются в сочетании с названиями функциональных классов, отражающих группировку пищевых добавок по технологическим функциям (подклассам).

Индекс Е специалисты отождествляют как со словом Европа, так и с аббревиатурами ЕG/EV, а также со словами essbar/edible, что в переводе на русский означает «съедобный».

Присвоение конкретному веществу статуса пищевой добавки и идентификационного номера с индексом «Е» имеет четкое толкование, подразумевающее, что:

а) данное конкретное вещество проверено на безопасность;

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

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

Согласно предложенной системе цифровой кодификации пищевых добавок, их классификация, в соответствии с назначением, выглядит следующим образом:

- Е 100 – Е182 – красители;

- Е 200 и далее – консерванты;

- Е 300 и далее – антиокислители (антиоксиданты);

- Е 400 и далее – стабилизаторы консистенции;

- Е 450 и далее, Е 1000 – эмульгаторы;

- Е 500 и далее – регуляторы кислотности, разрыхлители;

- Е 600 и далее – усилители вкуса и аромата;

- Е 700 – Е 800 – запасные индексы для другой возможной информации;

- Е 900 и далее – глазирующие агенты, улучшители муки и хлеба.

Многие пищевые добавки имеют комплексные технологические функции, которые проявляются в зависимости от особенностей пищевой системы. Например, добавка Е 339 (фосфаты натрия) может проявлять свойства регулятора кислотности, эмульгатора, стабилизатора, комплексообразователя и водоудерживающего агента.

Применение пищевых добавок требует строгой регламентации и специального контроля.

Международный опыт организации и проведения системных токсиколого-гигиенических исследований пищевых добавок обобщен в специальном документе ВОЗ (1987/1991) «Принципы оценки безопасности пищевых добавок и контаминантов в продуктах питания».

Дата добавления: 2017-01-13