|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Тема 3.1. Вещества, обусловливающие окраску продуктов
РАЗДЕЛ 3. Компоненты и сенсорные свойства продуктов Тема 3.1. Вещества, обусловливающие окраску продуктов Лекция №3 План 1. Окраска продуктов как фактор качества. 2. Пигменты пищевых продуктов растительного происхождения. 3. Общие сведения о пищевых красителях. 4. Цветокорректирующие и отбеливающие вещества.
1. Окраска продуктов как фактор качества. Характеристика цвета, воспринимаемая с помощью зрения, служит первичной информацией при оценке качества пищевых продуктов. В частности, окраска свежих и переработанных плодов и овощей является важным фактором оценки их качества. По окраске судят о степени зрелости плодов и ягод, свежести плодоовощных консервов. При хранении и переработке ягод, фруктов, овощей красящие вещества могут разрушаться и изменять цвет. Особенно неблагоприятно влияют на сохранность растительных пигментов термическая обработка, изменение кислотности среды (рН), контакт плодов с металлами. Характеристика цвета также служит первичной информацией при оценке свежести мясных продуктов. Естественный цвет мышечной ткани мяса обусловлен миоглобином (на 90%) и гемоглобином (на 10%). Оба вещества являются сложными белками – хромопротеидами, в состав которых входят простой белок глобин и гем, содержащий двухвалентное железо. Миоглобин аналогично гемоглобину выполняет в организме функции дыхательного белка, являясь промежуточным переносчиком кислорода от гемоглобина к различным участкам тела. В мышечной ткани животного массовая доля миоглобина колеблется от 0,1 до 1%. Миоглобин имеет пурпурно-красную окраску. Чем больше в мышцах миоглобина, тем ярче их окраска. Под воздействием кислорода воздуха миоглобин окисляется с образованием оксимиоглобина, обеспечивающего светло-красную окраску в течение двух-трех недель хранения мяса в холодильнике после убоя животного. Потемнение мяса на поверхности туши и в местах кровоподтеков объясняется образованием метмиоглобина, в котором железо из двухвалентного переходит в трехвалентное. Более светлая окраска свинины по сравнению с говядиной обусловлена меньшим (в 2-5 раз) содержанием миоглобина. Мышцы молодых животных светлее, чем старых, самцов – темнее, чем самок. Мускулы, имевшие при жизни животных большую физическую нагрузку, имеют более темный цвет, например мышцы шеи темнее, чем длиннейший мускул спины. Миоглобин и оксимиоглобин в присутствии оксида углерода образуют карбоксимиоглобин – соединение вишнево-красного цвета, которое участвует в формировании окраски мясных изделий холодного копчения. При взаимодействии с сероводородом в присутствии кислорода миоглобин переходит в сульфомиоглобин желто-зеленого цвета, характеризующий порчу мяса, особенно непотрошеных и полупотрошеных тушек кур, гусей и уток. Сероводород образуется при гнилостной порче белков мяса и птицы. Особенно интенсивное выделение его происходит при разложении остатков пищи в кишечнике птицы. Диффундируя в брюшную полость тушек, сероводород окрашивает кровеносные сосуды в желто-зеленый цвет. Окраска мяса в кислой или щелочной среде, а также при повышении температуры изменяется. Тепловая обработка сопровождается денатурацией белков и образованием метмиоглобина, что вызывает изменение цвета мяса. Для придания колбасным изделиям устойчивой окраски применяют нитриты натрия и калия, которые добавляют в посолочную смесь или рассол. Нитриты подвергаются гидролизу и другим превращениям с образованием оксида азота, который взаимодействует с миоглобином. В результате реакции получается нитрозомиоглобин, имеющий устойчивый красный цвет. При тепловой обработке он может подвергаться изменениям с образованием денатурированного глобина и нитрозомиохромогена (нитрозомиохрома), придающего копченостям и колбасам коричневые оттенки. Нитриты участвуют также в развитии вкуса и аромата ветчины. Дозы нитритов строго нормируются: в вареных, полукопченых и варено-копченых колбасах допускается не более 0,005% нитритов, в сырокопченых – не более 0,003%. Большое разнообразие окраски рыбы объясняется комбинированием хроматофоров – клеток с пигментными зернами, которые находятся в дермисе кожи. Пигменты хроматофоров могут иметь различную окраску: - меланофоры окрашены в черный; - эритрофоры – в красный; - ксантофоры – в желтый цвет. Серебристая окраска рыбы обусловлена кристаллами гуанина, расположенными в коже под чешуей. Гуанин сильно отражает свет. Цветовые особенности служат систематическими признаками и характеризуют свежесть рыбы. В Мировом океане и пресноводных водоемах обитают более 20 тыс. видов рыбы, около 15 тыс. из них имеют промысловое значение. Окраска тела, боковой линии, плавников является признаком в систематике рыбы. Эритрин и ксантин – нестойкие пигменты, быстро обесцвечиваются, рыба вскоре после вылова теряет прижизненную окраску. Доброкачественность продукта оценивают по визуальным признакам. Рыба безупречной свежести имеет естественную окраску и блестящую чешую, ярко-красные жабры, выпуклые, с прозрачной роговицей глаза. Для рыбы сомнительной свежести характерны потускневшая, местами сбитая чешуя, серые жабры, порозовевшие, неплотно прилегающие жаберные крышки, впалые тусклые глаза. У несвежей рыбы чешуя тусклая, жабры темно-бурого или серо-зеленого цвета, жаберные крышки розовые или красные раскрыты, глаза ввалившиеся, мутные, анальное кольцо темно-коричневого цвета. Окраска мышц семейства лососевых (от розовой до ярко-красной), икры лососевых (от оранжево-желтой до оранжево-красной), икры семейства осетровых (от светло-серой до темно-серой и даже черной) и икры большинства частиковых (серовато-желтая) обусловлена липохромами. В икринках рыбы семейства осетровых липохромы расположены под оболочкой, в лососевой икре они растворены в капельках жира. 2. Пигменты пищевых продуктов растительного происхождения.Окраска растительных продуктов обусловлена следующими пигментами: хлорофиллом, каротиноидами, фикобилинами и флавоноидами (антоцианами). Эти соединения избирательно поглощают свет в видимой части спектра и придают веществу соответствующую окраску. Оптические свойства пигментов связаны с их химической структурой. Молекулы хлорофилла и каротиноидов содержат сопряженные двойные связи, которые определяют поглощение сине-фиолетовых лучей. В крови животных и зеленых растительных клетках присутствуют однотипные структуры, в основе которых четыре пиррольных кольца, соединенных в порфириновом цикле:
пиррол В гемоглобине, обусловливающем красную окраску крови, в центре порфиринового цикла находится ион железа, в хлорофилле растений – ион магния. Магний в молекуле хлорофилла определяет усиление поглощения световых лучей в красной области спектра и ослабление в зеленой. В молекуле ликопина – красно-оранжевого пигмента томатов – имеется цепочка чередующихся двойных и одинарных связей, которые возбуждаются сине-голубыми лучами длиной волны 480-510 нм. Зеленый пигмент хлорофиллсостоит из двух соединений: сине-зеленого хлорофилла а и желто-зеленого хлорофилла b, которые различаются по степени окисленности и оптическим свойствам. Оба соединения представляют собой магниевые соли тетрапиррола. Хлорофилл а более устойчив к воздействию теплоты, чем хлорофилл b. В растительных продуктах хлорофиллу сопутствуют каротиноиды – большая группа пигментов желтого, оранжевого и красного цветов. Например, в стручковом перце содержится до ста отдельных пигментов каротиноидов: каротин, капсорубин, капсантин, криптоксантин и др. Термин каротиноиды относится ко многим растительным желтым пигментам, растворимым в жирах и жировых растворителях. В основе молекул каротиноидов лежат восемь соединенных в цепочку остатков изопрена
Полагают, что все природные каротиноиды являются производными ликопина – пигмента, который в больших количествах присутствует в томатах. В состав молекул некоторых каротиноидов входят группы
что усиливает основную окраску вещества. Характерная окраска каротиноидов обусловлена наличием двойных связей. С присоединением кислорода по месту двойных связей окраска исчезает. Каротиноиды делятся на соединения: - с открытой цепью, т.е. ациклические, например ликопин; - циклические, к которым относятся a- и b-каротины. Каротиноиды также разделены на две большие группы: 1. бескислородные (каротины) – ненасыщенные углеводороды, в молекуле которых присутствуют только два элемента: углерод и водород, общая формула которых С40Н56. Эти соединения называют также полиеновыми красящими веществами. К бескислородным каротиноидам относятся a- и b- и g-каротины и ликопин. Термин «каротины» происходит от латинского carota, что означает морковь. Наиболее распространенная форма каротинов – b-каротин. В растительных продуктах, окрашенных в желто-оранжевые тона, обычно встречается смесь изомеров каротина: a- и b- и g-каротины, которые различаются оптическими свойствами. Желтую окраску корнеплодов моркови, плодов абрикосов, рябины, облепихи, апельсинов, мандаринов, бананов, дыни, желтка куриного яйца и меланжа, подсолнечного и сливочного масла, грибов (лисичек, сыроежек, рыжиков) обусловливают каротины наряду с другими каротиноидами. В 1 л подсолнечного масла содержится от 1 до 15 мг каротиноидов, в 1 кг красной моркови – 90-120, в 1 кг грунтовых томатов – 15-20 мг, примерно столько же в облепихе, черноплодной рябине, абрикосах. Хорошими источниками b-каротина служат тыква, сладкий перец, зеленый лук, зелень петрушки и укропа, салат, черемша, шпинат, плоды шиповника. В моркови 85% общего количества каротинов составляет b-каротин. Каротины предупреждают развитие авитаминоза А, причем b-каротин в два раза более активен по сравнению с a- и g-формами. В молекуле ликопина содержится 13 двойных связей. Наряду с другими пигментами он присутствует в плодах абрикосов, шиповника, мякоти арбуза, ярко-красных сортов грейпфрута, хурмы. Ликопин – основной пигмент плодов красных томатов. 2. окисленные (ксантофиллы) – кроме углерода и водорода содержат в молекуле атомы кислорода. Кислородсодержащие каротиноиды преобладают среди пигментов зерен желтой кукурузы, а также содержатся в кожуре мандаринов, плодах шиповника, других растительных продуктах с желтой окраской. Ксантофиллы можно рассматривать как производные каротинов. В молекулах ксантофиллов присутствуют группы
Среди ксантофиллов изучены, в частности, криптоксантин (содержится в кожуре плодов мандаринов, красном перце), является производным b-каротина и имеет свойства провитамина А; рубиксантин (в плодах шиповника), зеаксантин (в зернах кукурузы, плодах облепихи, курином желтке), виолаксантин (в ярко-желтых апельсинах). Окраска многих плодов, ягод, овощей обусловлена флавоноидами (антоцианами).Это гетероциклические кислородсодержащие пигменты, придающие продуктам растительного происхождения основную цветовую гамму. В литературе описано более 2000 соединений, относящихся к этой группе. Молекулы флавоноидов имеют 15 углеродных атомов. Термином флавоноиды объединяют большое число естественных пигментов, представляющих собой водорастворимые фенольные гликозиды: - флавоны и флавонолы с желтой окраской; - антоцианы с красной, фиолетовой, синей окрасками. Среди желтых пигментов наиболее распространены флавонол, кверцетин и его гликозиды, которые содержатся в груше, сливе, чешуе лука, а также плодах цитрусовых. Кверцетин и его гликозиды используют в качестве пищевых красителей. Желтую окраску имеет рибофлавин (витамин В2), который в небольших количествах содержится в цитрусовых, моркови, винограде, в больших – в яйцах, рыбных продуктах, субпродуктах: печени, почках, мозгах. Антоцианы называют растительными хамелеонами. Это название произошло от греческих слов «антос» (цветок) и «цианос» (лазоревый, голубой). Многообразие окраски плодов, ягод, цветов обусловливается в основном антоцианами, которые присутствуют в форме гликозидов. Остатки сахаров (глюкозы, галактозы или рамнозы) связаны в молекуле гликозида с окрашенным агликоном антоцианидином. Окраску ягод земляники определяет гликозид красного пеларгонидина. Малиновый цианидин содержится в ягодах брусники, смородины, ежевики, малины, в плодах вишни, терна, рябины. В состав большинства винных сортов винограда входят петунидин, дельфинидин и мальвидин. Около 70% плодов содержат гликозиды цианидина. Окраска кожуры синего баклажана обусловлена преимущественно дельфинидином. В большинстве плодов и овощей антоцианы сосредоточены в поверхностных эпидермальных слоях (яблоки, груши, сливы), а в некоторых сортах винограда и вишен – в мякоти. Антоцианидины присутствуют, как правило, в виде солей. Полагают, что синий цвет антоцианов обусловлен комплексообразованием с металлами. В зависимости от кислотности среды (рН) антоцианы могут изменять окраску. Например, красно-фиолетовый антоциан, выделенный из краснокочанной капусты, при рН 4-5 приобретает розовую окраску, при рН 2-3 – красную, при рН 7 – синюю, при рН 8 – зеленую, при рН 9 – зелено-желтую, при рН 10 – желто-зеленую, при рН свыше 10 – желтую. Антоцианы обусловливают окраску натуральных соков, вин, сиропов, наливок, фруктового мармелада, варенья, ликеров и других изделий, приготовленных из плодово-ягодного сырья. 3. Общие сведения о пищевых красителях.Пищевые красители, применяемые в разных странах, подразделяются на три группы: 1. натуральные красители растительного или животного происхождения; 2. синтетические (искусственные) органические красители; 3. минеральные (неорганические) красители (ограниченного применения). Характеристика натуральных пищевых красителей, получаемых из растительного сырья, представлена в табл. 1. Таблица 1 – Характеристика натуральных пищевых красителей
Натуральные красители предпочтительны с точки зрения гигиены,но некоторые из них создают технологические неудобства: - антоцианы чувствительны к действию температуры, рН среды, света, особенно в присутствии ионов металлов, поэтому применение их ограничено; - зеленый цвет хлорофилла также нестабилен, при повышении температуры он становится оливковым, затем переходит в желтый или грязно-желтый вследствие образования феофитина. В некоторых странах для придания овощным или фруктовым консервам устойчивого зеленого цвета добавляют соли меди. Однако они разрушают аскорбиновую кислоту, а избыточное их количество приводит к острым отравлениям. Поэтому в большинстве стран такой способ улучшения внешнего вида консервов запрещен. Для подкрашивания напитков, ликеров, коньяков, вин, уксуса, пива, кондитерских изделий, соусов широко применяют сахарный колер простой (карамель) либо с солями аммония и сульфита. Сахарный колер представляет собой темно-коричневый стекловидный расплав сахаров своеобразного вкуса, который растворяется в воде. Есть предположения, что сахарный колер оказывает на организм человека вредное влияние, но канцерогенное действие его не доказано. К натуральным красителям животного происхождения относится карминовая кислота, получаемая из тела самок насекомого кошенили подотряда кокцид. Производство этого красителя незначительно в связи с развитием более доступных синтетических. Синтетические (искусственные) органические колорантыимеют технологические преимущества перед натуральными благодаря ряду свойств: 1. устойчивы к действию кислот, теплоты, света, окислителей; 2. обладают интенсивным окрашиванием; 3. удобны при дозировке; 4. обычно они дешевле. С развитием синтеза красителей натуральные аналоги отошли на второй план. В разных странах мира более 100 синтетических органических колорантов применяют в пищевых производствах. Перспективы искусственных красителей казались неограниченными. Однако уже в конце прошлого века появились сведения о вредном воздействии отдельных искусственных красителей на здоровье человека, и предлагалось ограничить их применение. Токсикологические исследования показали, что многие из синтетических окрашивающих веществ вредны для здоровья. В 30-е гг. XX столетия опубликованы работы, показывающие канцерогенное действие ряда искусственных красителей. Минеральные (неорганические) красителиприменяют для поверхностной окраски, например драже и других кондитерских изделий. Для алюминия и диоксида титана ПСП не установлено, для оксида и гидроксида железа ПСП до 0,5 мг/кг, для золота металлического ПСП не установлено, применяется ограниченно в малых дозах, не представляющих опасности для здоровья. Диоксид титана служит белым пигментом, оксид и гидроксид железа используют как красный, желтый или черный колорант, алюминий – в качестве серебряного пигмента. Экспертный комитет по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ дает заключение о токсикологической оценке красителей и определяет приемлемое суточное поступление (ПСП) в мг на 1 кг массы тела человека. На основании этих данных комиссия «Кодекс Алиментариус» составила перечень красителей, рекомендуемых для применения в пищевых производствах. Среди красных красителей в список включены азорубин (ПСП до 1,25 мг/кг), амарант (ПСП до 0,75 мг/кг), эритрозин (ПСП до 2,5 мг/кг), свекольный красный (ПСП не ограничено). Из желтых красителей рекомендованы, например, аннатоэкстракт из семян орлеанового дерева (ПСП до 1,25 мг/кг в пересчете на биксин), кантаксантин (ПСП до 25 мг/кг), каротин (ПСП 0 – 5 мг/кг в пересчете на сумму каротиноидов), рибофлавин (ПСП до 0,5 мг/кг), тартразин (ПСП до 7,5 мг/кг), хинолиновый желтый (ПСП до 0,5 мг/кг). В нашей стране амарант, эритрозин и цитрусовый красный 2 запрещены к употреблению органами здравоохранения. Коричневый краситель – сахарный колер (простая карамель) – может применяться без ограничения ПСП, а полученный с применением солей аммония и сульфита имеет ПСП до 100 мг/кг. Из зеленых красителей наиболее известны хлорофилл (ПСП не определено), медно-хлорофилловый комплекс и тот же комплекс в виде натриевой или калиевой соли (ПСП до 15 мг/кг), прочный зеленый РСР (ПСП до 12,5 мг/кг); к синим красителям относятся блестящий синий РСР (ПСП до 12,5 мг/кг) и индигокармин (ПСП до 7,5 мг/кг). Разрешение на применение тех или иных красителей, как, впрочем, и других пищевых добавок выдают национальные органы здравоохранения. В России разрешены к применению синтетические красители индигокармин, тартразин, азорубин, хинолиновый желтый и др. При закупках продуктов в других странах не всегда рассматривается вопрос о соответствии пищевых добавок национальным нормам. 4. Цветокорректирующие и отбеливающие вещества не относятся к красителям. Механизм их действия разный: 1. взаимодействуют с нутриентами пищи, в результате реакции образуют продукты желаемого цвета; 2. предотвращают разрушение природных окрашивающих веществ, содержащихся в пищевых продуктах, способствуя стабилизации окраски; 3. вызывают обесцвечивание нежелательных соединений, образующихся при переработке или хранении продуктов. В целом, положительное действие таких добавок может быть связано с предотвращением появления окрашенных веществ, ухудшающих визуальное восприятие пищи. Нитраты, а также нитриты калия или натрия в составе посолочной смеси стабилизируют цвет колбас и копченостей благодаря образованию красного нитрозомиоглобина – продукта взаимодействия нитритов с миоглобином. Предварительно нитраты восстанавливаются в нитриты при участии нитроредуктазы – фермента микроорганизмов. В связи с канцерогенными свойствами нитрозаминов, образующихся при взаимодействии нитритов со вторичными аминами, по заключению ВОЗ нитраты и нитриты не рекомендуется применять в качестве пищевых добавок. Однако во многих странах они разрешены, так как нитраты и нитриты с технологической точки зрения необходимы и оказывают консервирующее действие, в частности ингибируют Сl. Botulinum. Предприняты меры к сокращению предельно допустимых уровней нитритов в мясных продуктах. Экспертный комитет ФАО/ВОЗ уменьшил приемлемое суточное поступление (ПСП) нитрита калия и нитрита натрия с 0,4 до 0,2 мг на 1 кг массы тела человека. Значение ПСП для нитратов также снижено в два раза и составляет 5 мг/кг. Изучение свойств нитрозаминов и нитритов показало, что они способствуют разрушению каротина. Чтобы избежать образования нитрозаминов, нежелательно при консервировании продуктов вводить нитраты одновременно с уротропином. Фактор риска образования нитрозаминов при копчении мясных продуктов можно уменьшить, сочетая нитраты и нитриты с аскорбиновой кислотой. Проблема применения нитратов и нитритов в мясоперерабатывающем производстве приобретает более актуальное значение в связи с возрастающим поступлением их в организм с растительной пищей. Нитраты, как предшественники нитрозаминов, могут восстанавливаться в нитриты в продуктах питания и в пищеварительном тракте человека, представляя опасность для его здоровья. Диоксид серы и другие соединения серы применяют в качестве консервантов и для стабилизации цвета. Пищевые продукты обрабатывают газообразным сернистым ангидридом SO2, водными растворами сернистой кислоты Н2SO3 или ее солями: бисульфитом натрия NaНSO3, бисульфитом кальция Са(НSO3)2, пиросульфитом натрия Nа2S2O5 и пиросульфитом или метабисульфитом калия К2S2O5. Диоксид серы и сульфиты предохраняют от ферментативного потемнения свежие и переработанные плоды и овощи, например ломтики очищенного сырого или сухого картофеля, тормозят потемнение сухих белоксодержащих продуктов вследствие карбониламинных реакций. В некоторых странах сернистым ангидридом отбеливают рыбное филе, крабов, овощные консервы, грибы, хмель и орехи. В большинстве стран запрещено применение диоксида серы для придания хорошего товарного вида мясным продуктам во избежание фальсификаций и маскировки испорченных. Сернистая кислота разрушает витамин В1 (тиамин). В связи с технологической незаменимостью диоксид серы и ее соединения широко применяют в промышленности, главным образом для производства продуктов, не являющихся источниками витамина В1. При тепловой обработке продуктов содержание диоксида серы резко снижается. После варки сушеного обработанного картофеля массовая доля SO2 может составить 20-25 мг/кг. Допустимое суточное потребление диоксида серы в продуктах составляет 0,7 мг на 1 кг массы тела человека. Окисляющие отбеливающие средства, содержащие активный кислород или активный хлор, широко применяли для отбеливания муки и в меньшей степени – для некоторых сортов сыра, орехов, сушеных овощей и фруктов, а также других продуктов. Наряду с отбеливанием активный кислород служит антисептиком, а также используется для улучшения хлебопекарных свойств муки, особенно с низким содержанием клейковины. Гигиенические исследования показали отрицательное влияние отбеливателей: разрушаются витамины, окисляются непредельные жирные кислоты, изменяются свойства аминокислот. Поэтому в большинстве европейских стран применение окисляющих отбеливателей с активным кислородом или хлором запрещается или не разрешается только для муки как основного источника тиамина (витамина В1) в питании человека. В некоторых странах применяют отбеливающие средства. Из соединений с активным кислородом используют броматы, а также персульфаты, озон, пероксиды водорода и бензоила. Бромат калия – наиболее распространенный отбеливатель муки. Известно, что это соединение разрушает тиамин, никотинамид и метионин. Из соединений, содержащих активный хлор, применяют газообразный диоксид хлора и гипохлориты натрия или кальция. Препараты с активным хлором, применяемые для обработки зерновых продуктов и растительных масел, разрушают токоферолы. Экспертный комитет ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам и комиссия «Кодекс Алиментариус» ограничивают допустимую концентрацию диоксида хлора или бромата калия для муки до 20 мг/кг и, как исключение, для бисквитной муки до 75 мг/кг. Пероксид бензоила применяют лишь в отдельных странах. Его допустимый уровень (или массовая доля) в муке до 40 мг/кг, а в бисквитной муке не более 75 мг/кг. Для обеспечения безопасности здоровья населения при закупках за рубежом продовольствия внешнеторговые ведомства должны учитывать санитарные правила государств-экспортеров.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|