Глава 9. Пищевые добавки

9.1. Классификация пищевых добавок

В соответствии с законом «О качестве и безопасности пищевых продуктов» «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 (или) сохранения качества пищевых продуктов».

Пищевые добавки не употребляют как пищевой продукт или обычный компонент пищи. Их вносят 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 (рис. 9.1.).

Основные цели введения пищевых добавок предусматривают следующие результаты.

1. Совершенствование технологии подготовки и переработки пищевого сы-рья, изготовления, фасовки, транспортировки 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.

Соединения, повышающие пищевую ценность продуктов питания и причисляемые к группе БАД (аминокислоты, микроэлементы, витамины), к пищевым добавкам не относятся.

Пищевые добавки иногда называют прямыми пищевыми добавками, т.к. они не являются посторонними веществами как, например, контаминанты, попадающие в пищу на различных этапах технологического процесса.

Причины широкого использования пищевых добавок в производстве продуктов питания:

- современные методы торговли в условиях перевоза продуктов питания (в том числе скоропортящихся и быстро черствеющих продуктов) на большие расстояния, что определило необходимость применения добавок, увеличивающих сроки сохранения их качества;

- быстро изменяющиеся индивидуальные представления современного потребителя о продуктах питания, включающие вкус и привлекательный внешний вид, невысокую стоимость, удобство использования;

- создание новых видов пищи, отвечающих современным требованиям науки о питании (например, низкокалорийных продуктов);

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

Сегодня число пищевых добавок, используемых в производстве продуктов питания, достигает 500 наименований; в Европейском Сообществе классифи-цировано около 300.

В Европе разработана система цифровой кодификации пищевых добавок с литерой «Е». Она включена в кодекс для пищевых продуктов (Codex Alimentarius, Ed.2. V.1) ФАО/ВОЗ как международная цифровая система кодификации пищевых добавок (International Numbering System - INS). Каждой пищевой добавке присвоен цифровой трех- или четырехзначный номер.

Индекс Е в сочетании с трех- или четырехзначным номером - синоним и часть сложного наименования конкретного химического вещества, являющегося пищевой добавкой. Присвоение конкретному веществу статуса пищевой добавки и идентификационного номера с индексом «Е» имеет четкое толкование, подразумевающие:

- данное вещество проверено на безопасность;

- вещество может быть применено (рекомендовано) 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;

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

Наличие пищевой добавки в продукте должно указываться на этикетке, при этом может обозначаться как индивидуальное вещество или как представитель конкретного функционального класса (с конкретной технологической функцией) в сочетании с кодом Е, например, яблочная кислота или регулятор кислотности Е296.

Основные группы пищевых добавок, их классификация в соответствии с системой цифровой кодификации выглядят следующим образом:

- Е100-Е182 - красители;

- Е200 и далее - консерванты;

- Е300 и далее - антиокислители;

- Е400 и далее - стабилизаторы консистенции;

- Е450 и далее, Е1000 - эмульгаторы;

- Е500 и далее - регуляторы кислотности, разрыхлители;

- Е600 и далее - усилители вкуса и аромата;

- Е700-Е800 - запасные индексы для другой возможной информации;

- Е900 и далее - глазирующие агенты, улучшители хлеба.

Основные классы функциональных добавок представлены на рис. 9.1.

Большинство пищевых добавок, как правило, не является пластическим материалом для организма человека, хотя некоторые из них являются БАВ (например, β-каротин), поэтому использование чужеродных ингредиентов пищевых продуктов требует строгой регламентации и специального контроля.

В соответствии с «Принципами оценки безопасности пищевых добавок и контаминантов в продуктах питания» (документе ВОЗ 1987/1991 гг.), законом РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» государствен-ный предупредительный и текущий санитарный надзор осуществляется органами санэпидемслужбы.

В настоящее время в пищевой промышленности широко используются комплексные пищевые добавки, представляющие собой промышленным способом изготовленные смеси пищевых добавок одинакового или различного технологического назначения, в состав которых могут входить, кроме пищевых добавок и БАВ, и некоторые виды пищевого сырья (макроингредиенты): мука, сахар, крахмал, белок, специи и т.д. Технологические добавки комплексного действия получили широкое распространение в технологии хлебопечения, при производстве мучных кондитерских изделий, в мясной промышленности.

В последние десятилетия «Технологические добавки» нашли широкое применение для решения ряда технологических проблем:

- ускорение технологических процессов (ферментные препараты, хими-ческие катализаторы отдельных технологических процессов и т.д.);

- регулирование и улучшение структуры пищевых систем и готовых продуктов (эмульгаторы, гелеобразователи, стабилизаторы и т.д.);

- предотвращение комкования и слеживания продуктов;

- улучшение качества сырья и готовых продуктов;

- улучшение внешнего вида продуктов;

- совершенствование экстракции;

- решение самостоятельных технологических вопросов при производстве отдельных пищевых продуктов.

9.2. Выбор пищевых добавок

Эффективность применения пищевых добавок требует создания технологии их подбора и внесения с учетом особенностей химического строения, функциональных свойств и характера действия пищевых добавок, вида продукта, особенностей сырья, состава пищевой системы, технологии получения готового продукта, типа оборудования, специфики упаковки и хранения.

При работе с пищевыми добавками конкретного функционального назначения отдельные этапы работы могут не проводиться. Схема может быть упрощена при использовании известных, хорошо изученных пищевых добавок. Но в любом случае как при производстве традиционных пищевых продуктов, так и при создании новых, необходимо учитывать особенности пищевых систем, в которые вносится пищевая добавка, верно выбрать этап и способ ее внесения, оценить эффективность использования. На рис. 9.2. показана схема разработки технологии подбора и применения новой пищевой добавки.

9.3. Безопасность пищевых добавок.

Оценка токсичности красящих экстрактов

Важнейшей предпосылкой для применения пищевых добавок в производстве продуктов питания является их чистота. Современная токсикология определяет токсичность тех или иных веществ, как способность наносить вред живому организму. Некоторые загрязнения, попадающие с пищевой добавкой в готовый продукт, могут оказаться более токсичными, чем сама добавка. При получении пищевых добавок возможно загрязнение растворителями, поэтому в большинстве стран предъявляют строгие требования к чистоте пищевых добавок.

Первый уровень

Характеристика пищевой добавки

Содержание основного вещества. Основные качественные показатели. Растворимость, толерантность, термостабильность. Стойкость

Второй уровень

Характеристика функциональных свойств

Основные функциональные свойства. Технологические свойства. Побочные свойства. Стойкость (t°, рН среды, ферменты)

Третий уровень

Определение направлений использования

Виды продукции. Особенности применяемого сырья. Технология получения

Четвертый уровень

Особенности состава и свойств пищевых систем

Состав физико-химических свойств. Принцип действия добавки. Возможные виды взаимодействия с другими компонентами, роль добавки в пищевой системе

Пятый уровень

Разработка технологии применения пищевых добавок

Выбор этапности внесения. Определение оптимальной концентрации. Наименьший уровень концентрации. Технологические параметры

Шестой уровень

Оценка эффектив- ности внесения

Характеристика пищевого продукта. Сравнительная оценка технологического решения (без добавки, с добавкой). Экономическая оценка

Седьмой уровень

Анализ медико-биологической безопасности

Содержание добавки в готовом продукте. Продукты превращения. Допустимый уровень суточного потребления. Возможность фактического поступления. Система контроля

Восьмой уровень

Сертификация пищевой добавки и продукта с ее содержанием

НТД. Особенности сертификации пищевой добавки, продукта с ее содержанием

Рис. 9.2. Схема разработки технологии подбора

и применения новой пищевой добавки

Первичную токсикологическую оценку пищевой добавки получают в остром эксперименте, в котором на двух-трех видах модельных животных определяют среднесмертельную дозу (ЛД₅₀) и описывают признаки интоксикации.

Способ и условия введения обязательно должны имитировать реальное поступление вещества в организм. Учитывая различную чувствительность лабораторного животного и человека к изучаемому веществу, в эксперимент берут животных не менее двух видов обоего пола. При оценке результатов используются коэффициенты экстраполяции с учетом видовой и половой чувствительности.

По величине ЛД₅₀ судят о степени опасности вещества, токсичными принято считать вещества с низкими значениями ЛД. Классификация веществ по признаку острой токсичности следующая:

- до 15 мг/кг массы тела при внутрижелудочном введении - первый класс опасности, чрезвычайно токсичное вещество;

-15-150 мг/кг массы тела - второй класс или высокотоксичное вещество;

-150-5000 мг/кг массы тела - третий класс или умеренно токсичное вещество;

- более 5000 мг/кг массы тела - четвертый класс опасности, вещество малотоксичное.

Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам сформулировал общие рекомендации по исследованию и оценке пищевых добавок в целях безопасности их применения, исходя из того, что доза пищевой добавки должна быть значительно ниже уровня, который может быть безвредным для организма.

Во многих странах принята следующая классификация химических веществ, используемых в качестве пищевых добавок:

- чрезвычайно токсично - ЛД₅₀ при пероральном введении менее 5 мг/кг массы тела;

- высокотоксично - ЛД₅₀ от 5 до 50 мг/кг массы тела;

- умереннотоксично - ЛД₅₀ от 50 до 500 мг/кг массы тела;

- малотоксично - ЛД₅₀ от 0,5 до 5 г/кг массы тела;

- практически не токсично - ЛД₅₀ от 5 до 15 г/кг массы тела;

- практически безвредно - ЛД₅₀ > 15 г/кг массы тела.

Зная ЛД₅₀, с помощью расчета можно прогнозировать пороговую или подпороговую дозу вещества.

Под порогом острого действия понимается минимальная доза химического вещества, вызывающая достоверные изменения биологических показателей (по сравнению с таковыми контрольной группы животных), выходящих за пределы общепринятых нормальных величин.

Максимально недействующая доза (МНД) представляет собой ближайшую к пороговой (подпороговой), т.е. безвредную дозу, которая затем устанавливается экспериментальным путем.

Помимо установления МНД обосновывается допустимая суточная доза (ДСД), допустимое суточное потребление (ДСП) пищевой добавки и ее предельно допустимая концентрация (ПДК) в пищевых продуктах.

ДСП - допустимое суточное потребление (мг/сут) вещества, определяемое умножением ДСД на величину средней массы тела (60 кг) и соответствующее количеству, которое человек может потреблять ежедневно в течение жизни без риска для здоровья.

Рассмотрим это положение на примере пищевых красителей. Так, для токсикологической оценки природные красители должны рассматриваться в соответствии с тремя их основными группами:

1) краситель, изолированный в химически неизменной форме из известных продуктов питания и применяемый в пищевых продуктах, из которых он экстрагируется, на уровнях, обнаруживаемых в этих продуктах в норме; этот продукт может быть принят таким же образом, как и сам пищевой продукт, без требования предоставления токсикологических данных;

2) краситель, изолированный в химически неизменной форме из известных пищевых продуктов, но применяемый на уровнях, превышающих нормальные, или в продуктах, отличных от тех, из которых он получен; для этого продукта могут потребоваться токсикологические данные, обычно необходимые для оценки токсичности синтетических красителей;

3) краситель, изолированный из пищевого источника и химически изменен-ный в процессе изготовления, или натуральный краситель, изолированный из непищевого источника; эти продукты требуют такой же токсикологической оценки, как синтетические красители.

Несмотря на многочисленные исследования, при получении натуральных красителей из растительного сырья не всегда можно обеспечить постоянство состава и тем самым неизменность цвета и окрашивающую способность.

Оказывает влияние также и технология извлечения красителей из сырья. В токсикологическом отношении можно считать, что натуральные красители не представляют опасности для здоровья, по крайней мере те, которые традиционно применяются в пищевой промышленности.

При выборе сырья для извлечения природных красящих веществ следует учитывать, что в некоторых видах растений могут присутствовать токсичные вещества. Освобождение от них в достаточной степени не всегда возможно, а следовательно нет полной гарантии по безопасности применения в пищевых целях выделенного красящего вещества.

Органические красители, используемые для придания цвета продуктам, относятся к пищевым добавкам. В последнее время возрос ассортимент продуктов питания, как вырабатываемых на российских или совместных предприятиях по зарубежным технологиям, так и поступающих из-за рубежа, поэтому в процессе предупредительного и текущего санитарного надзора, гигиенической экспертизы и сертификации необходима идентификация пищевых добавок, которые могут быть использованы или могут присутствовать в отдельных продуктах.

Необходимо подчеркнуть, что Объединенный комитет экспертов по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ признал необходимым проведение токсикологических исследований природных красителей и их аналогов по той же программе, как и для синтетических.

В природных условиях в растениях, содержащих красящие вещества, как правило, встречаются не индивидуальные соединения, а смеси веществ, более или менее близкие по химическому строению, поэтому экстракты красящих веществ, полученные из растений, могут обладать иными свойствами, нежели синтетические.

Автором с сотрудниками на основе экстрактов «Эликсир», «Изумруд», «Золотой», «Медный», «Флора», полученных из зелени петрушки и кукурузы сушеных, жома тыквы, корня ревеня, были проведены испытания по изучению их токсических свойств. Задачей исследований явилось определение степени токсичности натуральных пищевых красящих экстрактов при однократном поступлении в организм лабораторных животных через пищеварительный тракт путем установления среднесмертельной дозы или введения максимально возможных концентраций.

Поскольку экстракты «Эликсир», «Изумруд», «Золотой», «Медный», «Флора» получены для использования их в производстве продуктов питания в качестве пищевых красителей, то была проведена оценка их острой токсичности и аллергенного действия.

Исследования были проведены на двух видах лабораторных животных: беспородных белых мышах и белых крысах линии Vistar обоего пола. Экстракты вводили животным «на голодный желудок», после чего животных содержали на кормовом рационе согласно соответствующим нормативам в течение 14-ти дней.

Мышам массой 20-22 г (в группе по 10 особей) экстракт вводили в дозах 5000, 10000 и 15000 мг/кг массы тела. Экстракт «Золотой», «Флора» из жома тыквы сушеного, корня ревеня сушеного вводили в виде 30 %-го водного раствора, экстракты «Эликсир», «Изумруд», «Медный» из зелени петрушки сушеной, зелени кукурузы сушеной, жома тыква сушеного - на растительном масле (15 %-е из-за плохого растворения). Контролем служила в первом случае - вода дистиллированная, а в остальных двух - рафинированное растительное масло.

Крысам массой 300-320 г (по 6 особей в группе) продукты вводили в дозах 10000 мг/кг массы тела: экстракт «Эликсир», экстракт «Изумруд», экстракт «Медный» - в виде 15 %-й масляной суспензии (дробно из-за плохого растворения), а экстракт «Золотой», экстракт «Флора» - в дозе 15000 мг/кг в виде 30 %-го водного раствора.

После введения животные опытных групп и контрольные, получившие масло, были заторможенными, малоподвижными, вялыми. Это происходило из-за достаточно большого объема введенного продукта на масле (для мышей - 1 мл, для крыс - 5 мл). Однако крысы через 2 час активизировались, а мыши оставались вялыми в течение 24 час.

Отмечалось окрашивание выделений (кала и мочи) в соответствующие цвета на протяжении 36 час. Причем гибели мышей и крыс в опытных и контрольных группах не было. У наблюдаемых животных клинические проявления отравления отсутствовали.

Через 14 суток все животные были умерщвлены метом декапитации, а паренхиматозные органы взяты на патоморфологические исследования.

Проведенные испытания показали, что у животных обоих видов в печени отмечается сохранение гистоархитектоники, гепатоциты имеют балочную ориентацию, цитоплазма слегка пенистого вида, ядра - правильной, округлой формы с четкими контурами, ядрышки хорошо различимы. Межбалочные синусоиды не сдавлены. У крыс в перипортальных областях было отмечено умеренное количество лимфоидных элементов. Кровенаполнение соответствовало фундаментальному состоянию органа.

В почках наблюдалась четкая граница коры и мозгового слоя. Клубочки были полиморфны, капиллярные петли ажурного рисунка, листки капсулы не сращены, просветы между ними не расширены, канальцевый эпителий сохранен.

В селезенке хорошо различаются красная и белая пульпа. Признаков активизации органа в виде увеличения размеров фолликулов и числа активных центров не выявлено. Стромальные компоненты не были изменены.

Выявлено, что пищевые экстракты «Эликсир», «Изумруд», «Медный», «Золотой», «Флора», полученные из растительного сырья, при остром воздействии не оказывали повреждающего действия на органы крыс и мышей. Кроме того, экстракты, содержащие красящие вещества, в «острых» опытах при поступлении через желудок в максимально возможных для введения концентрациях не оказали токсического воздействия на организм экспериментальных животных.

Также по выявлению возможных аллергенных свойств красящих экстрактов «Флора», «Эликсир», «Медный», «Золотой», «Изумруд» были проведены исследования путем комбинированной сенсибилизации морских свинок.

В эксперименте были использованы животные массой 300-350 г с белыми пятнами (по 6 особей в группе). Животных опытных групп сенсибилизировали в кожу наружной поверхности уха в дозе 200 мкг каждого продукта в 0,02 мл физраствора плюс 7 эпикутанных масляных аппликаций. Контрольным животным был введен физраствор в том же объеме в кожу уха.

Эпикутанные аппликации проводили в течение 7 дней на выстриженный участок (2х2 см) бока животных со светлыми пятнами на масле (жирорастворимые экстракты «Эликсир», «Изумруд», «Медный») и воде (водорастворимые экстракты «Флора», «Золотой») в соотношении 1:2.

Выявление сенсибилизации проводили через 14 дней после постановки кожной капельной пробы на противоположном боку опытных и контрольных животных по одной капле в тестируемой концентрации 1:2, реакция раздражения учитывалась визуально через 24 час.

Таким образом, при оценке результата тестирования во всех случаях реакции раздражения кожи обнаружено не было. Гиперемия отсутствовала, увеличение кожной складки не наблюдалось, температура кожи - аналогична контрольным животным. Аллергенного действия со стороны красящих экстрактов не было выявлено.

В связи с вышеизложенным, в условиях проведенного эксперимента образцы экстрактов, содержащие природные красящие вещества из корня ревеня сушеного, зелени петрушки сушеной, зелени кукурузы сушеной, жома тыквы сушеного не оказали токсического действия на лабораторных животных. Как было установлено в эксперименте, среднесмертельная доза (ЛД₅₀) была больше 15000 мг/кг массы тела.

В целом полученные данные свидетельствуют, что у экспериментальных животных клиника отравления отсутствовала, поэтому на основании результатов исследований согласно классификации ГОСТ 12.1.007-76 экстракты «Эликсир», «Изумруд», «Золотой», «Медный, «Флора» были отнесены к четвертому классу - малотоксичные. А согласно международной классификации, красящие экстракты на основе зелени петрушки сушеной, зелени кукурузы сушеной, жома тыквы сушеного, корня ревеня сушеного практически не токсичны.