Основные принципы выбора консерванта

При решении вопроса защиты конкретного пищевого продукта от посторонней микрофлоры необходимо учитывать комплекс факторов. Так, выбранный консервант должен:

• иметь как можно более широкий спектр действия;

• быть достаточно эффективным против микроорганизмов, обычно присутствующих или ожидаемых в данном пищевом продукте в условиях, характерных для данного пищевого продукта (рН, активность воды и т.д.);

• воздействовать на токсинобразующие микроорганизмы и, по возможности, замедлять образование токсинов в большей степени, чем развитие микроорганизмов;

• как можно меньше влиять на необходимые естественные микробиологические процессы, протекающие в некоторых пищевых продуктах (брожение, созревание и т.д.);

• по возможности оставаться в пищевом продукте в течение всего срока хранения;

• как можно меньше влиять на органолептические свойства пищевого продукта (запах, вкус, цвет и текстуру);

• быть простым в применении, не требовать изменений в технологическом процессе;

• достаточно хорошо растворяться в воде (при использовании в пищевых продуктах, содержащих воду);

• быть недорогим, чтобы не увеличивать существенно цену пищевого продукта;

• иметь качество и чистоту, соответствующие российским нормам и требованиям.

Консервант не должен:

• вызывать опасений с точки зрения физиологии;

• порождать токсикологические и экологические проблемы в процессе производства, переработки и использования;

• вызывать привыкания;

• реагировать с компонентами пищевого продукта или реагировать только тогда, когда антимикробное действие больше не требуется;

• взаимодействовать с материалом упаковки и адсорбироваться им.

Консерванты как антимикробные вещества могут оказывать бактерицидное (уничтожающее бактерии) или бактериостатическое (останавливающее, замедляющее рост и размножение бактерий, но не уничтожающее в то же время их полностью), фунгистатическое (угнетающее грибы) или фунгицидное (убивающее грибы) действие. Следует отметить, что при детальном рассмотрении это деление является условным, так как фунги- и бактериостатики отличаются только скоростью антимикробного действия. Эффективность, способы применения консервантов зависят от их химической природы, концентрации, иногда от рН среды. Многие консерванты более эффективны в кислых средах.

Добавление консервантов имеет смысл только в тех случаях, когда они применяются в достаточной концентрации, так как развитие микроорганизмов следует останавливать на линейной (начальной) стадии их размножения. Поэтому для этих веществ имеет место четкая зависимость: доза – действие. Консерванты не пригодны для компенсации нарушений производственной санитарии, и они не предназначены для возвращения испорченным продуктам свежести. Применение консервантов должно носить профилактический характер в отношении токсинобразующих микроорганизмов.

В ближайшей перспективе пищевая промышленность не сможет обходиться без консервантов. Главное – грамотно их применять, без ущерба для здоровья человека.

Механизм действия консервантов на микроорганизмы, имеет многофакторный характер и связан с их воздействием на синтез белка, активность ферментов, клеточную мембрану и клеточную оболочку, на механизмы транспорта питательных веществ.

В последнее время превалирует мнение, что основной причиной антимикробного действия консервантов является их действие на клеточную оболочку и мембраны. Консерванты, как лиофильные вещества атакуют клеточную мембрану и разрушают ее или нарушают целостность. В результате клетка вынуждена потреблять больше энергии, чтобы компенсировать проникающий в нейтральное внутреннее пространство клетки консервант и возникающую разность потенциалов. В то же время, каждый консервант имеет свой специфический механизм воздействия на микробную клетку, который надо учитывать при использовании того или иного выбранного консерванта.

Спектры действия консервантов по отношению к различным таксономическим группам микроорганизмов существенно отличаются (слайд ). Эффективность действия консервантов в отношении тех или иных микроорганизмов может с течением времени снижаться. Связано это с тем, что микроорганизмы приобретают устойчивость к действующим на них консервантам.

Эффективность некоторых консервантов по отношению

к микроорганизмам

Консервант	Бактерии	Дрожжи	Плесневые грибы
Нитриты	++	–	–
Сульфиты	++	++	+
Муравьиная кислота	+	++	++
Пропионовая кислота	+	++	++
Сорбиновая кислота	++	+++	+++
Бензойная кислота	++	+++	+++
n-Оксибензоаты	++	+++	+++
Дифенил	–	++	++

– неэффективен

+ малая эффективность

++ средняя эффективность

+++ высокая эффективность

Допустимое суточное поступление консервантов дано на следующем слайде

Консервант	ДСП, мг/кг веса тела
Сорбиновая кислота и сорбаты калия и кальция (в пересчете на сорбиновую кислоты)	25,0 (1)
Бензойная кислота и бензоат натрия (в пересчете на бензойную кислоту)	5,0 (1)
Метиловый (Е218), этиловый (Е214) эфиры n-оксибензойной кислоты (как сумма эфиров)	10,0
Муравьиная кислота	3,0 (1)
Сернистый ангидрид и сульфиты натрия и калия (в пересчете на сернистый ангидрит)	0,7
Нитраты натрия и калия (в пересчете на нитрат-ион)	3,7 (1)
Нитриты натрия и калия (в пересчете на нитрит-ион)	0,06 (1)
о-Фенилфенол и о-фенилфенолят натрия	0,2
Дифенил	0,05

¹⁾ Нормы даны без учета природного содержания соответствующих веществ в препаратах.

Из всего разнообразия индивидуальных пищевых консервантов наиболее востребованы уксусная кислота, нитриты, парабены, сорбиновая и бензойная кисло ты и их соли.

Сорбиновая кислота (Е201) представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде и хорошо в этиловом спирте. Температура плавления 132-135ºС.

Из всех сорбатов – солей сорбиновой кислоты: сорбата натрия (Е201), сорбата калия (Е202) и сорбата кальция (Е203) наиболее широкое распространение в пищевой промышленности получил только сорбат калия. Причина в том, что он очень стабилен в твердом состоянии и лучше других солей растворим в воде, т.е. наиболее технологичен. Сорбат натрия очень легко окисляется и плавится, вследствие чего может использоваться только в виде 10-20%-ных водных растворов, которые надо готовить непосредственно перед применением из едкого натра и сорбиновой кислоты. Сорбат кальция плохо растворим в воде: 1,2 г в 100 мл. Для сравнения, сорбата калия в 100мл воды комнатной температуры растворяется 138 г.

На растворимость в воде сорбиновой кислоты и ее солей влияют добавки вкусовых веществ (поваренной соли, сахара, органических кислот и др.). Так, поваренная соль в обычных для большинства пищевых продуктов концентрациях на уровне 1% практически не оказывает влияния на растворимость консервантов на основе сорбиновой кислоты. Увеличение концентрации поваренной соли снижает растворимость и кислоты, и сорбата калия. Сахар и пищевой спирт заметно влияют на растворимость только в очень высоких концентрациях, зато добавка лимонной кислоты резко меняет растворимость сорбата калия. Численные значения растворимости приведены на слайде.

Сорбиновая кислота и ее соли в твёрдом состоянии весьма стабильны. В растворенном состоянии при наличии доступа кислорода происходит их окисление и может появляться некоторое потемнение раствора.

Растворимость сорбиновой кислоты и сорбата калия

в зависимости от вкусовых веществ

Вкусовое вещество	Концентрация водного раствора, %	Растворимость, г/100 мл
		сорбиновой кислоты	сорбата калия
Чистая вода	–	0,16	138
Поваренная соль	5	0,16	90
	10	0,07	45
	15	0,04	0
Сахар	10	0,14	132
	50	0,10	55
Этанол	50	5,0	80
	96	14,5	2
Лимонная кислота	5	0,16	0
	25	0,20	0

Сорбиновая кислота и ее соли проявляют в первую очередь фунгистатическое действие, влияя на рост и развитие дрожжей и мицелиальных грибов, в том числе и тех, которые образуют афлатоксины.

Механизм действия сорбиновой кислоты, в основном, связывают с ее влиянием на ряд важнейших ферментов микробной клетки. Доказано угнетающее действие сорбиновой кислоты на такие ферменты углеводного обмена, как лактатдегидрогеназа и енолоза, и практически все ферменты цикла Кребса. Имеются данные, позволяющие говорить о влиянии сорбиновой кислоты на активность каталазы и пероксидазы.

Сорбиновая кислота достаточно хорошо изучена с позиций безопасности применения. Она не обладает токсичностью и не обнаруживает мутагенных и канцерогенных свойств, аллергенность ее чрезвычайно мала. В организме человека и животных сорбиновая кислота подвергается β-окислению по схеме типичной для жирных кислот.

Радиоизотопным методом в опытах на животных было установлено, что 85 % сорбиновой кислоты выводится в виде ¹⁴СО₂.

Применяют сорбиновую кислоту и сорбаты в концентрациях 0,1 – 0,2 %. Антимикробные свойства сорбиновой кислоты зависят от рН среды, но в меньшей степени, чем у других консервантов. Выяснено, что в кислой среде (рН 3,15) в клетку поступают около 40% имеющейся сорбиновой кислоты, а при нейтральном рН (около 7) практически вся сорбиновая кислота остается в субстрате.

Особенностью применения сорбиновой кислоты является то, что она не изменяет органолептические свойства пищевых продуктов.

Сорбиновая кислота применяется не только в составе рецептур, но и для обработки упаковочных материалов, используемых в пищевой промышленности.

Из-за способности сорбиновой кислоты угнетать некоторые ферментные системы в организме человека Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил допустимую суточную дозу поступления для человека не более 25,0 мг на 1 кг массы тела.

Сорбиновая кислота и ее соли применяют в качестве консервантов при производстве сыров, маргаринов, безалкогольных напитков, фруктовых, овощных, рыбных и мясных изделий, плодовых и ягодных соков. Наибольшее применение сорбиновая кислота нашла в производстве твердых и плавленых сыров. В этой продукции ее применяют вследствие эффективности действия при высоких значениях рН и специфичности в отношении плесневых грибов.

В производстве мясопродуктов сорбиновую кислоту можно применять в сочетании с нитритами или фосфатами для подавления развития клостридий и токсинообразования, но нельзя использовать взамен нитрита, который способствует процессам аромато- и цветообразования. Раствор сорбата калия применяют для подавления роста плесневых грибов на оболочках твердых и полукопченых колбас в процессе созревания и хранения, что позволяет увеличить срок хранения в 4 раза.

В производстве хлебобулочных изделий сорбаты эффективны в отношении дрожжей – возбудителей меловой плесени (Trichosporon variable) и микроорганизмов, вызывающих плесневение хлеба.

Российскими хлебопеками достигнуты хорошие результаты по консервированию хлеба путем поверхностной обработки изделий сорбиновой кислотой перед упаковкой и непосредственно в тесто. Поверхностную обработку можно проводить двумя способами: опрыскиванием хлеба сорбиновой кислотой и ее солями или размещать готовую продукцию в упаковочные материалы, пропитанные сорбиновой кислотой. Сочетание обработанной упаковки и опрыскивания хлеба консервантом дает возможность обеспечить сохраняемость хлеба в течение нескольких месяцев. В производстве кондитерских изделий добавление в масляный крем 0,2% сорбиновой кислоты позволяет увеличить срок хранения кремовых тортов и пирожных при t^о+2 … 8^оС с 36 часов до 120 часов, безалкогольные напитки с добавкой сорбата калия – 180 суток.

Дозы внесения консервантов на основе сорбиновой кислоты даны на слайде