Использование органических кислот в пищевой промышленности

Органические кислоты используют в кондитерской и консервной промышленности, а также при производстве безалкогольных напитков в качестве пищевых добавок, в частности, регуляторов кислотности пищевых систем. Так, лимонную, винно-каменную, яблочную, молочную и уксусную кислоты в небольших количествах применяют в кондитерской, безалкогольной, ликерно-водочной и консервной промышленности для улучшения вкуса продуктов.

Уксусную, сорбиновую, молочную и бензойную кислоты добавляют к некоторым продуктам в качестве консервантов. Распространено применение лимонной кислоты — Е 330, уксусной — Е 460, молочной — Е 270, яблочной — Е 296, фумаровой — Е 297 и ряда других. Уксусная кислота используется также в качестве консерванта. Ёе широко используют в пищевой промышленности, на предприятих общественного питания.

Разрешенные к применению для пищевых целей кислоты безвредны для организма, поэтому использование большинства из них не лимитируется, хотя есть и исключения. Так, молочная кислота имеет ограничения в продуктах детского питания, а суточное потребление фумаровой кислоты, обладающей токсичностью, лимитировано уровнем 6 мг на 1 кг массы тела.

Лимонная. Сама кислота, как и её соли (цитрат натрия, цитрат калия, цитрат кальция), широко используется как вкусовая добавка E330—Е333, регулятор кислотности и консервант в пищевой промышленности для производства сухих шипучих напитков. Лимонная кислота содержится во многих растениях, особенно в плодах. В цитрусовых имеется только лимонная кислота, например, в лимонах её до 8 %. Её широко применяют в кондитерской, ликерно-водочной промышленности, производстве безалкогольных напитков, а также используются в медицинской практике.

Соляная. В пищевой промышленности зарегистрирована в качестве регулятора кислотности, пищевой добавки E507. Применяется для изготовления зельтерской (содовой) воды.

Серная в пищевой промышленности — зарегистрирована в качестве пищевой добавки E513(эмульгатор).

Яблочная. Ее используют в качестве регулятора кислотности или как вкусовую добавку, при изготовлении вин, кондитерских изделий и фруктовых вод. Яблочная кислота присутствует в растениях, особенно в плодах; не содержат её только цитрусовые плоды и клюква. Эту кислоту используют при производстве безалкогольных напитков и кондитерских изделиях.

Винная. Зарегистрирована как пищевая добавка с кодом E-334. В пищевой промышленности используется в качестве регулятора кислотности, как добавка к фруктовым эссенциям и сиропам при приготовлении безалкогольных напитков, а также вина, в производстве печенья и кондитерских изделий.

Аскорбиновая. Кислота и ее натриевая соли применяются в пищевой промышленности в качестве антиоксидантов Е300 — E305, предотвращающего окисление продукта.

Борная. В пищевой промышленности — зарегистрирована как пищевая добавка E284 (на территории России эта добавка не входит в список разрешённых к применению).

Фосфорная. Используется в качестве регулятора кислотности газированных напитков. Обозначается она как пищевая добавка Е338.

Допустимые количества органических кислот предусмотрены стандартами на пищевые продукты.

Значение органических кислот в питании человека определяется их энергетической ценностью и участием в обмене веществ. При полном окислении в организме 1 г лимонной кислоты выделяется 2,5 ккал энергии, яблочной — 2,4, молочной — 3,6 ккал.

Основная биологическая роль органических кислот связана с участием в процессах пищеварения. Они способствуют активации перистальтики кишечника, стимуляции выработки пищеварительных соков, снижению уровня pH и, как следствие, формированию определенного состава микрофлоры и торможению развития гнилостных процессов в толстом кишечнике.

Кроме того, органические кислоты являются биологически активными веществами, участвуют в окислительно-восстановительных процессах организма, оказывают благоприятное воздействие на обмен липидов (лимонная кислота и, в несколько меньшей степени, яблочная), что проявляется в снижении уровня холестерина и общих липидов в крови и тканях внутренних органов.

Потребность человека в органических кислотах составляет 2 г в сутки.

Лимонная и яблочная кислоты широко используются в пищевой промышленности для изготовления фруктовых напитков и кондитерских изделий, натриевая соль лимонной кислоты, кроме того, — в качестве консерванта при переливании крови. Винная кислота применяется в медицине, а также при производстве фруктовых вод, для изготовления химических разрыхлителей теста, в текстильной промышленности при изготовлении протрав и красок, в радиотехнической промышленности. К объектам, накапливающим органические кислоты и имеющим медицинское значение, относятся плоды клюквы болотной, малины обыкновенной, земляники лесной, вишни.

Наличие органических кислот в составе продовольственного сырья и продуктов влияет на их вкус и аромат. Главное вкусовое ощущение — это кислый вкус, который в общем случае пропорционален концентрации ионов водорода. На восприятие кислого вкуса оказывает влияние и анион молекулы. В зависимости от него могут возникать комбинированные вкусовые ощущения: например, лимонная кислота имеет кисло-сладкий вкус, молочная — специфический кисломолочный, уксусная — характерный уксусный вкус и т. п.

Большинство органических кислот легко и без ограничений всасывается в тонком отделе кишечника в виде минеральных солей и используется организмом в обменных процессах.

Щавелевая кислота в присутствии кальция образует нерастворимый оксалат, который не всасывается. Поэтому при дефиците в рационе кальция высокие дозы щавелевой кислоты приводят к кальциевой недостаточности. Кроме того, поскольку щавелевая кислота окисляется в организме весьма незначительно, ее избыток приводит к появлению камней в почках, может оказывать токсическое действие (при поступлении более 5 г). Щавелевая кислота встречается в щавеле, ревене, шпинате и других растениях. В растительных продуктах она находится обычно в виде средних и кислых солей кальция и калия.

Молочная кислота находится в продуктах в виде двух оптических изомеров: В(-) — лактатов и Ь(+) — лактатов (лактаты — соли молочной кислоты). Ь-лактат является промежуточным продуктом обмена углеводов и поэтому в организме человека легко окисляется в цикле Кребса до конечных продуктов (углекислота, вода). Б-лактат в кишечнике взрослого человека очень медленно изомеризуется в Ь-лактат, после чего всасывается.

У детей до 6-месячного возраста ферментные системы, обеспечивающие превращение В-формы в Ь-форму, несовершенны, поэтому Б-молочная кислота не усваивается, что вызывает нарушение кислотно-основного равновесия в толстом кишечнике. Поэтому использование Б-молочной кислоты в питании детей раннего возраста недопустимо, в питании взрослых должно быть ограничено. Одним из способов снижения количества Б-формы молочной кислоты в молочных продуктах является тщательный подбор микроорганизмов в состав закваски.

Рекомендуется сочетать штаммы, образующие Ь(+)- или ВЬ-молочную кислоту (БЬ-молочная кислота — это смесь, состоящая из равных количеств Ь- и Б-изомеров), например, бифидобактерии и ацидофильную палочку (а при производстве йогурта — термофильный стрептококк и болгарскую палочку). Молочная кислота присутствует во многих продовольственных товарах. При производстве кондитерских изделий и безалкогольных напитков её добавляют специально.

Винная кислота организмом человека не усваивается. Она обладает незначительным раздражающим действием, поэтому как её, так и кислые соли используют в кондитерской и безалкогольной промышленности. В основном винная кислота и её соли содержатся в винограде в количестве 0,3-1,7%.

Большую роль в жизнедеятельности растений играют органические кислоты. Особое значение имеют уроновые кислоты, образующиеся при окислении спиртовой группы у шестого углеродного атома гексоз, например, глюкуроновая, галактуроновая и т. п. Эти кислоты принимают участие в синтезе поли- уронидов — высокомолекулярных соединений, построенных из остатков уро- новых кислот. К полиуронидам в растительном мире относятся пектиновые вещества, альгиновая кислота, камеди, некоторые слизи.

Пищевые кислоты в составе продовольственного сырья и продуктов выполняют различные функции, связанные с качеством пищевых объектов.

В составе комплекса вкусоароматических веществ они участвуют в формировании вкуса и аромата, принадлежащих к числу основных показателей качества пищевого продукта. Именно вкус, наряду с запахом и внешним видом, по сей день оказывает более существенное влияние на выбор потребителем того или иного продукта по сравнению с такими показателями, как состав и пищевая ценность. Изменения вкуса и аромата часто оказываются признаками начинающейся порчи пищевого продукта или наличия в его составе посторонних веществ.

Главное вкусовое ощущение, вызываемое присутствием кислот в составе продукта, - кислый вкус, который в общем случае пропорционален концентрации ионов H+ (с учетом различий в активности веществ, вызывающих одинаковое вкусовое восприятие). Например, пороговая концентрация (минимальная концентрация вкусового вещества, воспринимаемая органами чувств), позволяющая ощутить кислый вкус, составляет для лимонной кислоты 0,017%, для уксусной - 0,03%.

В случае органических кислот на восприятие кислого вкуса оказывает влияние и анион молекулы. В зависимости от природы последнего могут возникать комбинированные вкусовые ощущения, например, лимонная кислота имеет кисло-сладкий вкус, а пикриновая - кисло-горький. Изменение вкусовых ощущений происходит и в присутствии солей органических кислот. Так, соли аммония придают продукту солёный вкус.

Естественно, что наличие в составе продукта нескольких органических кислот в сочетании с вкусовыми органическими веществами других классов обусловливают формирование оригинальных вкусовых ощущений, часто присущих исключительно одному, конкретному виду пищевых продуктов.

Участие органических кислот в образовании аромата в различных продуктах неодинаково. Доля органических кислот и их лактонов в комплексе ароматообразующих веществ, например земляники, составляет 14%, в помидорах - порядка 11%, в цитрусовых и пиве - порядка 16%, в хлебе - более 18%, тогда как в формировании аромата кофе на кислоты приходится менее 6%.

В состав ароматообразующего комплекса кисломолочных продуктов входят молочная, лимонная, уксусная, пропионовая и муравьиная кислоты.

Качество пищевого продукта представляет собой интегральную величину, включающую, помимо органолептических свойств (вкуса, цвета, аромата), показатели, характеризующие его коллоидную, химическую и микробиологическую стабильность.

Формирование качества продукта осуществляется на всех этапах технологического процесса его получения. При этом многие технологические показатели, обеспечивающие создание высококачественного продукта, зависят от активной кислотности (рН) пищевой системы.

В общем случае величина рН оказывает влияние на следующие технологические параметры:

• образование компонентов вкуса и аромата, характерных для конкретного вида продукта;
• коллоидную стабильность полидисперсной пищевой системы (например, коллоидное состояние белков молока или комплекса белково-дубильных соединений в пиве);
• термическую стабильность пищевой системы (например, термоустойчивость белковых веществ молочных продуктов, зависящую от состояния равновесия между ионизированным и коллоидно распределенным фосфатом кальция);
• биологическую стойкость (например, пива и соков);
• активность ферментов;
• условия роста полезной микрофлоры и ее влияние на процессы созревания (например, пива или сыров).