Вещества, обуславливающие окраску продуктов

Окраска растительных продуктов обусловлена следующими пигментами: хлорофиллом, каротиноидами и флавоноидами (антоцианами). Эти соединения избирательно поглощают свет в видимой части спектра и придают веществу соответствующую окраску.

Зеленый пигмент хлорофиллсостоит из двух соединений: сине-зеленого хлорофилла а (С₅₅Н₇₂О₅N₄Mg) и желто-зеленого хлорофилла о (С₅₅Н_7ОО₆ N₄Mg), которые различаются по степени окисленности и оптическим свойствам. Оба соединения представляют собой магниевые соли тетрапиррола. Хлорофилл а более устойчив к воздействию теплоты, чем хлорофилл б. Хлорофилл и его производные вырабатывают из хвои, листьев крапивы, другого растительного сырья. Зеленый краситель применяют для окрашивания ликеров, эссенций, безалкогольных напитков, а также кондитерских изделий. Хлорофилл при термической обработке продуктов нестоек.

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.

К бескислородным каротиноидам относятся а-, b- и y-каротины и ликопин. Термин «каротины» происходит от латинского carota, что означает морковь. Наиболее распространенная форма каротинов — В-каротин. В растительных продуктах, окрашенных в желто-оранжевые тона, обычно встречается смесь изомеров каротина: а-, В- и у-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 В-каротина служат тыква, сладкий перец, зеленый лук, зелень петрушки и укропа, салат, черемша, шпинат, плоды шиповника. В моркови 85 % общего количества каротинов составляет В-каротин.

Желтый краситель каротин получают из моркови, тыквы, зеленой хвои, плодов шиповника, водорослей, цветков календулы (ноготки). Каротин можно применять в пищевой промышленности для подкрашивания сливочного масла, маргарина, сыров, а также в качестве антиоксиданта для улучшения сохраняемости пищевых жиров. Препараты желтого красителя, богатые каротином, перспективны для окраски и витаминизации плодовых и овощных соков, кондитерских изделий, напитков, мороженого, хлебобулочных и других изделий. Каротины предупреждают развитие авитаминоза А, причем В-каротин в два раза более активен по сравнению с а- и у-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. Аналогично каротинам его применяют в качестве пищевого колоранта. Источником для его промышленного получения служат отходы переработки плодов спелых томатов. Ликопин не обладает витаминными свойствами, но по окрашивающей способности превосходит каротин.

Рыльца цветков шафрана являются сырьем для получения желтого красителя кроцетина, который применяется в кондитерской промышленности. Кроцетин (гликозид кроцин) имеет высокую окрашивающую способность: одна часть пигмента окрашивает в желтый цвет 200 тыс. частей воды.

К желтым пищевым красителям относится также биксин, который получают из вещества, окружающего семена биксы аннатовой. Биксин применяют для подкрашивания сыров и пищевых жиров.

Кислородсодержащие каротиноиды, называемые ксантофиллами, 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. Среди ксантофиллов изучены, в частности, криптоксантин (содержится в кожуре плодов мандаринов, красном перце), является производным В-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.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. Спектр поглощения антоцианов имеет два максимума (в пределах 250 — 300 и 500 — 550 нм). 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 солеи. 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. Для получения антоциановых пищевых красителей используют сок ежевики, черемухи, рябины, калины и т.д. Из отходов первичного виноделия и производства соков (виноградных выжимок) получают красный пищевой антоциановый краситель энин. Красные красители можно получать из цветков мальвы и махрового георгина, выжимок клюквы, малины, черники, черной смородины, вишни, красной свеклы и другого сырья. Эти красители применяют в кондитерском и ликероводочном производстве, для окрашивания безалкогольных напитков.

В качестве пищевых желтых красителей используют кверцетин и рутин (витамин Р). Сырьем для их получения служат зеленая масса гречихи, бутоны софоры японской, цветы каштана конского, для кверцетина — также щавель конский, листья хурмы, чешуя репчатого лука. Кверцетин и рутин обладают антиокислительными свойствами.

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 служит первичной информацией при оценке качества, прежде всего 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 потолочную 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 формируются: 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.

Общие сведения о пищевых красителях.Пищевые красители, применяемые в разных странах, подразделяются на три группы: натуральные красители растительного или животного происхождения; синтетические органические красители; минеральные красители (ограниченного применения).

С точки зрения гигиены предпочтительны натуральные красители: каротиноиды, антоцианы, флавоноиды, хлорофиллы и др., 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.

Искусственные органические колоранты имеют технологические преимущества перед натуральными благодаря устойчивости к действию кислот, теплоты, света, окислителей, обладают интенсивным окрашиванием, удобны при дозировке, 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. ХХстолетия опубликованы работы, показывающие канцерогенное действие ряда искусственных красителей.

Экспертный комитет по пищевым добавкам ФАО/ВОЗдает 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 (ПСПдо 1,25 мг/кг), амарант (ПСПдо 0,75 мг/кг), эритрозин (ПСПдо 2,5 мг/кг), свекольный красный (ПСПне ограничено). Из желтых красителей рекомендованы, например, аннатоэкстракт из семян орлеанового дерева (ПСПдо 1,25 мг/кг в пересчете на биксин), кантаксантин (ПСПдо 25 мг/кг), каротин (ПСП0 — 5 мг/кг в пересчете на сумму каротиноидов), рибофлавин (ПСПдо 0,5 мг/кг), тартразин (ПСПдо 7,5 мг/кг), хинолиновый желтый (ПСПдо 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 ПСПдо 100 мг/кг. Из зеленых красителей наиболее известны хлорофилл (ПСПне определено), медно-хлорофилловый комплекс и тот же комплекс в виде натриевой или калиевой соли (ПСПдо 15 мг/кг), прочный зеленый ГСГ (ПСПдо 12,5 мг/кг); ксинимкрасителям относятся блестящий синий РСР (ПСПдо 12,5 мг/кг) и индигокармин (ПСПдо 7,5 мг/кг).

Неорганические красители применяют для поверхностной окраски, например драже и других кондитерских изделий. Для алюминия и диоксида титана ПСПне установлено, для оксида и гидроксида железа ПСПдо 0,5 мг/кг, для золота металлического ПСПне 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.

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.

Цветокорректирующие и отбеливающие вещества.Онине относятся к красителям. Некоторые из них, взаимодействуя с нутриентами пищи, в результате реакции образуют продукты желаемого цвета. Другие предотвращают разрушение природных окрашивающих веществ, содержащихся в пищевых продуктах, способствуя стабилизации окраски, либо вызывают обесцвечивание нежелательных соединений, образующихся при переработке или хранении продуктов. 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 потолочной 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 ВОЗнитраты 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 Cl.botulinum. Предприняты меры к сокращению предельно допустимых уровней нитритов в мясных продуктах. Экспертный комитет ФАО/ВОЗуменьшил приемлемое суточное поступление (ПСП)нитрита калия и нитрита натрия с 0,4 до 0,2 мг на 1 кг массы тела человека. Значение ПСПдля 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 ЯО2, водными растворами сернистой кислоты Н2БОз или ее солями: бисульфитом натрия ХаНДОз, бисульфитом кальция Са(НБОз)2, пиросульфитом натрия Ха23205 и пиросульфитом или метабисульфитом калия К23205. 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 В, (тиамин). В связи с технологической незаменимостью диоксид серы и ее соединения широко применяют в промышленности, главным образом для производства продуктов, не являющихся источниками витамина В,. При тепловой обработке продуктов содержание диоксида серы резко снижается. После варки сушеного обработанного картофеля массовая доля ЗО2 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 отбеливатслей с активным кислородом или хлором запрещается или не разрешается только для муки как основного источника тиамина (витамина В,) в питании человека.

В некоторых странах применяют отбеливающие средства. Из соединений с активным кислородом используют броматы, а также персульфаты, озон, пероксиды водорода и бензопила. 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 бензопила 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.