Производство пищевых красителей добавок

Большинство натуральных красителей, обладая значительной физиологической и антибиотической активностью, применяются как лечебные средства. Благодаря биохимической полифункциональности растительные пигменты, входящие в состав натуральных красителей, могут в зависимости от структурных особенностей проявлять антиоксидантные свойства и антимутагенное действие, связывать радионуклиды и ионы тяжелых металлов.

Кроме того, их витаминная активность (рибофлавин, витамин К и каротиноиды) повышает адаптивные возможности организма человека в условиях загрязнения окружающей среды.

Натуральные красители позволяют получать множество цветов и оттенков: вишневый, клубничный, малиновый, оранжевый, персиковый, желтый, зеленый, лимонный, коричневый и др. При помощи комбинированных натуральных красителей эту гамму можно многократно расширить. Многие натуральные красители могут дать сразу несколько оттенков в зависимости от дозировки в продукте.

Но натуральные красители обладают рядом недостатков, что ограничивает их применение: окрашивающая способность натуральных пигментов ниже, чем синтетических красителей; большинство натуральных красителей характеризуются нестабильностью под воздействием различных факторов, вследствие чего необходимо проведение дополнительных мер по их стабилизации; по своей природе натуральные пигменты относятся к различным группам химических соединений, поэтому стандартные методы для их извлечения, стабилизации и хранения необходимо подбирать с учетом конкретного сырья. В связи с этим необходимо проведение научных исследований, направленных как на выявление новых видов растительного сырья, разработку способов получения и применения натуральных пищевых красителей для окрашивания разнообразных продуктов питания, так и на производство красителей.

Технологическая схема производства порошкообразных пищевых красителей приведена на рисунке 63.

Окраска пищевых продуктов натуральными красителями является важным условием улучшения не только органолептических показателей качества готовой продукции, но и ее химико-технологических достоинств. Они обусловлены содержанием в них пигментов, представляющих собой глюкозиды фенольных соединений, относящихся к флаво- ноидам — водорастворимым пигментам.

В своем составе натуральные красители имеют целый комплекс биологически активных веществ. Их использование улучшает внешний вид и повышает пищевую ценность полученной продукции. Производство натуральных красителей в настоящее время не удовлетворяет потребности рынка ни по количеству, ни по ассортименту. Попытки решить эту проблему частично за счет синтетических заменителей

Рис. 63

Технологическая схема производства пищевых красителей

вызывают серьезную тревогу, так как они очень часто оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Следовательно, внедрение технологий производства пищевых красителей из нестандарта и отходов переработки плодоовощного и другого растительного сырья — одно из прогрессивных направлений улучшения качества питания населения.

Источником для получения красных красителей является растительное сырье, содержащее антоцианы. Наибольшую известность и применение имеет энокраситель, получаемый из выжимок темноокрашенных сортов винограда.

В готовом виде он представляет собой жидкость интенсивно красного цвета, в состав которой входит смесь соединений, в том числе антоцианов и катехинов. Широкое применение энокрасителя связано с тем, что окраска пищевых продуктов происходит в зависимости от реакции среды, при которой энокраситель дает разные оттенки цвета. Например, в подкисленной среде энокраситель придаст продукту красный цвет, а в нейтральной или щелочной — синий оттенок. Поэтому энокраситель применяется в кондитерской промышленности в сочетании с органическими кислотами.

Энокраситель получают в основном двумя следующими способами. При первом способе в качестве экстрагента используется 2%-ный раствор сернистого ангидрида, при втором — 1% -ный раствор химически чистой соляной кислоты. Экстрагирование красящих веществ осуществляют в противоточных экстракторах при соотношении расхода массы 1:1 в течение 2 ч.

Полученный экстракт с содержанием энина 15 г/дм 3 отстаивается, фильтруется и направляется на десульфитацию. Затем после охлаждения до температуры 30 °С экстракт направляется в бродильные аппараты для сбраживания насухо при добавлении 3-4% хлебопекарных дрожжей. По окончании процесса брожения краситель фильтруется и подается в катионитовый фильтр для удаления избытка кислот и диоксида серы. Концентрирование очищенного энокрасителя производится в вакуум- выпарной установке до содержания сухих веществ не менее 30% и энина — 50 г/дм3.

В ходе исследований Горского аграрного университета установлено, что сок из ягод лаконосов костянкового и американского является перспективным источником красящих веществ и может быть использован в качестве сырья для получения натуральных пищевых красителей.

Установлено также, что применение ферментных препаратов увеличивает выход натуральных красящих веществ из отходов переработки свеклы, цедры цитрусовых, крапивы, выжимок ягод черной смородины, измельченной моркови и др. Поэтому эта технология получения натуральных красителей находит широкое применение.

Требования к применению пищевых красителей, их показателям безопасности и качества унифицированы практически во всем мире, они закреплены в правительственных документах Великобритании, директивах Евросоюза (ЕС), санитарных нормативах России, Украины и других стран.

Как известно, одним из семейств пищевых добавок, напрямую влияющих на такой органолептический показатель пищевой продукции, как цвет, являются пищевые красители. Они, так же как и все пищевые добавки, могут быть допущены к использованию в производстве пищевой продукции после прохождении системы оценки их безопасности по критериям, изложенным в нормативных документах FAO/WHO.

Как в России, так и за рубежом система нормирования использования пищевых добавок-красителей не в полной мере подкреплена методами контроля, позволяющими исследовать уровни добавления красителей в пищевые продукты, предназначенные для населения. Методы контроля пищевых красителей в конечной продукции, принятые в мире, обычно включают только исследование напитков и сахаристых кондитерских изделий.

Исследование содержания минеральных пищевых красителей осуществляется традиционными методами атомной абсорбции, атомно-эмиссионной спектроскопией, вольтам- перометрическим методом.

Обращенно-фазовая (ОФ) ион-парная (ИП) и высокоэффективная жидкостная хромотография (ВЭЖХ) — наиболее селективные и гибкие методы определения синтетических красителей в пищевых продуктах.

Список видов продукции, для которых разработаны официальные методы исследования содержания пищевых красителей, приведен в таблице 74.

Таблица 74

Список видов продукции* для которых разработаны официальные методы исследования содержания пищевых красителей

Наиболее часто используемый метод количественного определения красителей — метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с ультрафиолетовым (УФ) детектором. На втором по распространенности месте — метод ВЭЖХ с масс-детектированием.

В нашей стране разработаны и введены в действие ряд государственных стандартов, регламентирующих применение и методы определения в пищевых продуктах красителей и токсичных элементов: ГОСТ Р 52481-2005 «Красители пищевые. Термины и определения»; ГОСТ 10-093-96 «Красители натуральные пищевые. Общие технические условия»; ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомноабсорбционный метод определения токсичных элементов»; ГОСТ 30538-97 «Продукты пищевые. Методика определения токсичных элементов атомно-эмиссионным методом»; ГОСТ Р 52671-2006 «Продукты пищевые. Методы идентификации и определения массовой доли синтетических красителей в карамели».

В законодательство Евросоюза в 2008 г. были внесены поправки (Регламент (ЕС) № 1333/2008 Приложение V), обязывающие производителей публиковать на упаковке предупреждение «Может оказывать негативное влияние на активность и внимание детей», в случае если используется один и более из шести искусственных красителей (добавки с индексом/азо-красители, Е102, Е104, Е110, Е122, Е124 и Е129).

Что касается России, положения о маркировке пищевых продуктов изложены в Национальном стандарте РФ ГОСТ Р 51074-2003, вступившем в силу 1 июля 2005 г. с последними изменениями, внесенными 11 апреля 2011 г.

Стандарт распространяется на пищевые продукты отечественного и зарубежного производства, упакованные в розничный контейнер, распространяемые на территории России посредством оптовой и розничной торговли, поставляемые на предприятия общественного питания, в школы, медицинские детские учреждения и другие предприятия, непосредственно связанные с обслуживанием потребителей, а также устанавливает общие требования к нанесению информации о составе и питательных свойствах продуктов питания на упаковку для потребителей.

В декабре 2011 г. Комиссия Таможенного союза (ТС) приняла Технический регламент ТР ТС 022/2011 «О маркировке продуктов». В документе излагаются правила маркировки продовольственных товаров в рамках ТС.

ТР ТС 022/2011 вступил в силу 1 июля 2013 г., однако производство и обращение пищевых продуктов в соответствии с действующим Национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 51074-2003, с поправками разрешаются до 15 февраля 2015 г. Существующие продукты могут оставаться на российском рынке до окончания запасов.

Раздел 4.4 (18) ТР ТС 022/2011 устанавливает, что пищевые продукты, содержащие такие красители, как азорубин Е122, хинолин желтый Е104, закат желтый ECF Е110, красный аллюр АС Е129, пунцовый 4R Е124 и тартразин Е102, должны иметь предупреждающее уведомление на маркировке: «Содержит краситель (красители), который (которые) может (могут) оказывать отрицательное влияние на активность и внимание детей».

В последние годы в качестве пищевых красителей при производстве различных консервов и пищевых продуктов все чаще используются «Пищевые окрашивающие продукты», которые изготавливаются из фруктов, овощей и других съедобных растений в виде их концентратов. Примером в области пищевых окрашивающих продуктов является GNT Group — независимое семейное предприятие со штаб- квартирой в Нидерландах, с представительствами в Европе, Азии, Северной и Южной Америке. GNT Group сегодня предлагает большой ассортимент пищевых окрашивающих продуктов под своим брендом EXBERRY®.

На рисунке 64 приведены некоторые важные различия между пищевыми окрашивающими продуктами и искусственными красителями или другими цветовыми добавками (часто упоминаемыми как «не содержащие искусственных красителей»).

Пищевые красители подразделяются на натуральные красящие вещества и их смеси, идентичные натуральные

Рис. 64

Основные характеристики вариантов окраски пищевых продуктов и напитков

и их смеси, а также синтетические, которые делятся на органические и неорганические.

К натуральным красителям относятся колоранты, содержащие пигменты природных источников растительного, животного или минерального происхождения (антоцианы, Р-каротин и т. д.).

После запрещения синтетического красителя амарант в России были выполнены работы по поиску новых источников натуральных пищевых красителей. В качестве сырья для их производства предлагались свежие и сульфитирован- ные ягоды, в том числе винограда темных сортов, вишни, черноплодной рябины и др.

В настоящее время в России натуральные красители вырабатываются в небольшом объеме.

Исследованиями выполненными в МГУПП, установлено, что сорго — хороший источник антодианов, пальма — каротиноидов.

Методом биокатализа получены экстракты антодианов из стеблей сорго с максимальным выходом при использовании ферментного препарата ЦК (89%). Выбраны параметры процесса: показатель гидромодуля (ГМ) — 1:20; температура — 50°С; доза — 0,1%; продолжительность ферментативной обработки — 1,5 ч.

Для выделения каротиноидов из плодов пальмы наиболее эффективен ферментный препарат ВИС (выход 90%). Рациональный режим: ГМ — 1:10; температура — 50°С; доза — 0,2%; продолжительность ферментативной обработки — 2 ч.

В результате исследований ученых Воронежской ГТА было установлено, что концентрат экстракта выжимок ягод черной смородины можно использовать не только как красящее вещество при производстве кондитерских изделий, но и как ценный источник антиоксидантов, что позволит применять эти продукты для профилактики свободнорадикальных патологий.

Рекомендуемые дозировки черносмородинового красителя, г/кг: для мармелада — 1; леденцовой карамели — 1; карамели с начинками — 0,6; переслоенной карамели в окрашенный слой — 1,2.

Производство концентрированных экстрактов и натуральных красителей и сухих плодово-ягодных порошков целесообразно проводить по технологии, разработанной ГНУ «ВНИИКОП».

По этой технологии при отжиме сока рекомендуется использовать электроплазмолизатор и шнековый (или ленточный) пресс. Для этого выжимки заливаются элек- троактивированной водой в соотношении 1:1,5 и вновь отжимаются на прессе в несколько стадий. При этом степень извлечения экстрактивных веществ находится в пределах 87-97% от исходного содержания компонентов в выжимках.

Технология позволяет в значительной мере решить проблему комплексного использования сырья и создания безотходного производства. Для этого, как один из способов повышения эффективности экстрагирования, используются механические колебания, как низкочастотные, так и ультразвуковые, при которых время истощающей экстракции снижается в полтора-три раза.

Московским государственным университетом пищевых производств предложена технология производства натуральных пищевых красителей с использованием ферментативного катализа. Принцип технологии заключается в том, что предварительная обработка ферментным комплексом целловеридин-пектофоетидин 3:1 увеличивает выход красящих веществ при обработке свекольных отходов. Полученные натуральные пищевые красители рекомендуется использовать при изготовлении кондитерских изделий.

Исследованиями Воронежского государственного университета инженерных технологий установлена достаточно высокая эффективность использования ферментного препарата «ВискоСтар 150 L» при переработке моркови на сок и с последующим использованием морковного жома для получения натурального каротиноидного ксантофиллсодержащего красителя. При этом получаемый краситель обладает более высокой окрашивающей способностью при увеличении содержания красящих веществ в исходном экстракте.