МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ З КУРСУ

«ХІМІЯ ТА ХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ ХАРЧОВИХ ДОБАВОК»

ДЛЯ СТУДЕНТІВ IV КУРСУ СПЕЦІАЛЬНОСТІ «ХІМІЧНІ ТЕХНОЛОГІЇ ХАРЧОВИХ ДОБАВОК ТА КОСМЕТИЧНИХ ЗАСОБІВ»

 

 

Затверджено на засіданні

Кафедри АХ та ХТ ХД і КЗ

Протокол № 10 від 25.06.2014  

 

Дніпропетровськ ДВНЗ УДХТУ 2015

методичні вказівки до самостійної роботи з курсу «хімія та хімічна технологія харчових добавок» для студентів IV курсу спеціальності “Хімічна технологія харчових добавок та косметичних засобів”/ Укл.: Ткач В.І., Мироняк М.О.. – Д.: ДВНЗ УДХТУ, 2015. – 36 с.

Укладачі: В.І. Ткач, д-р хім. наук

М.О. Мироняк, канд. хім. наук

 

 

Відповідальний за випуск В.І. Ткач, д-р хім. наук

 

Навчальне видання

 

Методичні вказівки до самостійної роботи з курсу «Хімія та хімічна технологія харчових добавок» для студентів iv курсу спеціальності “Хімічні технології харчових добавок та косметичних засобів”

 

 

Укладачі: Ткач Володимир Іванович

Мироняк Марія Олександрівна

 

 

Редактор Л.М. Тонкошкур

Коректор В.П. Синицька

 

 

Підписано до друку 01.09.15. Формат 60×84 1/16. Папір ксерокс. Друк різограф.

Умов. друк. арк. 1,64. Обл.-вид. арк. 1,70. Тираж 100 прим. Зам. № 1.   Свідоцтво ДК № 303 від 27.12.2000.

ДВНЗ УДХТУ, 49005, м. Дніпропетровськ, 5, просп. Гагаріна, 8

Видавничо-поліграфічний комплекс ІнКомЦентру

ЗМІСТ

Вступ…………………………………………………………………….....	4
1 Харчові регулятори рН………………………………………….....	5
2 Добавки, що пролонгують термін зберігання……...…....	11
3 Харчові біостимулятори………………………………………....	17
4 Барвники………………………………………………………………..	19
5 Харчові таніни…………………………………………………….....	23
6 Регулятори консистенції……………………………………...…	27
7 Ароматизатори……………………………………………………....	32
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ………………………………………………….....	35

ВСТУП

Харчові добавки – це хімічні речовини та природні сполуки, що дозволені до використання МОЗ, які зазвичай не використовуються як харчовий продукт або звичайний компонент харчів, а додають в харчовий продукт на різних етапах виробництва, зберігання, транспортування з метою покращення або полегшення виробничого процесу або окремих операцій, збільшення стійкості продукту до псування, збереження структури та зовнішнього вигляду продукту або зміни його органолептичних властивостей.

Мета введення харчових добавок:

– удосконалення технології підготовки та переробки харчової сировини, виготовлення, фасування, транспортування та зберігання продуктів харчування;

– збереження природних якостей харчового продукту;

– покращення органолептичних властивостей харчових продуктів і збільшення їх стабільності при зберіганні.

Кожна добавка має цифровий номер з великою буквою Е. Буква Е у поєднанні з тризначним номером є синонімом і частиною складного найменування конкретної хімічної речовини, що є харчовою добавкою. Наявність харчових добавок в продуктах повинно бути зазначено на етикетці (наприклад, «бензоат натрію» або «консервант Е211»). Згідно з запропонованою системою цифрової кодифікації харчові добавки класифікують таким чином:

Е100 – Е182 – барвники;

Е200 і далі – консерванти;

Е300 і далі – антиоксиданти;

Е400 і далі – стабілізатори консистенції;

Е450 і далі, Е1000 – емульгатори;

Е500 і далі – регулятори кислотності, розпушувачі;

Е600 і далі – підсилювачі смаку та аромату;

Е700 – Е800 – резервні індекси для іншої можливої інформації;

Е900 і далі – поліпшувачі хлібу, агенти, що глазурують.

Харчові Регулятори рН

У формуванні харчової системи важливе значення має величина кислотності, з якою пов’язана ефективність дії добавки. Кислотність середовища також відіграє важливу роль у формуванні консистенції харчових систем. Від значення рН залежить ефективність емульгатора, стабілізатора, загусника або драглеутворювача, які вводяться в систему.

Зміна рН середовища досягається введенням підкислюючих або підлужуючих речовин. Для рішення цього технологічного завдання використовують харчові добавки, які являють собою кислоти та регулятори кислотності, до яких належать солі харчових кислот і деякі речовини основного характеру.

Кислоти, солі та основи можуть застосовуватись не тільки з метою зміни рН харчової системи, а також для змінення буферних властивостей продукту, надання йому кислого смаку, кислотного або лужного гідролізу харчової сировини при отриманні конкретного продукту.

У якості підкислюючих речовин використовують кислоти: оцтову (Е 260), молочну (Е 270), лимонну (Е 330), яблучну (Е 296), винну (Е 334) та ін.

Підлужнюючі речовини вводять в харчові системи для зниження кислотності деяких продуктів, розпушення харчових мас, виготовлення сухих шипучих напоїв. Основною групою підлужнюючих речовин є вуглекислота (діоксид вуглецю) (Е 290) та її солі – карбонати та гідрокарбонати натрію        (Е 500), калію (Е 501), амонію (Е 503), магнію (Е 504) та заліза (Е 505). Для підлужнювання харчових систем дозволені також деякі гідроксиди натрію, калію, кальцію, амонію, магнію та оксиди кальцію та магнію.

У гігієнічному відношенні використання цих добавок не викликає побоювань, оскільки вони відносяться до нешкідливих речовин, дозування яких регламентують відповідно до технологічних задач.

 

Оксид кальцію ( Е 529)

СаО                М.м. 56,08

Опис. Білий порошок або маленькі прозорі кубічні кристали. Густина 3,37г/см³, Т_топл. 2560-2600ºС. На повітрі поглинає вологу та СО₂, переходить в Са(ОН)₂, а потім в СаСО₃. При цьому відбувається значне збільшення об’єму. Кристалічний СаО менше піддається дії води та СО₂.

Розчинність. З водою реагує з великим виділенням тепла, переходячи в Са(ОН)₂.

Застосування. Оксид кальцію застосовується як регулятор кислотності, покращувач борошна та хліба.

 

Методи отримання

1. Оксид кальцію в промисловості отримують із нітрату. Розмолоту до порошку сіль вміщують у фарфоровий тигель та обережно нагрівають. При цьому нітрат кальцію плавиться, виділяється кисень та маса спінюється. При нагріванні нітрат переходить у нітрит. Для остаточного розкладання солі до оксиду масу нагрівають при 850–900ºС протягом 0,5–1 години. Прожарювання необхідно проводити під тягою, так як при цьому відбувається утворення оксидів нітрогену.

2. Оксид кальцію можна отримати із карбонату, хоча його розкладання відбувається дуже важко. Для розкладання карбонат (чисті шматки мармуру чи реактивний СаСО₃) вміщують у фарфоровий тигель та нагрівають у муфельній печі до 900ºС. Для перевірки повноти розкладання карбонату проводять пробу на реакцію із хлоридною кислотою. Виділення бульбашок вуглекислого газу свідчить про неповне розкладання карбонату. Перед додаванням кислоти до продукту приливають невелику кількість води, щоб оксид перейшов у гідрат.

При прожарюванні мармуру якість отриманого окису кальцію залежить від сорту мармуру.

Кальцію карбонат ( Е 170i)

СаСО₃                                       М.м. 100,09   

Опис. Білий кристалічний порошок. Густина 2,71–2,93 г/см³, Т_топл. 1339ºС при 102,5 бар. При нагріванні до 420ºС починає дисоціювати на СаО та СО₂; тиск досягає 1 бар при 894,4 ± 0,3ºС.

Розчинність. Розчиняється в кислотах, дуже малорозчинний у воді (0,0014% при 25ºС, ДР = 0,87·10^–8 при 25ºС). Вода, яка насичена СО₂, розчиняє значно краще (0,156% при 0ºС) внаслідок утворення бікарбонату.

Застосування. Карбонат кальцію застосовується в якості добавки, яка попереджує злежування, комкування та як стабілізатор.

 

Методи отримання

1. Чистий карбонат кальцію отримують дією двоокису вуглецю на гідроксид кальцію:

Са(ОН)₂ + СО₂ → СаСО₃↓ + Н₂О

 

Розчин гідроксиду попередньо відфільтровують від домішок (нерозчинних карбонатів, гідроксидів та оксидів) і через прозорий розчин пропускають вуглекислий газ до закінчення утворення осаду. Отриману завись обережно нагрівають та витримують деякий час у нагрітому стані для розкладання бікарбонату та укрупнення часток карбонату, який утворився. Потім осад карбонату відфільтровують на воронці з відсмоктуванням та сушать при температурі 200–250ºС.

2. Також застосовують методи осадження із розчинних солей карбонатом натрію, калію чи амонію. Карбонати, які отримують таким чином, містять невелику кількість домішок, в основному домішки карбонатів лужних металів.

 

Са(NO₃)₂ + (NH₄)₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NH₄NO₃

 

Для отримання СаСО₃ кваліфікації “для люмінофорів” (не містить домішок важких металів) до розчинів Са(NO₃)₂·4Н₂О та (NH₄)₂СО₃ приливають декілька крапель розчину (NH₄)₂S та суміші залишають на 1–2 доби до повного осадження сульфідів. Осади відфільтровують та фільтрати зливають.

 

Методи отримання

1. Оксид магнію у промисловості отримують шляхом прожарювання карбонату (основного чи середнього) або мінералів магнезита та доломіта у фарфоровому тиглі в муфельній печі.

 

МgCO₃ → MgO + CO₂

 

Карбонат магнію починає розкладатися при температурі 300ºС. Процес закінчують при температурі червоного каління. Розкладання вважається повним, якщо при пробі на реакцію із хлоридною кислотою з отриманої речовини не виділяється вуглекислий газ.

2. Одним з методів отримання оксиду магнію з малим вмістом оксиду кальцію є двофазний процес обробки морської або озерної рапи вапном чи обпаленим доломітом. Проводиться неповне осадження гідроксиду магнію вапном із розчину хлориду магнію із закінченням взаємодії хлориду магнію та гідроксиду кальцію, що не прореагували, а також карбонату кальцію при випалюванні:

MgCl₂ + Na₂CO₃ = MgCO₃ + 2NaCl

MgCO₃ → MgO + CO₂

 

3. Метод оснований на отриманні основного вуглекислого магнію, який потім прожарюють при високій температурі:

 

2MgCl₂ + 2Na₂CO₃ + H₂O = Mg₂(OH)₂CO₃↓ + 4NaCl + CO₂↑

Mg₂(OH)₂CO₃ = 2MgO + CO₂↑ + H₂O↑

 

4. Оксид магнію може бути отриманий шляхом гідролізу хлориду магнію.

 

MgCl₂ + Н₂О → Mg(OH)Cl + НС1

Mg(OH)Cl → MgO + 2HCI

 

Після нагрівання шестиводного хлористого магнію до 500ºС, спочатку після часткового зневоднення хлориду магнію утворюється MgO·2MgCl₂·2H₂O, а потім хлорид магнію основний MgOHCl. Якщо проводити нагрівання хлориду магнію у потоці інертного газу, і таким чином видаляти хлористий водень, який утворюється, хлористий магній перетворюється у оксид магнію.

5. Дуже чистий препарат кваліфікації “для люмінофорів” можна отримати шляхом прожарювання основного вуглекислого магнію “для люмінофорів” у кварцовій кюветі або платиновій чашці.

Магнію карбонат ( Е 504i)

MgCO₃·3Н₂О           М.м. 138,37  

Опис. Блискучі голчасті кристали моноклинної системи, кульки або комочки, які повільно вивітрюються. Густина 1,850 г/см³. При нагріванні до 100ºС реактив втрачає воду та двоокис вуглецю, СО₂ утворюється також при кип’ятінні соди у воді.

Розчинність. Малорозчинний у воді (1,1·10^–2%; ДР = 4,0·10^–5 при 25ºС).

Застосування. Карбонат магнію додатково застосовується ще в якості стабілізатору кольору.

 

Методи отримання

Природним джерелом добавки Е504 є мінерали магнезитів, лондсфордитів і несквегонитів.

В промислових масштабах отримання карбонату магнію відбувається шляхом осадження суміші розчинів кальцинованої соди та сульфату магнію. Для цього чистий сухий двоокис вуглецю пропускають через трубку, яка заповнена основним вуглекислим магнієм та нагріта до 150–220ºС:

 

Mg(OH)₂·4MgCO₃ + CO₂ → 5MgCO₃ + H₂O↑

 

Реакцію проводять до тих пір, поки маса порошку не стане постійною. Охолоджують в потоці СО₂.

Визначення магнію

 

MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O

Mg²⁺ + NH₄OH + НPO₄^2– → MgNH₄PO₄¯ + H₂O

 

Оксид магнію розчиняють у розведеній хлоридній кислоті. До розчину додають хлорид амонію, гідрофосфат натрію та розчин аміаку. Утворюється білий кристалічний осад, розчинний в оцтовій кислоті.

 

Визначення карбонатів

СО₃^2– + 2Н⁺ ® СО₂­ + Н₂О

Са(ОН)₂ + СО₂ ® СаСО₃¯ + Н₂О

 

До карбонату магнію додають розведену хлоридну кислоту; виділяється вуглекислий газ, який утворює білий осад при пропусканні через вапняну воду.

 

Методи отримання

Уротропін одержують в промисловості двома методами: рідкофазним і газофазним. Сировиною для виробництва уротропіну є формалін та аміачна вода.

1. Рідкофазний метод, заснований на взаємодії водних розчинів формальдегіду та аміаку. Реакція відбувається при великому надлишку води.

 

6CH₂O + 4NH₃ ® (CH₂)₆N₄ + 6H₂O

 

2. Газофазний метод, заснований на взаємодії газоподібного формальдегіду та аміаку в середовищі інертних газів або при пропусканні через шар рідини.

Спочатку утворюється амінометанол, який перетворюється після дегідратації в нестійкий альдимін. Останній полімеризується в циклічний тример альдиміну та при взаємодії з формальдегідом та аміаком перетворюється в гексаметилентетрамін.

Переваги газофазного методу: продукт виходить більш високої якості, так як при взаємодії газоподібного аміаку та формальдегіду води виділяється настільки мало, що випаровування відбувається майже миттєво.

 

Ідентифікація уротропіну

Гексаметилентетрамін як гетероциклічна нітрогенвмісна сполука осаджується із розчинів пікриновою кислотою (осад жовтого кольору), розчином йоду та йодидом калію (осад червоно-бурого кольору), бромною водою (осад помаранчево-жовтого кольору).

Для якісного визначення уротропіну також використовують реакцію його гідролізу в кислому середовищі та визначають наявність продуктів гідролізу (формальдегіду або сульфату амонію).

 

(CH₂)₆N₄ + 6H₂O + 2H₂SO₄ ® 6CH₂O↑ + 2(NH₄)₂SO₄

 

Для визначення сульфату амонію до отриманого розчину після появи характерного запаху формальдегіду, додають розчин їдкого натру та нагрівають ще раз. Аміак, який виділяється, визначають за запахом або за допомогою вологого лакмусового паперу (синій колір).

 

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH ® 2NH₃↑ + Na₂SO₄ + 2H₂O

 

Формальдегід можна виявляти:

а) Нітратом срібла

До розчину нітрату срібла додають розчин аміаку та розчин, що містить  формальдегід, та нагрівають на водяній бані. Утворюється металічне срібло у вигляді дзеркала або сірого осаду.

 

 

б) Саліциловою кислотою

При цьому утворюється ауриновий барвник і з’являється червоно-фіолетове забарвлення.

в) реактивом Несслера

При цьому випадає осад відновленої ртуті темного кольору.

 

CH₂O + K₂[HgI₄] + 3KOH → HCOOK + 4KI + Hg↓ + 2H₂O

 

Харчові Біостимулятори

Біостимулятори – це біологічні стимулятори, тобто речовини, які мають природне (найчастіше рослинне) походження та володіють стимулюючою, адаптуючою, загально тонізуючою та загальнозміцнюючою дією на організм людини.

Біологічні стимулятори впливають на ту чи іншу систему, зміцнюючи, підсилюючи, оздоровлюючи її. Тим самим досягається природне вироблення необхідних для організму речовин в необхідних для його нормальної роботи кількостях. Харчові біостимулятори є засобами зміцнення здоров’я, активаторами захисних властивостей організму.

Найбільш відомим біостимулятором є женьшень, який застосовували ще 4000 років тому, а може й більше. Подібними властивостями володіють аралія, заманіха та елеутерококк, всі вони містять речовини, практично однакові за своєю природою. Також біостимулюючими властивостями володіють лимонник китайський, левзея сафроловидна та родіола рожева.

За міжнародною класифікацією лікарських трав їх називають «препарати загальнотонізуючої дії», а у вітчизняній фармакології – «природні адаптогени». Потрапляючи до організму, ці трави впливають на нервову, травну, серцеву, гормональну, імунну, дихальну системи.

В якості ефективного біостимулятора використовують і квітковий пилок. Його застосування вперше було запропоновано в 1957 р. Дослідження показали, що пилок виявляє регулюючу дію на шлунково-кишковий тракт, допомагає при дитячій анемії (підвищує вміст гемоглобіну у крові) та передчасному старінні.

Кофе та кофеїн не просто виявляє збуджуючу дію на центральну нервову систему, але й посилює циркуляцію крові у кровоносних судинах, стимулює працездатність, полегшує сприйняття, покращує концентрацію уваги, підвищує рухову активність, зменшує втомленість.

В якості біостимулятора нерослинного походження застосовували бурштин. Одна з його назв – «electrum» перекладається як «я захищаю». Його використовували в різному вигляді: приймали у вигляді настоянок та порошків, втирали у шкіру, вдихали пару або просто прикладали до хворого місця.

 

 

Кофеїн

Кофеїн (1,3,7-триметил-2,6-діоксіпурин) – одна з найважливіших похідних пурину. Його вміст в листві чаю досягає 3%, в зернах кофе – 1,5%. Кофеїн виробляють з огрубілого чайного листя та обрізків кущів, а також з чайного пилу. Отримують його і синтетично з сечової кислоти.

 

C₈H₁₀O₂N₄                М.м. 194,20

 

Властивості. Кофеїн – білі голчасті кристали, гіркі на смак. На повітрі вивітрюється, при нагріванні – возгоняється. Кофеїн дуже слабка основа, утворює з кислотами нестійкі солі за рахунок азоту в 9 положенні.

Розчинність. Повільно розчиняється в воді, легко розчиняється в гарячій воді та хлороформі, погано розчиняється в спирті.

Кофеїн чинить стимулюючий вплив на функції головного мозку та активує психічну та фізичну діяльність організму, тому його використовують в харчовій промисловості, додаючи в енергетичні напої.

Кількісне визначення

1 Метод нейтралізації

Попередньо висушену наважку титрують HClO₄ в середовищі оцтового ангідриду і бензолу до жовтого забарвлення (індикатор – кристалічний фіолетовий).

2 Йодометричний метод

Метод заснований на тому, що йод з йодидом калію осаджує з кислих розчинів осад складу C₈H₁₀N₄×HJ×J₄; надлишок йоду відтитровують розчином тіосульфату натрію.

 

 

J₂ + 2Na₂S₂O₃ ® Na₂S₄O₆ + 2NaJ

 

Контрольні запитання

1. Що таке біостимулятори? Який механізм їх дії?

2. Які основні біостимулятори використовуються в продуктах харчування?

3. Які властивості має кофеїн?

4. Які методи отримання кофеїну?

5. Якими реакціями його можна ідентифікувати?

6. Які методи використовують для визначення кількісного вмісту кофеїну в продуктах харчування?

Барвники

Харчові барвники – основна група речовин, що використовується для забарвлення харчових продуктів. Їх класифікують як хімічні синтетичні речовини та природні сполуки, які надають або підсилюють колір харчового продукту. До барвників також належать природні компоненти харчових продуктів або біологічних об’єктів, які не використовуються як харчовий продукт або його складова частина.

Не належать до харчових добавок-барвників:

– харчові продукти (плоди, ягоди), в тому числі сушені та концентровані;

– прянощі та спеції, які використовуються для надання смаку та аромату і мають вторинний забарвлюючий ефект (фруктові та овочеві соки та пюре, кава, шафран, паприка, куркума та ін.);

– барвники, що використовуються для забарвлення неїстівних зовнішніх частин харчових продуктів (неїстівні оболонки для сирів, ковбас тощо).

Натуральні (природні) барвники – це компоненти харчових продуктів або біологічних об’єктів, які не використовуються як продукти харчування. Видобувають їх із природних джерел у вигляді суміші сполук, різноманітних за своєю хімічною природою, склад якої залежить від джерела та технології отримання. Виходячи з цього, забезпечити сталість компонентів цих сумішей буває важко. До натуральних барвників належать каротиноїди, флавоноїди, хлорофіли, їх мідні комплекси та ін. Вони зазвичай не токсичні, але для багатьох з них встановлені добові припустимі дози (ДПД). Деякі природні харчові барвники або їх суміші виявляють біологічну активність, є харчовими та ароматичними речовинами, які підвищують харчову цінність забарвленого продукту.

Натуральні харчові барвники – це барвники, виділені фізичними способами з рослинної і тваринної сировини. Сировиною є натуральні інгредієнти: квіти, ягоди, листя, коренеплоди та ін. Природні харчові барвники містять у своєму складі не тільки фарбувальні пігменти, але й інші біологічно активні компоненти: вітаміни, глікозіди, мікроелементи, органічні кислоти, ароматичні речовини. Тому їх використання у харчовій промисловості не тільки придає колір готовому продукту, але й підвищує його харчову цінність. Будь-який відтінок жовтого й жовтогарячого, природна палітра пурпурного й червоного, зелені фарби природи, чорний і коричневі кольори – загальний список барвників.

1. Турмерiс    E 100: хліб, жувальна гумка, йогурт, морозиво, кондитерські вироби, джем, соління, маргарин, гірчиця, спеції, сухі супи і суміші.

2. Рiбофлавін E 101: супи, молочна промисловість, дитяче харчування, соуси і підливи, кондитерські вироби.

3. Лютеїн E 161b: сир, цукрові кондитерські вироби, бісквіти, кекси, соуси і підливи, напої.

4. β- Каротiн E 160a: морозиво, джеми, молочна промисловість, соуси і підливи, напої, желе, маргарини, кондитерські вироби.

5. Аннато E 160b: хлібобулочні вироби, морозиво, сир, фарбування яєць, цукрова глазур, легкі закуски, копчена риба, ковбаси, маргарин, фруктові начинки.

 

6. Папрiка E 160c: сухі сніданки, покриття, маринади, м'ясна промисловість, попкорн, сири, супи, соуси, готові м'ясні вироби, морепродукти.

7. Лікопін E 160d: гострі блюда, соуси, кондитерські вироби.

8. Кармінова кислота E 120: зернові вироби, напої, йогурти, кондитерські вироби, молочна промисловість, морозиво, морепродукти і крабові палички, фруктові льоди, м'ясна промисловість, фармацевтична і косметична промисловість.

9. Буряковий червоний E 162: йогурти, сухі суміші, кондитерські вироби, морозиво, заморожені десерти.

10. Антоцiанiн E 163: джеми, соки, кондитерські вироби, напої, желе.

11. Карамелізований цукор E 150: морозиво, булочки, сухі суміші, напої, соуси.

12. Рослинний вугільний E 153: морозиво, кондитерські вироби, косметика, лакриця.

13. Діоксид титану E 171: косметика, кондитерські вироби, корми, фармацевтична і молочна промисловість.

Сировиною для отримання природних харчових барвників виступають різні частини культурних і дикорослих рослин, відходи їх переробки на виноробних, сокодобувних та консервних заводах. Окрім того, деякі з них отримують хімічним або мікробіологічним синтезом.

Способи виділення природних харчових барвників залежать від виду сировини, що використовується, властивостей основного пігменту, що вилучається, характеру супутніх речовин. Частіше за все, їх отримують із природної сировини у вигляді соків та екстрактів, після чого видобувають пігменти відповідним розчинником. Для екстракції водорозчинних пігментів (антоціанів) використовують воду або етанол. Ліофільні пігменти (хлорофіли, каротиноїди) вилучають за допомогою неполярних розчинників, рослинних олій. Вміст забарвлюючих речовин у вихідній сировині досить низький (1–4%), тому використовуються спеціальні прийоми для їх очищення та концентрування.

Для виділення та визначення каротинів широко використовується хроматографічний метод.

Натуральні барвники зазвичай виділяють із природних джерел у вигляді суміші сполук, різних за своєю хімічною природою, склад якої залежить від джерела й технології одержання, у зв'язку із чим забезпечити його сталість звичайно буває важко. Деякі натуральні харчові барвники або їх суміші й композиції мають біологічну активність, є смаковими й ароматичними речовинами, підвищують харчову цінність продукту, що забарвлюють.

Сировиною для одержання натуральних харчових барвників слугують  різні частини дикорослих і культурних рослин, відходи їх переробки на виноробних, сокодобуваючих і консервних заводах, деякі з них отримують хімічним або мікробіологічним синтезом.

Способи виділення натуральних харчових барвників різні й залежать від виду використаної сировини, властивостей основного пігменту, що вилучають, характеру супутніх речовин. Найчастіше їх одержують із природної сировини у вигляді соків й екстрактів, витягаючи пігменти відповідним розчинником. Для екстракції водорозчинних пігментів (антоціанів) використовують воду або етанол. Ліпофільні пігменти (хлорофіли, каротиноіди) виділяють за допомогою неполярних розчинників, рослинних масел. Вміст барвників у вихідній сировині часто низький (1–4%), тому використовуються спеціальні прийоми для їх очищення й концентрації. Природні барвники, у тому числі й модифіковані, чутливі до дії кисню повітря (наприклад, каротиноіди), кислот і лугів (наприклад, антоціани), температури, можуть піддаватися мікробіологічному псуванню.

Синтетичними або штучними називаються харчові барвники, отримані методами синтезу, та які не зустрічаються в природі.

Синтетичні барвники мають значні технологічні переваги в порівнянні з більшістю натуральних барвників. Вони дають яскраві, легко відтворювані кольори й менш чутливі до різних видів впливу, яким піддається матеріал у ході технологічного процесу.

Синтетичні харчові барвники представлені декількома класами органічних сполук:

– азобарвники (Тартразин – Е 102; Жовтий «сонячний захід» – Е 110; Кармуазин – Е 122; Яскраво-червоний 4R – Е 124; Чорний блискучий PN – Е 151);

– триарилметанові барвники (Синій патентований V – Е 131; Синій блискучий FCF – E 133; Зелений S – Е 142);

– хінолінові (Жовтий хіноліновий – Е 104); індигоідні (Індигокармін –     Е 132).

Синтетичні барвники в харчовій технології застосовуються як у вигляді індивідуальних продуктів і сполук з вмістом основного продукту не нижче    70–85%, так й у суміші один з одним, і розведені наповнювачами (поварена сіль, сульфат натрію, глюкоза, сахароза, лактоза, крохмаль, харчові жири та ін.), що спрощує їх використання. Для фарбування харчових продуктів використовують головним чином водні розчини харчових барвників. Порошкоподібні барвники застосовують звичайно лише в сухих напівфабрикатах (концентратах напоїв, сухих сумішей для кексів, желе та ін.).

Широке застосування синтетичних барвників, що з'явилися останнім часом завдяки досягненням хімії, пов'язане з їх високою стійкістю до змін рН середовища й дії кислот, стабільністю до нагрівання й світла, великою фарбуючою здатністю, легкістю дозування, стійкістю фарбування при зберіганні продукту. У більшості випадків вони дешевше натуральних барвників.

Хлорофіл (Е 141)

 

Хлорофіли – це магнійзаміщені похідні порфірину – природні пігменти, які надають зеленого забарвлення багатьом рослинам, овочам і плодам.

Хлорофіл – зелений пігмент рослин – складається із суміші декількох пігментів: синьо-зеленого хлорофілу a і жовто-зеленого хлорофілу b, які містяться у співвідношенні 3:1. При пропусканні розчину хлорофілу через колонку відбувається сорбція й поділ пігментів відповідно до їх вибіркової сорбції.

Хроматографічне розділення пігментів зеленого листя рослин складається з наступних етапів:

1) екстрагування пігментів з рослинного матеріалу;

2) утворення хроматограми;

3) одержання розчинів хлорофілу-a, хлорофілу-b і каротиноідів.

При підготовці розчину для хроматографування пігменти вилучають із рослинного матеріалу полярним розчинником, а потім розчиняють у суміші неполярних розчинників. Отриманий розчин хроматографують. Первинну хроматограму промивають полярним розчинником й у розчині, що витікає, збирають окремі фракції пігментів.

 

Контрольні запитання

1. Що таке харчові барвники? Які забарвлюючі речовини до них не відносяться?

2. Які природні барвники використовують для забарвлення продуктів харчування?

3. Яку сировину використовують для отримання природних барвників?

4. Які синтетичні барвники дозволені до використання в харчовій промисловості?

5. Які переваги синтетичних барвників перед натуральними?

6. Що таке хлорофіли?

7. Яким методом отримують хлорофіл з рослинної сировини?

Харчові таніни

Дубильні речовини (таніди) (лат. substrantia tannica; tan – лат. форма кельтської назви дуба, з кори якого отримали дубильні екстракти) – складна група низько- та високомолекулярних природних поліфенолів, в’яжучого смаку з М.м. вище 1000. Назву дубильні речовин вони отримали завдяки своїй властивості перетворювати шкіру тварин у дублену шкіру. Дублена шкіра стійка до гниття та затвердіння при висиханні. Дубильні речовини локалізовані у вакуолях рослинної клітини.

Дублення – це складна хімічна взаємодія між фенольними групами танідів та молекулами коллагену (білком шкірних покровів) невичененої шкіри тварин за рахунок утворення водневих зв’язків між молекулами колагену та фенольними гідроксилами дубильних речовин. Але ці зв’язки можуть утворюватися лише в тих випадках, коли молекули достатньо великі для приєднання сусідніх ланцюгів колагену та мають достатню кількість фенольних груп для утворення зв’язків. Поліфенольні сполуки з низькою М.м. (менше за 500) тільки адсорбуються на білках та не здатні утворити стійкі комплекси. Дубильні властивості мають багатоядерні поліфеноли з М.м. 1000 – 2000. Високомолекулярні поліфеноли (з М.м. понад 3000) не є ефективними, оскільки їх молекули завеликі та не можуть проходити між волокнами колагену. Ступінь дублення залежить від характеру містків між ароматичними ядрами, тобто від будови самої дубильної речовини та від орієнтації молекули таніду по відношенню до поліпептидних ланцюгів білку.

При пласкому розташуванні таніду на білковій молекулі виникають стійкі водневі зв’язки

 

 

Міцність сполуки таніду з білком залежить від кількості водневих зв’язків та молекулярної маси.

Дубильні речовини є похідними пірогалола, пірокатехіна, флороглюцина. Прості феноли дублячу дію не проявляють, але з фенолкарбоновими кислотами супроводжують дубильні речовини.

За класифікацією Проктера дубильні речовини в залежності від продуктів їх анаеробного розкладання при 180-200 ºС поділяються на дві групи:

1. Пірогалові (розкладаються з утворенням пірогалолу). При взаємодії із солями окисного заліза дають чорно-синє забарвлення.

2. Пірокатехінові (розкладаються з утворенням пірокатехіну). При взаємодії із солями окисного заліза дають чорно-зелене забарвлення.

  

 

         Галова кислота                Пірогалол                  Пірокатехін

За класифікацією Фрейденберга дубильні речовини поділяють на: гідролізовані (галлотаніни, псевдоглікозиди, пірогалові таніни) та конденсовані (негідролізовані, катехінові, пірокатехінові таніни).

Гідролізовані дубильні речовини розщеплюються під дією кислот, лугів або ферменту танази на фенольні (похідні галової, гексагідроксидифенової речовиниоксидифенової, елагової кислот) і нефенольні (d-глюкоза, гамамелоза, сорбіт, хінна кислота тощо) фрагменти.

Являють собою суміші складних ефірів фенолкарбонових кислот з цукрами та речовинами нецукрової природи, які в умовах ферментативного гідроліза розкладаються на прості складові частини (цукор та кислоти – галову, елагову, хінну, хлорогенову).

Залежно від структури фенолів, які утворюються при гідролізі, гідролізовані дубильні речовини поділяють на три класи:

– галотаніни – складні ефіри галової кислоти з нефенольним компонентом (зазвичай цукром); при гідролізі утворюють галову кислоту;

– елаготаніни – складні ефіри похідних гексагідроксидифенової кислоти з нефенольним компонентом (зазвичай цукром); при гідролізі утворюють елагову кислоту або пов’язані з нею кислоти – хебулову та бревіфолінкарбонову;

– нецукрові ефіри фенолкарбонових кислот – ефіри галової кислоти з хінною, гідроксикоричними кислотами (хлорогенова, оксикорична), а також із флаванами.

Конденсовані дубильні речовини являють собою олігомери або полімери, мономерні фрагменти яких зв’язані один з одним С-С-зв’язками. Це обумовлює їх стійкість до дії кислот, лугів та ферментів. Під дією мінеральних кислот вони не розщеплюються, а збільшують молекулярну масу з утворенням продуктів окисної конденсації – флобафенів червоно-коричневого кольору.

Поділяються на:

– похідні флаванолів-3 (катехінів);

– похідні флавандіолів-3,4 (лейкоантоцианідінів);

– похідні оксистильбенів.

Конденсовані дубильні речовини з рослинної сировини рідко виділяють в мономерній формі, оскільки вони легко окиснюються й конденсуються під дією різних факторів внаслідок чого утворюються протоантоціанідини (наприклад, тримерний протоантоціанідин – лейкофізетинідин).

Методи отримання

Для отримання дубильних речовин в чистому стані природні дубильні матеріали екстрагують водою або іншими розчинниками: спиртом, чистим ефіром або в суміші з спиртом, оцтовим ефіром та ін. Екстракти випаровують, і отриманні дубильні речовини очищують за допомогою обробки їх розчинниками. Наприклад, після отримання водного або водно-спиртового екстракту, його збовтують з оцтовим або простим ефіром або їх сумішшю, також можливий варіант осадження оцтовокислим свинцем. Потім осад відфільтровують, та розкладають осад свинцевих сполук сірководнем. Але цей спосіб не завжди дає задовільні результати по чистоті отриманих продуктів. Іноді для осадження дубильних речовин з водних екстрактів використовують оцтовокислий хінін, оцтовокислу мідь, поварену сіль, соляну кислоту та ін.

При виділенні дубильних речовин із лікарської рослинної сировини користуються фракційною екстракцією. Спочатку сировину екстрагують петролейним ефіром, гексаном, хлороформом або бензолом для видалення хлорофілів, ліпідів, терпеноїдів та інших ліпофільних сполук. Подальша екстракція діетиловим ефіром вилучає катехіни та інші фенольні сполуки, а екстрагування етилацетатом дозволяє вилучити лейкоантоціанідини, низькомолекулярні олігомерні протоантоціанідини, оксикоричні кислоти тощо. Метиловим або етиловим спиртом екстрагуються дубильні речовини та інші рослинні сполуки, які не розчиняються у попередніх розчинниках. Розділення суми дубильних речовин на окремі компоненти проводиться хромаграфічно.

Досі використовується методика осадження дубильні речовини та інших фенольних сполук із розчинів солями свинцю.

Кількісне визначення

Існує близько 100 різних способів кількісного визначення дубильних речовин.

1. Гравіметричні, засновані на кількісному осадженні дубильних речовин желатином або іонами важких металів (найчастіше іонами Pb (ІІ)).

2. Титриметричні, засновані на окисних реакціях (з перманганатом калію – метод ДФ XІ).

3. Фотоколориметричні, засновані на реакціях з солями окисного заліза, фосфорновольфрамовою кислотою, реактивом Фоліна-Дениса, розчином ваніліну.

4. Хроматографічні методи (паперова; тонкошарова; адсорбційна хроматографія на силікагелі, целюлозі, поліаміді; іонообмінну – на колонках катіоніту в Н+-формі; гель-фільтрація).

Ваговий метод. Частину водного екстракту випарюють та залишок висушують при 100°С, зважують та спалюванням визначають кількість золи. Вага сухого залишку у перерахунку на весь розчин без золи дає кількість дубильної речовини та розчинних недубильних органічних компонентів. В іншій частині екстракту осаджують дубильну речовину порошком шкіри, фільтрують, частину фільтрату теж упарюють та висушують. Після спалювання визначають масу золи недубильної речовини, що залишилась у розчині. Кількість дубильної речовини знаходять за різницею результатів.

Желатиновий метод. Метод заснований на здатності дубильних речовин утворювати нерозчинні комплекси з білками.

Комплексонометричний метод. Використовується для кількісного визначення таніну в листі сумаху та скумпії. Проводить осадження дубильних речовин сульфатом цинку з подальшим комплексонометричним титруванням трилоном Б в присутності індикатора ксиленолового жовтогарячого.

Застосування. В харчовій промисловості таніни використовують в якості барвника Е 181. Також добавку Е 181 використовують для надання в’яжучого смаку при виготовленні різноманітних напоїв.

Регулятори консистенції

 

Для регулювання та формування консистенції харчових продуктів та косметичних засобів використовують речовини, до яких належать загусники, гелеутворювачі, емульгатори, стабілізатори та піноутворювачі. Хімічна природа цих речовин різна, є продукти природного походження та отримані штучним шляхом, в тому числі і синтетичним.

При введенні в рідинну систему харчового продукту або косметичного засобу в процесі приготування, загусники та гелеутворювачі зв’язують воду, унаслідок чого колоїдна система втрачає свою рухливість і змінюється консистенція продукту. Добавки цієї групи є полімерними сполуками, в макромолекулах яких рівномірно розподілені гідрофільні групи, які взаємодіють з водою.

Загусники – речовини, що використовуються для підвищення в’язкості продукту.

Гелеутворювачі – речовини, що надають продукту властивості гелю (структурованої високодисперсної системи з рідинним дисперсійним середовищем).

За походженням класифікуються на:

– натуральні природні речовини тваринного походження (желатин);

– рослинного походження (пектин, камеді, агароїди);

– речовини, що отримують штучно (напівсинтетичним шляхом), в тому числі із природних джерел (модифіковані целюлози, крохмаль та ін.).

Переважна більшість загусників і гелеутворювачів – харчових добавок –належить до класу полісахаридів. Полісахариди та речовини полісахаридного походження широко використовуються і як компоненти косметичних засобів.

Полісахариди – основне джерело отримання загусників та гелеутворювачів. Це природні полімерні високомолекулярні вуглеводи, побудовані з моносахаридів.

Їх поділяють на:

1) гомополісахариди, що побудовані з одного сахару – глюкани (амілоза, амілопектин, целюлоза, глікоген, хітин), фруктани (інулін, флеїн), галактани (агар-агар, карагінан);

Целюлоза, або клітковина (С₆Н₁₀О₅)_п – складова частина оболонок рослинних клітин. В результаті гідролізу целюлози і відповідного бродіння глюкози утворюється етиловий спирт. В харчовій промисловості застосовуються різні модифікації целюлози, як добавки до харчових продуктів.

Крохмаль (С₆Н₁₀О₅)_n – суміш глюканів амілози та амілопектину; біла аморфна речовина, не розчинна в холодній воді, в гарячий воді набухає, поступово розчиняється, при охолодженні утворює клейстер. При гідролізі утворюється глюкоза, що свідчить про належність крохмалю до гомополісахаридів.

(С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂О → nС₆Н₁₂О₆

 

Крохмаль має рослинне походження, утворюється в результаті фотосинтезу і як резервна речовина відкладається в різних частинах рослин – в насінні, бульбах, плодах, вегетативних частинах рослин.

Широко використовуються для отримання харчових добавок та інгредієнтів для косметичних засобів (що регулюють та формують консистенцію) представники гетерополісахаридів – галактани.

Галактани. Широко використовуються галактани сульфовані, до яких належать полісахариди морських водоростей. Ці галактани за складом, будовою та властивостями поділяють на 2 групи: групу агара та групу карагінана.

– Агар-агар (Е 406) – це суміш полісахаридів агарози (до 50–80%) і “агаропектину”. В промисловості агар отримують з червоних водоростей. Для отримання агар-агару водорості подрібнюють, обробляють розчином лугу для видалення частини домішок і екстрагують гарячою водою. Агар очищують методом «заморожування–розморожування», при цьому розшаровуються матковий розчин і гель. З маткового розчину видаляють домішки. Після висушування отримують тонкі пластівці.

– Карагінан (Е 407)– вперше отримано К.Шмідтом у 1844 р. з червоної водорості Chondrus crispus. Це група нерозгалужених сульфованих полісахаридів, молекула яких побудована із залишків похідних                     D-галактопіранози (карабіози). Водорості обробляють холодною водою, часто в присутності лугу або соди.

2) гетерополісахариди, до складу яких входять залишки різних моносахаридів (від 2 до 6) – камеді, слизи, пектинові речовини, геміцелюлози.

Камеді утворюються в рослинах внаслідок слизового переродження старих і молодих клітин серцевини або деревини при травмуванні дерева або куща. Камедь знаходиться у стовбурах під великим тиском, при пошкодженні кори і появі тріщин вона витікає назовні і заливає рани у вигляді в’язкої маси.

За хімічним складом камеді поділяються на:

1) кислі, кислотність яких обумовлена присутністю глюкуронової та галактуронової кислот (камеді акації, абрикоси);

2) кислі, кислотність яких обумовлена наявністю сульфітних груп;

3) нейтральні (глюкоманани, галактоманани та ін.).

За розчинністю розрізняють:

1) арабін – камеді, що розчиняються у холодній воді (аравійська камедь, камеді абрикоси, сливи, черешні, акації сріблястої);

2) бассорин – малорозчинні, але сильно набухаючі у воді камеді (камеді трагаканту);

3) церазин – нерозчинні у холодній воді, частково розчинні при кип’ятінні і не набухаючі (вишнева камедь).

Слизи – це гетерополісахариди, що накопичуються в окремих непошкоджених органах рослин: бульбах, коренях, насінні. Вони утворюються як продукти нормального обміну речовин і є харчовим резервом або речовинами, які утримують воду.

За хімічним складом їх можна розділити на:

1) глюкоманани (родини агароїдних, лілейних, півникових, орхідних) мають лінійну будову, залишки глюкози і манози, іноді мають ацетильні групи.

2) галактоманани (насіння бобових рослин) мають лінійний ланцюг із залишків D-манопіранози, відрізняються співвідношенням між манозою і галактозою та ступенем розгалуженості.

3) камедеподібні слизи (льон, подорожник, в’яз, родина селерових) містять різні нейтральні моносахариди і деякі уронові кислоти.

4) слизи злакових – зернова камедь (пшеничне, житнє, ячмінне борошно), будова остаточно не встановлена. Основний ланцюг полісахаридів містить залишки β-D-ксиланопіраноз,

Пектин

Пектинові речовини – це поліуроніди, надзвичайно поширені в надземних частинах рослин і ряді водоростей. Особливо їх багато в плодах (яблуко, айва, слива), бульбах (буряк, морква, редька) і стеблах (льон). З розкладанням пектинових речовин пов’язане пом’якшення плодів при дозріванні і зберіганні, оскільки їх нерозчинні форми перетворюються у водорозчинний пектин. У клітинній оболонці пектинові речовини асоційовані з целюлозою, геміцелюлозами і лігніном.

Молекулярна маса пектинових речовин від 50 до 300 тис. Вони входять в склад кліткових стінок, склеюють рослинні клітини між собою. Розчинний пектин являє собою складний ефір полігалактуронової кислоти і метилового спирту наступної будови:

 

 

З водного розчину пектин можна осадити спиртом або ацетоном.

Пектинові речовини (1%) при додаванні до сиропу сахарози спричиняють желатинізацію, що використовується в харчовій промисловості при виготовленні мармеладу, пастили, желе. При дії розведеного лугу або ферменту пектази розчинний пектин розщеплюється і утворює метиловий спирт та пектинову кислоту, яка за природою є полігалактуроновою кислотою.

З пліснявих грибів у промислових умовах отримують ферментні препарати, які розщеплюють пектинові речовини. Ці препарати використовують для перетворення пектинових речовин у розчинний стан з метою освітлення фруктових соків, плодових та виноградних вин. Вміст великої кількості пектинових речовин у цих напоях ускладнює фільтрування і є одною з причин їх непрозорості. Пектинова кислота легко утворює солі - пектати, вона легко осаджується з розчину у вигляді пектату, що використовується для кількісного визначення пектинових речовин.

 

Пектин (Е 440)

Пектин міститься у всіх рослинах – входить до складу клітинних стінок. Особливо багаті ним фрукти і ягоди. При нагріванні з кислотою й цукром пектин утворює студнеподібну масу.

Пектин – високомолекулярна речовина (мол. в. до 200000). Його структурна основа – частково етерифікована метиловим спиртом полігалактуронова кислота.

Пектинові речовини в основному побудовані з галактуронової кислоти. У пектині, виділеному з різних видів плодів й овочів, знайдена різна кількість залишків цього моносахариду: з апельсин – 92,1%; грейпфрутів – 91,7;  лимонів – 90,4; яблук – 88; цукрового буряка – 82,3; моркви – 76,7%. Разом з галактуроновою кислотою в малих кількостях містяться L-apaбіноза,                D-галактоза, рідше L-рамноза, D-ксилоза, L-фукоза. Частина залишків уронових кислот етерифікована за карбоксильною групою метанолом.

У більшості випадків пектинові речовини являють собою гетерополісахариди, що складаються з трьох полімерів – галактуронана, сильно розгалуженого арабана й прямолінійного галактана. Галактурон може існувати у двох формах: не утримуючий у ланцюзі нейтральних цукрів і зв'язаний з нейтральними цукрами (рамноза, арабиноза).

Звичайно пектин міститься в рослинах разом з полісахаридами - арабаном і галактаном - і частково зв'язаний з фосфорною кислотою. Багаторазовим переосадженням сирого пектину спиртом можна видалити з нього майже всі домішки. Очищений продукт дає при гідролізі галактуронову кислоту й метиловий спирт.

Опис. Пектин у чистому виді являє собою порошок сірувато-жовтого або коричневого кольору, без запаху.

Розчинність. Важкорозчинний у холодній воді, легше - у гарячій з утворенням колоїдного розчину. Розчинність пектину залежить від ступеня полімеризації й ступеня його етерифікації. Розчинність у воді збільшується при підвищенні ступеня етерифікації метанолом і зменшенні величини молекули. Пектові кислоти у воді не розчиняються. Пектин не розчиняється в спирті й інших органічних розчинниках. Пектин не плавиться, а розкладається при підвищенні температури. Пектин катафоретично осаджується на аноді, що вказує на негативний заряд його часток. Пектинові розчини оптично активні, обертають площину поляризованого світла вправо.

Молекулярна маса пектину різна й залежить від його походження. Вона коливається для пектину плодів яблук, груш, слив від 25000 до 35000, для цукрового буряка – 20000–25000, плодів апельсина – 40000–50000.

Особливістю пектинового гелю, як ліофільного колоїду, є непропорційно велике зростання в'язкості при збільшенні його концентрації. Пектинові речовини здатні утворювати гелі в присутності кислоти й цукру в певних співвідношеннях. Найкраще утворення таких студеней проходить при            рH 3,1–3,5 у присутності 65–70% сахарози або гексози.

Через здатність утворювати желе пектин використовується в харчовій промисловості для виготовлення мармеладу, джемів й інших продуктів. Сировиною для одержання пектину служать яблука, скоринки цитрусових плодів, капелюшка соняшника, буряковий гніт та ін.

Контрольні запитання

1. Що таке стабілізатори харчових систем? Які їх різновиди?

2. Як класифікують гелеутворювачі за походженням?

3. Що таке гомополісахариди? Як вони класифікуються?

4. Як класифікуються гетерополісахариди?

5. Чим відрізняються камеді від слизів?

6. Для чого в харчовій промисловості використовується пектин?

7. Які його основні властивості?

Ароматизатори

Смак та аромат готового продукту створюється сукупністю великої кількості сполук і оцінюється за допомогою сенсорного аналізу та аналітичних методів.

Харчові ароматизатори – суміш смакоароматичних речовин або індивідуальна смакоароматична речовина, яка вводиться до харчового продукту як добавка з метою покращення його органолептичних властивостей. На аромат і смак харчового продукту впливає велика кількість факторів: склад сировини; характер і кількість ароматоутворюючих речовин, що містяться у ній; особливості процесу його перероблення (тривалість, температура, наявність та активність ферментів, хімізм процесів і характер сполук, які утворюються); вплив ароматизаторів, смакових і смакоутворюючих речовин та ін.

Джерела отримання ароматичних речовин: ефірні олії та настої, натуральні плодовоовочеві соки, прянощі, хімічний і мікробіологічний синтез.

Харчові ароматизатори ділять на:

– натуральні – включають тільки натуральні компоненти, тобто хімічні сполуки чи їх суміші, які виділені з натуральної сировини із застосуванням фізичних або біотехнологічних методів.

– ідентичні натуральним – містять у своєму складі мінімум один компонент, ідентичний натуральному, але отриманий штучним (синтетичним) шляхом, і можуть містити також натуральні компоненти;

– штучні (синтетичні) – містять мінімум один штучний компонент, тобто сполуку, яка не ідентифікована до сьогодні в сировині рослинного або тваринного походження, яка отримана синтетичним шляхом.

Не допускається ароматизація синтетичними (штучними) духмяними речовинами натуральних продуктів для підсилення властивого їм природного аромату: молока, хліба, фруктових соків і сиропів, какао, кави, чаю та прянощів.

Джерела отримання ароматичних речовин:

1. Ефірні олії та настої.

2. Натуральні плодоовочеві соки, в тому числі концентровані.

3. Прянощі та продукти їх переробки.

4. Хімічний та мікробіологічний синтез.

Ароматоутворюючі речовини, що отримують, в більшості випадків являють собою суміш сполук (природних або отриманих штучно), і тільки в окремих випадках це індивідуальні сполуки.

Ефірні олії – багатокомпонентні суміші летких органічних сполук, що утворюються в рослинах і зумовлюють їх запах. До ефірних олій входять вуглеводні, спирти, прості та складні ефіри, альдегіди, кетони, кислоти аліфатичного ряду та циклічні. Циклічні сполуки поділяються на гідроциклічні, до яких належать терпени та їхні похідні, та сполуки ароматичного ряду. В ефірних оліях переважають вуглеводні, але найбільш цінною складовою частиною є кисеньвмісні сполуки, особливо спирти та ефіри, які мають приємний запах.

Класифікація ефірних олій (ЕО) і ефірноолійної сировини базується на будові основних цінних складових частин:

1. ЕО, які містять монотерпеноїди.

2. ЕО, що містять сесквітерпеноїди.

3. ЕО, що містять ароматичні сполуки.

До складу ефірних олій входять леткі ароматичні сполуки - похідні бензолу (бензальдегід, ванілін) і похідні фенілпропану (анетол, евгенол). Носіями приємного запаху є ефіри (анетол, піперонал), альдегіди (анісовий альдегід, ванілін), спирти (тимол, карвакрол).

Ефірні олії дуже поширені в природі. Більш як 2,5 тис. вищих рослин здатні їх накопичувати. Лишайники та папороті не синтезують компоненти ефірних олій. Багаті на ефірні олії рослини тропіків.

Ефірні олії – це прозорі, безбарвні або злегка жовтуваті рідини з приємним характерним запахом і пряним, гірким смаком. Деякі з них мають синій колір, викликаний присутністю азулену (олії ромашки, деревію, полину). Зустрічаються зеленкуваті (бергамотова), червоні (кминова), червоно-брунатні (корична) олії.

Поширеними способами одержання ефірних олій є перегонка з водяною парою, екстракція, пресування. Вибір того чи іншого способу залежить перш за все від кількості та хімічного складу ефірної олії, морфолого-анатомічних властивостей сировини і галузей її застосування. Для виділення ефірних олій використовують свіжозібрану, підв’ялену, висушену або попередньо ферментовану сировину.

Методи отримання

Метод екстракції застосовується у тому випадку, коли гідротермічні навантаження, які діють на вихідну сировину та готовий продукт можуть негативно вплинути на якість чи властивості ефірної олії. Практично застосовується три метода екстракції: холодна екстракція, мацерація та екстракція леткими розчинниками.

1. Холодна екстракція за допомогою жирів при кімнатній температурі. Для здійснення холодної екстракції (енфлоража) квіти викладають на скло, яке замкнено у рамки (шасі). Перед цим на скло наноситься шар суміші свинячого смальцю та яловичого жиру (співвідношення 2:1) товщиною до 3 мм. Вихідний матеріал послідовними порціями накладають до тих пір, поки жирова суміш не збагатиться в достатньому ступені ефірними оліями. Отриманий продукт має назву – помада, яку в подальшому використовують для різних косметичних препаратів. Помаду очищують обробляючи її етиловим спиртом, який екстрагує з неї квіткову олію. Після розділення жирової та спиртової фази уся квіткова олія залишається у спиртовому розчині. Таким чином отримують абсолюти або абсолютні помадні квіткові олії. Енфлоранж застосовується для отримання ефірних масел з пелюстків жасміну та туберози.

2. Мацерація. Мацерацією називається вимивання олії з квітів чи пелюстків квітів розтопленою олією чи жиром при температурі від 50 до 70 ºС. Квіти чи їх пелюстки занурюють в розтоплений жир 10 – 15 разів. Подальше відділення олії відбувається як в пункті 1. Цей метод застосовується для отримання ефірних олій з квітів фіалки та квіток апельсинового дерева.

3. Екстракція за допомогою летких розчинників. Свіжі чи висушені квіти або інші частини ефірноолійних рослин, а також сировину тваринного походження поміщують для екстракції при кімнатній температурі в очищені леткі розчинники. Отриманий таким чином розчин ефірної олії піддається перегонці з метою очищення від води та забруднень. Отримані таким чином ефірні сполуки називають “конкретами”, якщо вони отримані зі свіжої вихідної сировини, або “резиноїдами” при отриманні їх з висушеної сировини вихідного матеріалу. Продукти являють собою мазеподібні або тверді речовини яркого забарвлення. Вони мають особливо тонкий запах та сильну фіксуючу дію. Для покращення розчинності таких продуктів в спиртах їх додатково піддають спиртовій екстракції. Отримані таким чином абсолютні квіткові олії застосовують переважно для виготовлення парфумів.

4. Пресування. Цедра або стиглі плоди піддаються пресуванню в спеціальних давильних пресах з безпосереднім ценгтрифугуванням для відокремлення олії від водної фази та клітковини. Отримані після центрифугування відходи можуть піддаватися перегонці, однак перегонна олія придатна тільки для технічних цілей, так як перегонка змінює запах та смак олії. Так отримують жирні ефірні олії (оливкову, арахісову), олії з цитрусових плодів та цедри (бергамот, лимон, мандарин, апельсин, грейпфрут).

5. Парова перегонка. Водяна пара по трубопроводу надходить в перегінний куб та проходить через вихідну сировину, яка знаходиться на решітці. Продукти перегонки крізь флорентійський стакан поступають у холодильник. Сировину перед перегонкою подрібнюють. Це забезпечує руйнування стінок клітин, які містять олію, та покращує його контактування з водяною парою в процесі перегонки. Отриманий конденсат містить ефірну олію, яка відокремлюється від водяного конденсату у флорентійських стаканах.

 

Контрольні запитання

1. Що таке ароматизатори?

2. Які ароматизатори відносяться до натуральних?

3. Які штучні ароматизатори використовуються в харчовій промисловості?

4. Що таке ефірні олії?

5. Якими методами отримують ефірні олії?

6. Які види екстракції використовують для отримання ефірних олій?

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Нечаев А.П., Кочеткова А.А., Зайцев А.И. Пищевые добавки. – М.: Колос, 2001. – 256 с.

2. Пищевая химия / Нечаев А.П., Траутенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. под ред. А.П. Нечаева. – СПб.: ГИОРД, 2001. – 592 с.

3. Сарафанова Л.А. Пищевые добавки. Энциклопедия.– СПб.: ГИОРД, 2004. – 808 с.

4. Булдаков А.С. Пищевые добавки. Справочник.– СПб.: «Ut», 1996. – 240 с.

5. Исупов В.П. Пищевые добавки и пряности. История, состав и применение. – СПб.: ГИОРД, 2000. – 176 с.

6. Ластухін Ю.О. Хімія природних органічних сполук. – Львів.: Інтелект-Захід, 2005. – 560 с.

7. Кочетков Н.К., Торгов И.В., Ботвиник М.М. Химия природных соединений: углеводы, нуклеотиды, стероиды, белки. – М.: Химия, 1961. –  561 с.

8. Племенков В.В. Введение в химию природных соединений. – Казань: ГУП “Марийский полиграфическо-издательский комбинат”, 2001. – 376 с.

9. Химия биологически активных природных соединений / Евстигнеева Р.П., Серебренникова Г.А., Звонкова Е.Н. и др. / Под ред. Преображенского и Евстигнеевой Р.П. – М.: Химия, 1976. – 456 с.

10. Евстигнеева Р.П., Звонкова Е.Н., Серебренникова Г.А., Швец В.И. Химия липидов. – М.: Химия, 1983. – 296 м.

11. Лікарські рослини. Енциклопедичний довідник / За ред. Гродзинського А.М. – К.: Українська енциклопедія, 1992. – 544 с.

12. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – 703 с.

13. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. – М.: Просвещение,  1987. – 815 с.

14. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль.: Укрмедкнига, 2000. – 507 с.

15. Березовский В.М. Химия витаминов. – М.: Пищевая промышленность, 1973. – 631 с.

16. Тюкавкина Н,А,, Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. – М.: Медицина, 1991. – 528 с.

17. Братус И.Н. Химия душистых веществ. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 304 с.

18. Смирнов В.В., Василевская И.А., Резник С.Р. Антибиотики. – К.: Вища шк., 1985. – 192 с.

19. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. – М.: Высш. шк., 1979. – 455 с.

20. Орехов А.П. Алкалоиды. – М.: АН СССР, 1955. – 860 с.

21. Найдан В.М. Органічна хімія. Малий лабораторний практикум. – Київ, 1994. – 334 с.

22. Жедек М.С., Клюшник М.П. Лабораторні роботи з курсу органічної хімії. – Київ, 1961. – 236 с.

23. Методичні вказівки до практичних робіт з курсу «Сировина для косметичних засобів та харчових добавок» для студентів ІІ курсу спеціальності «Хімічна технологія харчових добавок та косметичних засобів» / Укл.: О.П. Головей, В.І. Ткач. – Дніпропетровськ: УДХТУ, 2007. – 44 с.

24. методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «хімія та хімічна технологія харчових добавок» для студентів IV курсу спеціальності “Хімічна технологія харчових добавок та косметичних засобів”/ Укл.: В.І. Ткач, О.Ю. Вашкевич, Т.О. Бубель, М.О. Куманьова. – Дніпропетровськ: УДХТУ, 2010. – 39 с.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ З КУРСУ

«ХІМІЯ ТА ХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ ХАРЧОВИХ ДОБАВОК»

ДЛЯ СТУДЕНТІВ IV КУРСУ СПЕЦІАЛЬНОСТІ «ХІМІЧНІ ТЕХНОЛОГІЇ ХАРЧОВИХ ДОБАВОК ТА КОСМЕТИЧНИХ ЗАСОБІВ»

 

 

Затверджено на засіданні

Кафедри АХ та ХТ ХД і КЗ

Протокол № 10 від 25.06.2014  

 

Дніпропетровськ ДВНЗ УДХТУ 2015

методичні вказівки до самостійної роботи з курсу «хімія та хімічна технологія харчових добавок» для студентів IV курсу спеціальності “Хімічна технологія харчових добавок та косметичних засобів”/ Укл.: Ткач В.І., Мироняк М.О.. – Д.: ДВНЗ УДХТУ, 2015. – 36 с.

123456Следующая ⇒

Поделиться: