Классификация пищевых добавок и БАД к пище. Гигиеническая регламентация применения пищевых добавок.
Получение пищевых красителей биотехнологическими методами на примере препаратов b-каротина.
Биотехнологические процессы получения интенсивных подсластителей и сахарозаменителей, усилителей вкуса.
Биотехнология получения консервантов на примере низина и пропионовой кислоты.
1. Классификация пищевых добавок и БАД к пище. Гигиеническая регламентация применения пищевых добавок.
В мире вопросами применения пищевых добавок занимается специализированная международная организации - Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам JECFA, который является совещательным органом Комиссии по CODEX ALIMENTARIUS. Комиссия по CODEX ALIMENTARIUS - межправительственный орган, включающий более 120 государств-членов. В рамках Европейского Сообщества действует аналогичная комиссия, а в России решение вопроса о применении пищевой добавки является прерогативой Министерства здравоохранения и Государственного комитета санитарно-эпидемиологического надзора.
Министерством здравоохранения РФ совместно с ИП РАМН, Московской медицинской академией им И.М. Сеченова и другими научными центрами Минздрава РФ разработаны понятия и требования к пищевым и биологически активным добавкам (БАД) к пище.
Список пищевых добавок (ПД), разрешенных к применению в пищевой промышленности РФ, представленный в дополнениях к «Медико-биологическим требованиям и санитарным нормам качества продовольственного сырья и пищевых продуктов» (Москва, 1994 г.) включает:
1. ПД, снижающие калорийность пищи: пищевые волокна, микрокристаллическая целлюлоза, пектиновые вещества и т.п.;
2. ПД, улучшающие внешний вид, вкус, запах, цвет: ароматизаторы,
подслащивающие вещества, отбеливающие вещества, красители и т.п.;
3. ПД, улучшающие консистенцию пищи: загустители, поверхностно-активные вещества, стабилизаторы и т.п.;
4. ПД, удлиняющие сроки хранения пищи: консерванты, антиокислители;
5. Радиопротекторы и энтеросорбенты экологически вредных веществ: пектиновые вещества, хитин и хитозан, лигнин, полисорб и т.п.;
6. ПД, повышающие питательную ценность пищи: концентраты и изоляты белка, аминокислоты, витамины, микроэлементы и другие;
7. Лечебно-профилактические добавки.
Первые четыре группы ПД используются в технологических целях, а составные части этих ПД не обладают биологической активностью. Пищевые добавки, объединенные в 6 и 7 группы, могут быть отнесены к БАД. Так, ПД, отнесенные к 6-й группе, являются нутрицевтиками, а лечебно-профилактические добавки, согласно последней классификации, разделяются на пробиотики и парафармацевтики. Промежуточное положение между ПД и БАД занимают радиопротекторы и энтеросорбенты, объединенные в 5-ю группу.
Биологически активные добавки к пище - композиции натуральных или идентичных натуральным биологически активных веществ, предназначенных для непосредственного приема с пищей или введения в состав пищевых продуктов с целью обогащения рациона отдельными пищевыми или биологически активными веществами и их комплексами.
Таким образом, к числу БАД к пище (Food supplements) относятся природные, идентичные природным или синтетические вещества, характеризующиеся наличием либо пищевой ценности (нутрицевтики), либо обладающие выраженной биологической активностью (парафармацевтики), а также БАВ, обеспечивающие поддержание нормального состава и функциональной активности микрофлоры (эубиотики).
Нутрицевтики - БАД к пище, применяемые для коррекции химического Состава пищи (дополнительные источники нутриентов: белка, аминокислот, ВОфОв, углеводов, витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон).
Эубиотики - БАД к пище, в состав которых входят живые микроорганизмы и (или) их метаболиты, оказывающие нормализующее действие на состав и биологическую активность микрофлоры пищеварительного тракта. Пробиотики - синоним понятия эубиотики.
Парафармацевтики - БАД к пище, применяемые для профилактики, вспомогательной терапии и поддержании в физиологических границах функциональной активности органов и систем.
Федеральным Законом РФ № 29 «О качестве и безопасности пищевых продуктов» от 02.01.2000 г. БАД к пище отнесены к пищевым продуктам и определяются как «...природные (идентичные природным) биологически активные вещества, предназначенные для употребления одновременно с пищей или введения в состав пищевых продуктов».
Получение пищевых красителей биотехнологическими методами на примере препаратов b-каротина.
Из целевых продуктов биотехнологии, выпускаемых в условиях крупнотоннажного производства, в качестве натуральных пищевых красителей используются препараты рибофлавина (Е 101 – рибофлавин и натриевая соль рибофлавин-5-фосфата) и b-каротин (Е 160а). Препараты рибофлафина в составе комбинированных продуктов питания в большинстве случаев рассматривают как БАД-нутрицевтики. Рассмотрим биотехнологию получения препаратов b-каротина.
Технология получения препаратов β-каротина. Наиболее активным продуцентом β-каротина является гриб Blakeslea trispora. В качестве перспективных продуцентов рассматривают фототрофные бактерии.
Посевной материал спор гриба Bl. trispora инокулируют в среде, содержащей кукурузный экстракт, кукурузный крахмал, K2НРО4 и тиамин, в течение 40 ч при 260С и аэрации 8 м3/м3*ч.
Для главной ферментации используют среду на основе спиртовой барды с добавлением кукурузного крахмала, этоксихинина, MnSO4, тиамина, изониазида, керосина. Параметры ферментации: температура 220 С, рН около 6,3, аэрация 8 м3/м3*ч, продолжительность 185 ч, через 48 ч вносят 1 г/л β-ионона и 5 мл/л керосина и далее непрерывно до конца ферментации – раствор глюкозы (до 42 г/л).
Мицелий гриба отделяют и высушивают под вакуумом, измельчают. Готовый концентрат содержит 5 г/кг β-каротина.
Способностью синтезировать каротиноиды характеризуются дрожжи родов Rhodotorula и Sporobolomyces. Данные микроорганизмы эффективно утилизируют в качестве источника углерода молочную кислоту, в связи с чем сотрудниками института микробиологии АН РБ была исследована возможность направленного синтеза каротиноидов на творожной сыворотке. По результатам исследований была разработана технология получения беклово-каротиноидного концентрата, предусматривающая совместное культивирование молочнокислых микроорганизмов рода Lactobacillus и дрожжей родов Rhodotorula или Sporobolomyces.
Технология концентрата предусматривает следующие опреации:
- очистка молочной сыворотки от жира и казеиновой пыли,
- депротеинизация методом термокислотной или кислотно-щелочной коагуляции;
- пастеризация депротеинизированной сыворотки и охлаждение до температуры инокуляции молочнокислых палочек и дрожжей 30-32 оС;
- внесение растворов питательных солей (сернокислого аммония – 0,8 %, фосфата калия однозамещенного – 0,3 %, сернокислого магния – 0,05 %);
- приготовление закваски молочнокислых бактерий на пастеризованном обезжиренном молоке (доза внесения 0,5-1,0 %) и рабочей культуры дрожжей (доза внесения 10-50 %) на среде, состав которой аналогичен составу производственной питательной среды;
- производственная ферментация при температуре 30-32 оС, рН 4,0-5,0, интенсивности аэрации 35-60 м3/м3*ч, максимальное накопление каротиноидов наблюдается за 96 часов культивирования;
- сгущение и сушка концентрата.
Сухой белково-каротиноидный концентрат содержит 40-42 % белка, каротиноиды (1,2 – 1,3 мг/л), витамины группы В.