Красители

Введение

Потребитель давно привык к определенному  цвету пищевых продуктов, связывая с ним их качество, поэтому красители в пищевой промышленности применяются с давних времен. В условиях современных пищевых технологий, включающих различные виды термической обработки (кипячение, стерилизацию, жарение и т. д.), а также при хранении продукты питания часто изменяют свою первоначальную, привычную для потребителя окраску, а иногда приобретают неэстетичный внешний вид, что делает их менее привлекательными, отрицательно влияет на аппетит и процесс пищеварения. Особенно сильно меняется цвет при консервировании овощей и фруктов. Как правило, это связано с превращением хлорофиллов в феофитин или с изменением цвета антоциановых красителей в результате изменения рН среды или образования комплексов с металлами. В то же время, красители иногда используются для фальсификации пищевых продуктов, например, подкрашивания их, не предусмотренного рецептурой и технологией, — для придания продукту свойств, позволяющих имитировать его высокое качество или повышенную ценность.

Пищевыми красителями называют природные или искусственные(синтетические) вещества,предназначенные для придания,усиления или восстановления окраски пищевых  продуктов.

Натуральные и идентичные натуральным красители

Идентичные натуральным красители-это  вещества,которые имеют такую  же формулу,как природный аналог,но созданы путём химического синтеза

Натуральные (природные) красители (табл. 1) - это красящие вещества, выделенные физическими способами из растительных и животных источников. Иногда их подвергают химической модификации для улучшения  технологических и потребительских  свойств. Ряд красителей получают не только их выделением из природного сырья, но и синтетически. Например, -каротин, выделенный из моркови, по своему химическому строению соответствует -каротину, полученному микробиологическим или химическим путём (при этом натуральный -каротин существенно дороже и поэтому редко используется в пищевой промышленности как краситель).

Сырьём для натуральных пищевых  красителей могут быть ягоды, цветы, листья, корнеплоды и т. п., в том  числе в виде отходов переработки растительного сырья на консервных и винодельческих заводах. Содержание красящих веществ в растительном сырье зависит от климатических условий произрастания и времени сбора, но в любом случае оно относительно невелико (обычно несколько процентов или доли процента). Количество других химических соединений-сахаристых, пектиновых, белковых веществ, органических кислот, минеральных солей и т.д.- может превышать содержание красящих в несколько раз. Эти вещества не представляют опасности для здоровья, а часто даже полезны для человека, но своим присутствием они снижают интенсивность окрашивания готового продукта. При производстве препаратов натуральных красителей от побочных веществ в той или иной степени избавляются. Современные технологии позволяют получать препараты натуральных пищевых красителей с заданными свойствами и стандартным содержанием основного красящего вещества.

По химической природе красящие вещества растительного происхождения чаще всего относятся к флавоноидам (антоцианы, флавоны, флавонолы) и каротиноидам. Антоцианы (Е163) окрашивают лепестки цветов различных растений, их плоды и ягоды в самые разнообразные цвета - розовый, красный, синий, фиолетовый. Эти соединения содержатся в чёрной смородине, кожице винограда, вишне, землянике и т.д. В одном и том же растении часто присутствует целая серия антоцианов. Так, в цветках и клубнях картофеля их обнаружено около десятка. Флавоны и флавонолы -широко распространённые жёлтые красящие вещества. Они обнаружены в петрушке, пшенице, рисе, цветах хризантемы.

Каротиноиды-углеводороды изопреноидного ряда С₄₀Н₅₆ (каротины) и их кислородсодержащие производные. Каротиноиды-растительные красно-желтые пигменты, обеспечивающие окраску ряда овощей, фруктов, жиров, яичного желтка и других продуктов. Интенсивная окраска каротиноидов обусловлена наличием в их структуре сопряженных двойных -связей, являющихся хромофорами.Они нерастворимы в воде и растворимы в жирах и органических растворителях. Примером таких соединений является (-каротин (название происходит от лат. carota— морковь).

-КаротинE160a(i) получается синтетическим (в том числе микробиологическим) путем или выделяется из природных источников, в том числе из криля, в смеси с другими каротиноидами(E160a(ii)-экстракты натуральных каротиноидов) в виде водо- или жирорастворимых форм, -Каротин является не только красителем, но и провитамином А, антиоксидантом, эффективным профилактическим средством против онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, защищает от воздействия радиации. Он применяется для окрашивания и витаминизации маргаринов, майонезов, кондитерских, хлебобулочных изделий, безалкогольных напитков.                                         

Из пигментов этой группы следует также отметить ликопин(E160d) и желто-оранжевый краситель аннато (Е160Ь) — водный экстракт из корней BixaorellanaL, разрешенный для окраски маргаринов, ароматизированных сыров, сухих завтраков из зерна, сливочного масла. Он обладает антиспастическими и гипотоническими свойствами. К этой же группе красителей относятся маслосмолы паприки (Е160с) — экстракты из красного перца CapsicumannuumL. Они имеют характерный острый вкус и цвет от желтого до оранжевого. Основным пигментом является каротиноидкапсантин, не обладающий А-витаминной активностью. Применяется при изготовлении копченостей, кулинарных изделий, соусов, сыров. Необходимо упомянуть еще p-апокаротиналь (Е160е) -апокаротиновый альдегид, получаемый синтетическим путем, и метиловые или этиловые эфиры -апо-8'-каротиновой кислоты (Е160Г).

Большую группу составляют производные каротиноидов:флавоксантин (Е161 а),лютеин (экстракт бархатцев, Е16 lb),криптоксантин (Е161с),рубиксантин (Е161 d),виолоксантин (Е161 е),родоксантин (Е1610, кантаксантин(E161g).

Для окраски пищевых продуктов (маргарина, сливочного масла, майонеза, рыбных изделий, искусственной икры и некоторых других продуктов) применяют каротиноиды, выделенные из моркови (-, -, -каротины), плодов шиповника, перца, а также продукты, полученные микробиологическим или синтетическим путем. Каротиноиды устойчивы к изменению рН среды, к веществам, обладающим восстановительными свойствами, но при нагревании (выше 100°С) или под действием солнечного света легко окисляются. Наибольшее значение имеет p-каротин, экстракты натуральных каротинов и аннато.

Хлорофиллы (магнийзамещенные производные порфирина)-природные пигменты, придающие зеленую окраску многим овощам и плодам (салат, зеленый лук, зеленый перец, укроп и т.д.). Хлорофилл состоит из сине-зеленого «хлорофилла а» и желто-зеленого «хлорофилла b», находящихся в соотношении 3:1. Для извлечения хлорофилла используют петролейный эфир со спиртом. Применение их в качестве красителя (Е140) в пищевой промышленности сдерживается их нестойкостью: при повышенной температуре в кислых средах зеленый цвет переходит в оливковый, затем в грязно-желто-бурый вследствие образования феофитина. Большое практическое значение могут иметь медные хлорофиллоподобные комплексы (Е141i), содержащие медь в качестве центрального атома и имеющие интенсивную зеленую окраску, и натриевые и калиевые соли медного комплекса хлорофиллина(E141ii). Хлорофилл и его производные с медью растворимы в масле, хлорофиллин и его медные производные-в воде. Для окраски продуктов питания используются зеленые пигменты, выделенные из крапивы, капусты, ботвы моркови и т.д.

  хлорофилл а:R = - CH3,хлорофилл b:-СООН

      Антрахиноновые красители содержат в качестве основной хромофорной группы гидроксиантрахинон, обладающий стабильной окраской.

       К природным пигментам этой группы относятся ализарин, кармин, алканин. Остановимся на разрешенных в России.

     Кармин Е120 — красный краситель (основной компонент карминовая кислота) — представляют собой комплексные соли карминовой кислоты с ионами металлов. Получают экстракцией из кошениля — высушенных и растертых женских особей насекомых — червецов вида Dactylopiuscoccus (Sacta), обитающих на кактусах, которые произрастают в Южной Америке, Африке. Наиболее богаты кармином самки кошенили, содержащие до 3% красителя. Краситель устойчив к нагреванию, действию кислорода воздуха, свету. Применяется в кондитерской, безалкогольной, мясной промышленности, при производстве джемов, желе. В последнее время кармин в значительно больших количествах получают синтетическим путем.

Алканин (алканет) Е103-красно-бордовый краситель,производное 1,4-нафтохинона.

Известен как краситель  еще с древних времен. Получают из корней растения Alkannatinctoria, растущего на юге и в центральной части Европы. Он растворим в жирах, но не нашел широкого применения для их окраски, т. к. обладает недостаточной стабильностью и нехарактерным для жировых продуктов цветом.

Куркумин — желтый природный краситель (E100i), получают из многолетних травянистых растений семейства имбирных — Curcuma longa, L. К этой группе относится и турмерик(El00ii) -порошок корневища куркумы.

Куркумины не растворяются в воде и часто используются в  пищевой промышленности в виде спиртового раствора.

Антоциановые  красители. Важной группой водорастворимых природных красителей являются антоцианы(E163i). Это фенольные соединения, являющиеся моно- и дигликозидами. При гидролизе они распадаются на углеводы (галактозу, глюкозу, рамнозу и др.) и агликоны, представленные антоцианидами (пеларгонидином, цианидином, дельфинидином и др.). Характер окраски природных антоцианов зависит от многих факторов: строения, рН среды, образования комплексов с металлами, способности адсорбироваться на полисахаридах, температуры, света. Наиболее устойчивую красную окраску антоцианы имеют в кислой среде при рН 1,5-2; при рН 3,4-5 окраска становится красно-пурпурной или пурпурной. В щелочной среде происходит изменение окраски: при рН 6,7—8 она становится синей, сине-зеленой, а при рН 9-зеленой, переходящей в желтую при повышении рН до 10. Меняется окраска антоцианинов и при образовании комплексов с различными металлами: соли магния и кальция имеют синюю окраску, калия- красно-пурпурную. Увеличение числа метальных групп в молекуле антоцианинов сдвигает окраску в сторону красных оттенков. Представителями этой группы красителей являются собственно антоцианы, энокраситель и экстракт из черной смородины.

Энокраситель (Е163ii) получают из выжимок темных сортов винограда и ягод бузины в виде жидкости интенсивно красного цвета. Представляет собой смесь окрашенных, различных по своему строению органических соединений, в первую очередь антоцианинов и катехинов. Окраска продукта энокрасителем зависит от рН среды: красная окраска в подкисленных средах, в нейтральных и слабощелочных средах энокраситель придает продукту синий оттенок. Поэтому при использовании энокраси- теля в кондитерской промышленности одновременно применяют и органические кислоты для создания необходимой кислотности среды.

В последнее время начали использовать в качестве желтых и  розово- красных красителей пигменты антоциановой природы, содержащиеся в  соке черной смородины (E163iii), кизила, красной смородины, клюквы, брусники, пигменты чая, содержащие антоцианы и катехины, а также краситель темно-вишневого цвета, выделенный из свеклы - свекольный красный (Е162). Составной частью его является бетанин.

Сахарный колер (карамель, Е150) — темно-окрашенный продукт ка- рамелизации (термического разложения) Сахаров, получаемый по различным технологиям. Его водные растворы представляют собой приятно пахнущую темно-коричневую жидкость. В зависимости от технологии получения различают сахарный колер I (Е150а, простой, карамель I); сахарный колер II (Е150b, карамель II), полученный по «щелочно-суль- фитной» технологии; сахарный колер III (Е150с, карамель III), полученный по «аммиачной» технологии; сахарный колер IV (E150d, карамель IV), полученный по «аммиачно-сульфитной» технологии. В результате карамелизации cахаров образуется сложная смесь продуктов с характерной окраской. Применяется для окраски напитков, ячменного хлеба, кондитерских изделий, желе и джемов, в кулинарии.

Рибофлавины (рибофлавин ElOli) и натриевая соль рибофлавин-5'- фосфата (ElOlii) используются в качестве желтого пищевого красителя для окрашивания кондитерских изделий, майонезов и т. п.Максимальный уровень внесения не установлен.

Для придания продуктам чёрного  или серого цвета в пищевой  промышленности может применяться  уголь растительный(Е152) и уголь  Е(153)

Таблица 1

      Природные красители,даже химически модифицированные,чувствительны к воздействию кислот(в том числе фруктовых),щелочей,кислорода воздуха,температуры.Также они подвержены микробиологической порче,а некоторые их них могут изменять цвет  в зависимости от рН среды.Большим недостатком является и их дороговизна.

Достоинством  натуральных красителей являются их влияние на вкус и аромат продукта(Е160с,Е150),биологическая активность (Е101,Е160а).Немаловажной является и привлекательность надписи на этикетке-ведь потрибитель обычно предпочитает продукты с натуральными компонентами.

Товарные  формы и применение красителей

Препараты натуральных пищевых  красителей могут выпускаться в  виде порошков (кристаллических), паст или жидкостей, как в масло-, так и в вододиспергируемой (растворимой) формах. Различные товарные формы могут быть в разной степени устойчивы к температуре, изменениям рН среды и т. п. Содержание основного красителя нормировано и составляет десятые доли процента, проценты или даже десятки процентов. Это позволяет всегда подобрать препарат, который удобно дозировать и вносить в продукт.

Все синтетические пищевые  красители и некоторые натуральные  образуют нерастворимые комплексы (лаки) с ионами металлов (чаще всего  с алюминием). Содержание красителя  в них составляет 10...40 %. В лаковой  форме красители предлагаются для  продажи и используются при окрашивании порошкообразных продуктов, драже, таблеток, жевательной резинки. Использование соответствующих лаков взамен водорастворимых красителей позволяет устранить неравномерность окраски и явления миграции красителя, вызывающие образование пятен на поверхности изделия, а также окрашивание рук и языка.

Синтетические и натуральные  красители применяются как индивидуально, так и в смесях друг с другом. Смеси красителей используются для получения цветов и оттенков, которые нельзя приготовить с помощью индивидуальных красителей.

Высококонцентрированные натуральные  и все синтетические пищевые красители рекомендуется использовать, предварительно растворив или распределив их в небольшом количестве окрашиваемого продукта или одного из его компонентов. Раствор или дисперсию красителя вводят в продукт, как правило, перед последней операцией перемешивания.

При работе с красителями  нельзя применять посуду из оцинкованного железа и алюминия, так как большая часть красителей склонна реагировать с этими металлами, особенно в кислых растворах, с образованием нерастворимых лаков. Можно использовать эмалированную посуду, посуду из пищевой пластмассы или нержавеющей стали.

Пищевые красители применяют  практически во всех отраслях пищевой  промышленности. Наиболее важными областями  использования являются производство безалкогольных напитков, сахарных кондитерских изделий и отделочных полуфабрикатов. Для окрашивания этой продукции используют почти весь ассортимент имеющихся красителей, в том числе смесевых, добиваясь привлекательного вида, цветового разнообразия и соответствия цвета аромату и вкусу, полученным с помощью ароматизатора, сахара и пищевой кислоты. Красители уже более узкого ассортимента с той же целью используют в производстве йогуртов, творожков, других молочных десертов, мороженого. С помощью красителей восстанавливают окраску переработанных фруктов и овошей, виноматериалов, подкрашивают продукты переработки мяса и рыбы, добиваются привлекательного внешнего вида майонезов, маргаринов, спрэдов, сыров, крепких алкогольных напитков и т. д.

Выбор и дозировка красителей для производства конкретного пищевого продукта зависят от желаемого цвета и требуемой интенсивности окраски, а также от физико-химических свойств продукта (особенно кислотности). Следует также принимать во внимание стойкость (табл.2) самого красителя, особенно натурального. Рекомендуемые дозы внесения пищевых красителей в пересчёте на чистый краситель приведены в табл.2. Применительно к конкретной рецептуре эти дозировки могут быть уточнены в соответствии со вкусом и требованиями потребителя.

При производстве пищевого продукта с использованием красителей необходимо учитывать следующее:

•     при увеличении жирности и степени «взбитости» продукта интенсивность окрашивания уменьшается;
•     кислотность среды может оказывать влияние на интенсивность окраски и оттенок цвета (в большей степени это относится к натуральным красителям), см. табл. 3 и 4;
• увеличение дозировки аскорбиновой кислоты снижает интенсивность окрашивания готового продукта;
• видимая интенсивность окрашивания продуктов увеличивается непропорционально концентрации красителя и постепенно выходит на насыщение;
• многие натуральные красители и некоторые синтетические, например индигокармин, в растворах на свету обесцвечиваются. При хранении пищевых продуктов на свету может не только ослабляться их окраска, но и меняться её оттенок из-за разной скорости обесцвечивания компонентов смесевых красителей;
•     термообработка не меняет интенсивность и оттенок цвета продукта, приготовленного с использованием синтетических пищевых красителей;
•     ионы кальция и магния ,содержащиеся в жёсткой воде,могут давать осадки с красителями(лаки),поэтому при приготовлении растворов красителей,а также в производстве напитков во избежание помутнения рекомендуется использовать умягчённую воду;
•    для окрашивания молочных продуктов в красный цвет используется красный свекольный краситель (Е162) или кармины (Е120), которые устойчивы в диапазоне рН от 2 до 7;
•    при окрашивании в зелёный цвет кислых продуктов (с низким значением рН) предпочтительнее использовать медные комплексы хлорофиллов (Е 141), а не сам хлорофилл (Е 140);
•    натуральные красители,а также смесевые красители,их содержащие,не рекомендуется использовать для окрашивания пищевых продуктов длительного срока хранения(год и более) во избежание потери цвета или изменения его оттенка или интенсивности;

Лист  для заключительной рецензии

Список литературы:

Сарафанова Л.А.”Применение пищевых добавок”;

Нечаев А.П. “Пищевая химия”;

Булдаков А.С. “Пищевые добавки”