© Borgis - Postpy Fitoterapii 1/2000, s. 7-16
Lucjan Szponar, Iwona Gielecińska
Substancje dodatkowe i dodatki funkcjonalne a bezpieczeństwo żywności i jej wartość żywieniowa
Additives and functional added substances versus food safety and nutritional value of food
Zakład Higieny Żywności i Żywienia Instytutu Żywności i Żywienia w Warszawie
Summary
Additives and functional added substances are among the factors influencing the health quality and nutritional value of food. They are used in food industry for limiting or preventing adverse changes and losses which could occur in food products during production or storage, and – on the other hand – for maintenance and raising of the nutritional value of products and possibility to obtainment products with low energy value. The use of additives should provide advantages for the consumers, who receive products of higher health quality and in broader assortment, and for the producers though facilitation of production processes and prolongation of storage time. The potential human health risk resulting from the use of these additives in doses accepted by FAO/WHO experts seems to be very low in comparison with dangers which can be connected in nutrition due e.g. to the growth of undesirable micro-organisms and the presence of toxins produced by them.
Pojęcie jakości żywności jest dobrze znane, ale nadal brak jest jednoznacznej definicji. Zgodnie z normą PN-ISO-8402:1996 „Zarządzanie jakością i zapewnienie jakości. Terminologia” „jakość” to „ogół cech i właściwości wyrobu lub usługi, decydujących o zdolności wyrobu lub usługi do zaspokojenia stwierdzonych lub przewidywanych potrzeb” (12). W tym ujęciu jakość rozumiana jest jako zaspokojenie oczekiwanych potrzeb konsumenta, tj. stopień zadowolenia z danego produktu, czyli odpowiednia ilość zalet przy braku wad czy usterek. Przydatność spożywcza dla człowieka musi być oparta na kryteriach higienicznych, uwzględniających również uwarunkowania żywieniowe. Z punktu widzenia tych kryteriów istnieją tylko dwie możliwości różnicowania środków spożywczych – przydatny lub też nieprzydatny do spożycia przez człowieka.
Obok tego typu definicji nominalnych istnieją inne definicje, które charakteryzują pojęcie jakości poprzez wyliczanie jej istotnych cech, np. definicja Szczuckiego: „Jakość artykułów spożywczych jest to stopień zdrowotności, atrakcyjności sensorycznej i dyspozycyjności...” (8).
Właściwa jakość zdrowotna żywności ma podstawowe znaczenie dla zachowania dobrego stanu zdrowia zarówno fizycznego, jak i psychicznego. Obecnie nie ulega już wątpliwości, iż istnieje znaczna grupa chorób związanych z niewłaściwą jakością zdrowotną żywności, wadliwym żywieniem i stosowaniem używek takich jak alkohol czy tytoń. Można oszacować, że istnieje ok. 80 jednostek chorobowych, bądź rodzajów odchyleń w stanie zdrowia, związanych z nieodpowiednią jakością żywności i wadliwym żywieniem, wśród których wymienia się m.in.:
– istotną część chorób układu krążenia,
– część nowotworów,
– niektóre choroby układu trawiennego,
– hiperlipidemie,
– osteoporozę,
– wole endemiczne na tle niedoboru jodu,
– niedokrwistość z niedoboru,
– cukrzycę insulinoniezależną,
– otyłość,
– dnę moczanową,
– niektóre choroby układu ruchowego,
– niedobory wysokości i masy ciała u dzieci i młodzieży,
– zatrucia i zakażenia pokarmowe (16).
Jakość żywności musi być oceniana w różnych aspektach. Warunkują ją: właściwy ilościowo i jakościowo skład chemiczny i wartość odżywcza żywności, niski poziom skażeń mikrobiologicznych i chemicznych oraz zapewnienie dobrej praktyki produkcyjnej na wszystkich etapach wytwarzania i obrotu żywnością. Żywność musi być atrakcyjna pod względem cech organoleptycznych oraz cech użytkowych. Obecnie przeciętny konsument poszukuje żywności o wysokim stopniu przetworzenia, umożliwiającej łatwe i wygodne jej przygotowanie kulinarne.
Przy ocenie żywności należy uwzględnić następujące cechy:
a) zdrowotność:
– bezpieczeństwo zdrowotne;
– biologiczną wartość odżywczą (zawartość i rodzaj białka, pochodzenie tłuszczu oraz kwasów tłuszczowych i ich orientację przestrzenną, zawartość i rodzaj węglowodanów, witamin, składników mineralnych);
– wartość energetyczną;
– wartość dietetyczną (np. żywność dla niemowląt i małych dzieci, dla sportowców, żywność z podwyższoną zawartością białka czy błonnika);
– smakowitość: smak i zapach;
b) dyspozycyjność:
– wygląd zewnętrzny;
– trwałość (również w aspekcie zachowania wartości odżywczej);
– łatwość przygotowania;
– rodzaj opakowania.
Jakość produktu spożywczego otrzymanego przez przetwarzanie surowca, czy jego utrwalanie, zależy od:
– jakości surowca,
– zmian zachodzących podczas produkcji i utrwalania,
– zmian zachodzących w gotowym produkcie od zakończenia procesu technologicznego do momentu spożycia przez konsumenta.
Zmiany zachodzące w żywności mają zróżnicowany charakter i mogą być wywołane przez:
– procesy biologiczne,
– drobnoustroje,
– procesy enzymatyczne,
– reakcje chemiczne,
– szkodniki (17).
Spełniając wymagania dobrej praktyki produkcyjnej i stosownych norm oraz mając na uwadze wszystkie ww. elementy w ich ujęciu jakościowym i ilościowym, można wpływać na właściwą jakość zdrowotną żywności, m.in. poprzez wykorzystanie odpowiednich procesów technologicznych i stosowanie substancji dodatkowych.
Zgodnie z dyrektywą 89/107/EEC z dnia 21 grudnia 1988 r. substancjami dodatkowymi do żywności „food additives” określa się substancje normalnie nie spożywane jako żywność, nie będące typowymi składnikami żywności, posiadające lub nie posiadające wartości odżywczej, których celowe użycie w czasie produkcji, przetwarzania, pakowania, paczkowania, transportu i przechowywania spowoduje m.in. dla poprawy cech organoleptycznych zamierzone lub spodziewane rezultaty w środku spożywczym albo w półproduktach będących jego komponentami. Substancje dodatkowe mogą stać się bezpośrednio lub pośrednio składnikami żywności albo w inny sposób oddziaływać na jej cechy charakterystyczne (3).
Podstawowym kryterium wyboru substancji dodatkowych w przemyśle spożywczym są wynikające z ich dodatku potencjalne korzyści zdrowotne oraz udowodniona zasadność technologiczna ich stosowania. Ich użycie jest akceptowane jedynie wtedy, gdy:
– można wykazać potrzebę technologiczną ich stosowania, a celu tego nie można osiągnąć w żaden inny ekonomicznie i technologicznie uzasadniony sposób;
– proponowane substancje i wielkość ich dodatku w świetle dostępnych danych naukowych nie stwarza zagrożenia dla zdrowia konsumenta, a ich zastosowanie może przynieść jedynie korzyści dla osób spożywających;
– zastosowanie substancji dodatkowej do żywności nie wprowadza w błąd konsumenta co do jakości zdrowotnej środka spożywczego i nie powoduje ukrycia złej jakości surowców użytych do produkcji czy nieprawidłowego procesu produkcyjnego, niehigienicznych warunków produkcji, chęci upodobnienia do produktów innych tzw. lepszych lub bardziej wartościowych.
W przemyśle spożywczym można stosować jedynie te substancje, które spełniają zatwierdzone wymagania dotyczące kryteriów ich czystości. Ich dawkowanie powinno odbywać się w ilości najniższej niezbędnej dla osiągnięcia zamierzonego efektu technologicznego.
Bezpieczeństwo stosowania substancji dodatkowych wyraża się wg obecnego stanu wiedzy poprzez wskaźnik ADI. Dzienne dopuszczalne pobranie (ADI – Acceptable Daily Intake) to ilość miligramów danej substancji w przeliczeniu na kg masy ciała, które człowiek może dziennie pobierać – przez całe swoje życie – bez szkody dla organizmu.
Omawianymi zagadnieniami stosowania substancji dodatkowych do żywności, m.in. toksycznością, zajmuje się Komitet Kodeksu Żywnościowego (Codex Alimentarius) FAO/WHO ds. Substancji Dodatkowych do Żywności i Zanieczyszczeń (CCFA – Codex Committee on Food Additives). Eksperci zaproszeni do prac Komitetu są najczęściej naukowcami, którzy prowadzą kompleksowe badania toksykologiczne substancji dodatkowych i ich ocenę żywieniową. Na podstawie badań przeprowadzonych na zwierzętach oraz badań epidemiologicznych na dużych populacjach ludzi ustalają skutki oddziaływania kumulującego i synergistycznego, jakie mogą występować w organizmie, a także zjawisko ewentualnej nietolerancji organizmu na określoną substancję dodatkową.
W Polsce stosowanie substancji dodatkowych w przemyśle spożywczym zostało określone zarządzeniem Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 31 marca 1993 r. w sprawie wykazu substancji dodatkowych dozwolonych i zanieczyszczeń technicznych w środkach spożywczych i używkach (M.P. Nr 22, poz. 233). Nieujęte w tym zarządzeniu substancje dodatkowe mogą być stosowane po uzyskaniu zezwolenia Głównego Inspektora Sanitarnego w oparciu o opinię Państwowego Zakładu Higieny, a w części przypadków także Instytutu Żywności i Żywienia (13, 19).
W przemyśle spożywczym substancje dodatkowe stosuje się przede wszystkim w celu:
– zapobiegania niekorzystnym zmianom, które mogą zachodzić w produkcie;
– przedłużenia trwałości produktu, a więc ograniczenia lub zapobieżenia niekorzystnym zmianom powodowanym przez drobnoustroje, utlenianiu składników żywności, reakcjom enzymatycznym i nieenzymatycznym oraz zapewnienia tzw. bezpieczeństwa poprzez zahamowanie rozwoju niektórych drobnoustrojów chorobotwórczych;
– zapobiegania niekorzystnym zmianom jakościowym, w tym organoleptycznym;
– podniesienia atrakcyjności konsumenckiej i dyspozycyjności produktów;
– ochrony składników kształtujących wartość odżywczą produktów;
– zwiększenia efektywności produkcji (ograniczenia ubytków, podniesienia wydajności, częściowej substytucji);
– możliwości otrzymania nowych produktów, szczególnie dietetycznych (np. żywność niskoenergetyczna, dietetyczne środki spożywcze dla sportowców i osób obciążonych wzmożonym wysiłkiem fizycznym);
– nadania nowych cech, np. smarowności.
Omówienie wszystkich grup substancji dodatkowych stosowanych w przetwórstwie spożywczym w tym artykule jest niemożliwe. Zostaną więc przedstawione tylko niektóre z nich.
Trwałość produktów żywnościowych należy do podstawowych cech jakościowych produktu. Jej zwiększanie od dawna wiązało się ze stosowaniem różnych dodatków do żywności lub procesów technologicznych, np. wędzenia, zakwaszania, dodawania ziół i przypraw. Do substancji, które mogą przedłużać trwałość produktów żywnościowych należą substancje konserwujące, regulatory kwasowości oraz przeciwutleniacze.
Konserwanty to substancje mające na celu zahamowanie lub zapobieżenie niekorzystnym procesom, głównie mikrobiologicznym i enzymatycznym, które powodują psucie i obniżanie się jakości żywności. Efektem ich stosowania jest przedłużenie trwałości niektórych surowców, półproduktów i wyrobów gotowych oraz zapobieganie niekorzystnym zmianom podczas przechowywania i zagwarantowanie bezpiecznego spożycia niektórych produktów (np. peklowanego mięsa przeznaczonego do produkcji konserw).
Do najważniejszych cech substancji konserwujących należą:
– łatwa rozpuszczalność w wodzie (drobnoustroje rozwijają się w fazie wodnej produktu);
– szerokie spektrum hamowania drobnoustrojów;
– obojętność chemiczna w stosunku do innych składników żywności;
– brak wpływu na cechy organoleptyczne produktu;
– trwałość i odporność na procesy technologiczne, którym poddawany jest produkt;
– nieszkodliwość dla zdrowia człowieka.
Na efektywność działania konserwantów wpływają warunki środowiska, a szczególnie stężenie jonów wodorowych, temperatura, skład chemiczny produktu, dodatek substancji obniżających aktywność wodną (sól kuchenna, cukier) oraz rodzaj obecnych drobnoustrojów. Poszczególne substancje konserwujące wykazują wyraźne różnice w działaniu na różne grupy drobnoustrojów, w związku z tym niezbędne jest dobranie konserwantów zarówno do rodzaju utrwalanej żywności, jak i do występującej w niej mikroflory.
Wśród chemicznych substancji konserwujących wpływających na utrwalanie żywności wyróżnić można dwie grupy:
– typowe konserwanty o działaniu zmniejszającym ryzyko rozwoju niepożądanych drobnoustrojów;
– substancje o innych właściwościach, lecz wykazujące również działanie konserwujące (np. przeciwutleniacze, azotany i azotyny, kwas propionowy i jego sole).
Do typowych konserwantów stosowanych w przemyśle spożywczym należą:
– siarczyny, kwas benzoesowy i jego sole oraz inne substancje, wykazujące działanie bakteriobójcze;
– kwas sorbowy, kwas benzoesowy i jego estry oraz sole sodowe i potasowe tych kwasów, a także inne substancje, które przeciwdziałają rozwojowi grzybów pleśniowych i drożdży.
Przykładowe zastosowanie najczęściej używanych substancji konserwujących przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Substancje konserwujące stosowane w przemyśle spożywczym.
Nazwa substancjiZastosowanie
Kwas sorbowy E 200 oraz jego sole: potasowa E 202, wapniowa E 203przetwory owocowe i warzywne, marmolady, powidła, dżemy, w tym niskosłodzone, galaretki owocowe, sosy pomidorowe, napoje typu cola, twarogi ziarniste, sery dojrzewające, margaryny, sałatki warzywno-mięsne, warzywno-rybne, warzywno-majonezowe; sosy sałatkowe, majonezy, w tym niskotłuszczowe, polewy owocowe, przetwory rybne, polewy tłuszczowe do wyrobów ciastkarskich i cukierniczych, napoje bezalkoholowe, nadzienia wyrobów cukierniczych, wina, napoje winopodobne i winopochodne
Kwas benzoesowy E 210 oraz jego sole: sodowa E 211, potasowa E 212, wapniowa E 213Margaryny, tłuszcze cukiernicze, piekarskie i kuchenne, przetwory: owocowe, pomidorowe i rybne; sosy warzywne, warzywno-owocowe; musztarda, napoje bezalkoholowe, sałatki warzywno-mięsne, warzywno-rybne, warzywno-majonezowe, warzywno-owocowe; sosy sałatkowe, majonezy, w tym niskotłuszczowe, napoje typu cola, zaprawy typu cola
Ester etylowy kwasu p-hydroksybenzoesowego E 214 oraz jego sól sodowa E 215, ester propylowy kwasu p-hydroksybenzoesowego E 216 oraz jego sól sodowa E 217Przetwory owocowe, warzywne; przetwory rybne, margaryny, tłuszcze cukiernicze, piekarskie i kuchenne
Bezwodnik kwasu siarkawego E 220, siarczyn sodu E 221, wodorosiarczyn sodu E 222, pirosiarczyn sodu E 223, pirosiarczyn potasu E 224, wodorosiarczyn potasu E 228 oraz kwas siarkawyPulpy, przeciery owocowe i warzywne, soki owocowe surowe, warzywa suszone, powidła, dżemy, marmolady, soki owocowe słodzone, suszone owoce, koncentraty purée ziemniaczanego, chmiel piwowarski i jego przetwory, przecier i koncentrat pomidorowy, żelatyna spożywcza, skrobie modyfikowane, ocet fermentacyjny, wino i miody pitne, wino gronowe, wino gronowe aromatyzowane, napoje winopodobne i winopochodne, susze ziemniaczane, piwo, chrzan tarty, musztarda, pektyna
Niazyna E 234Sery topione
Dwumetylo-dwuwęglan E 242Napoje bezalkoholowe
Azotyn sodu (wyłącznie w postaci równomiernej mieszaniny z solą kuchenną, w której zawartość NaNO2 wynosi 0,5-0,6%)Peklowane wędliny, wyroby garmażeryjne z mięsa peklowanego, wędzonki, peklowane konserwy mięsne pasteryzowane i sterylizowane
Azotan sodu E 251 oraz azotan potasu E 252Sery dojrzewające i topione, wędliny surowo dojrzewające i suszone
Kwas propionowy E 280 oraz jego sole: sodowa E 281, wapniowa E 282Pieczywo, wyroby ciastkarskie w opakowaniach jednostkowych
Lizozym E 1105Sery dojrzewające
Inną grupą substancji, mogących wpływać na przedłużenie trwałości wyrobów spożywczych są przeciwutleniacze, których celem jest zapobieganie utlenianiu:
– substancji nietłuszczowych tlenem z powietrza, najczęściej przy udziale enzymu surowca (np. ciemnienie przekrojonych owoców i warzyw, brunatnienie mięsa);
– tłuszczów (jełczeniu), które jest główną przyczyną psucia się produktów tłuszczowych (smalec, oleje, masło) oraz żywności o dużym stopniu rozdrobnienia, która zawiera nawet niewielkie ilości tłuszczu (np. mąka) (15).
Procesom tym zapobiegać można poprzez stosowanie dodatku przeciwutleniaczy naturalnych oraz syntetycznych. Do najbardziej znanych przeciw utleniaczy naturalnych zalicza się tokoferole występujące w olejach roślinnych (zapobiegają nie tylko jełczeniu nienasyconych kwasów tłuszczowych, ale również innych związków, np. aromatów) oraz flawonoidy i fenylokwasy, występujące w owocach, liściach i nasionach (wiele z nich stosuje się jako przyprawy, np. rozmaryn, szałwia, oregano, goździki, tymianek, papryka).
Stosowane w przemyśle spożywczym przeciw utleniacze syntetyczne to przede wszystkim butylohydroksyanizol (BHA) i butylohydroksytoluen (BHT), które używa się głównie do utrwalania tłuszczów smażalniczych. W tabeli 2 przedstawiono najczęściej stosowane przeciwutleniacze w przetwórstwie spożywczym.
Tabela 2. Przeciwutleniacze stosowane w przemyśle spożywczym.
Nazwa substancjiZastosowanie
Kwas mlekowy E 270Oleje, tłuszcze cukiernicze, piekarskie, kuchenne
Kwas askorbinowy E 300Wino, piwo, soki owocowe i nektary, przetwory mięsne, kremogeny, mleko w proszku, aromaty, śmietanka w proszku, wyroby cukiernicze, mąka, przetwory owocowe i warzywne, napoje bezalkoholowe
Askorbinian sodu E 301, askorbinian wapnia E 302Przetwory mięsne i rybne, warzywne, owocowe - konserwy, koncentraty obiadowe, koncentraty dodatków do potraw, susze ziemniaczane
Mieszanka tokoferoli E 306, alfa-tokoferol E 307, gama-tokoferol E 308, delta-tokoferol E 309Oleje, margaryny, smalec, tłuszcze cukiernicze, piekarskie i kuchenne; wyroby cukiernicze, cukierki gumki, sosy sałatkowe, majonezy, koncentraty obiadowe, koncentraty dodatków do potraw, zabielacze do napojów, serki topione aromatyzowane, aromaty
Galusan propylu E 310, galusan oktylu E 311, galusan dodecylu E 312Smalec przeznaczony do magazynowania powyżej 1 roku, tłuszcze piekarnicze, piekarskie i kuchenne, koncentraty obiadowe
Kwas izoaskorbinowy E 315 oraz jego sól sodowa E 316Przetwory mięsne i rybne, piwo, napoje bezalkoholowe, zaprawy do napojów bezalkoholowych, wino, koncentraty ziemniaczane
Butylohydroksyanizol (BHA) E 320Smalec przeznaczony do magazynowania powyżej 1 roku, tłuszcze cukiernicze, piekarskie i kuchenne; guma do żucia, nadzienia tłuste do wyrobów cukierniczych, ciastkarskich i ciast, koncentraty obiadowe, aromaty
Butylohydroksytoluen (BHT) E 321Smalec przeznaczony do magazynowania powyżej 1 roku, aromaty
Kwas cytrynowy E 330 oraz jego sole: sodowa E 331, potasowa E 332Margaryny, koncentraty purée ziemniaczanego, oleje, koncentraty ziemniaczane, tłuszcze cukiernicze, piekarskie i kuchenne
Działanie tych przeciwutleniaczy można przedłużyć i wspomagać poprzez stosowanie synergentów, których rola polega na aktywowaniu działania przeciwutleniacza, kompleksowaniu metali ciężkich, które są katalizatorami m.in. procesów utleniania. Do ważniejszych synergentów zalicza się: wersenian wapniowo-sodowy (EDTA), kwasy – salicylowy, cytrynowy, winowy, jabłkowy oraz dwufosforany.
Jednym z elementów składających się na jakość zdrowotną żywności jest jej wartość odżywcza. Określa ona przydatność produktów spożywczych i składających się z nich racji pokarmowych do pokrycia potrzeb organizmu związanych z przemianami metabolicznymi. Wartość odżywcza poszczególnych produktów jest zależna przede wszystkim od rodzaju produktu, a dalej uwarunkowana jest doborem odmian roślin i ras zwierząt, sposobem ich uprawy i hodowli, warunkami klimatycznymi, sposobem produkcji, przetwarzania i przechowywania.
Producenci żywności próbują wpływać na wartość odżywczą swoich wyrobów w celu uatrakcyjnienia produktów i zaspokojenia oczekiwań konsumenta. Wartość odżywczą produktów można modyfikować w dwojaki sposób: poprzez zastosowanie substancji dodatkowych oraz wzbogacanie żywności.
Stosowanie substancji dodatkowych oraz dodatków funkcjonalnych umożliwia uzyskanie produktów o nowych cechach, np. o obniżonej wartości energetycznej, o obniżonej zawartości tłuszczu, bez cholesterolu, o obniżonej zawartości cukru. W ten sposób uzyskuje się środki spożywcze o zmienionej wartości odżywczej – produkty sprzyjające prozdrowotnym zmianom sposobu żywienia.
Produkty o obniżonej zawartości energetycznej można otrzymać poprzez obniżenie zawartości tłuszczu przy jednoczesnym zwiększeniu zawartości wody i/lub wyeliminowaniu sacharozy. Cel ten można osiągnąć poprzez:
– usunięcie cukru w całości lub części i zastosowanie w jego miejsce środków słodzących m.in. intensywnych środków słodzących takich jak: aspartam, acesulfam K, sacharyna oraz polioli: sorbitolu, mannitolu, ksylitolu, laktitolu. Ich zadaniem jest także zastępowanie teksturotwórczych efektów sacharozy przez nadawanie wrażenia pełności cech smakowych, gładkości, gęstości, lepkości oraz wilgoci w produkcie;
– usunięcie tłuszczu w całości lub części i zastosowanie emulgatorów oraz stabilizatorów, które nadają cechy tekstury zbliżone do tłuszczu oraz wiążą i utrzymują w produkcie dodaną wodę. Tabela 3 przedstawia wykaz substancji dodatkowych oraz dodatków funkcjonalnych stosowanych w przemyśle spożywczym w celu zachowania cech technologicznych tłuszczu w produktach pozbawionych tego składnika.
Tabela 3. Substancje dodatkowe oraz dodatki funkcjonalne stosowane w przemyśle spożywczym w celu zastąpienia tłuszczu.
emulgatory:
– mono- i diglicerydy kwasów tłuszczowych
– lecytyna
hydrokoloidy:
– alginiany
– agar
– karagen
– pektyny
– żelatyna
– guma guar
– guma ksantanowa
– mączka chleba świętojańskiego
skrobie modyfikowane:
– skrobia utleniona
– fosforan jednoskrobiowy
– fosforan dwuskrobiowy
– fosforowany fosforan dwuskrobiowy
– acetylowany fosforan dwuskrobiowy
– skrobia acetylowana
– acetylowany adypinian dwuskrobiowy
– hydroksypropyloskrobia
– hydroksypropylofosforan dwuskrobiowy
– sól sodowa oktynylobursztynianu skrobiowego
– skrobia utleniona acetylowana
preparaty białek roślinnych i zwierzęcych:
– izolaty i koncentraty białek sojowych
– preparaty białek kolagenowych
– preparaty białka grochu
– preparaty plazmy krwi
preparaty błonnikowe:
– błonnik ze słomy pszennej
– błonnik z jabłek
– błonnik ze skórek pomarańczy
– błonnik ziemniaczany
– błonnik z soi
Jedną z grup dodatków funkcjonalnych stosowanych m.in. w celu wyeliminowania części tłuszczu z produktów są preparaty białkowe, otrzymywane z soi, grochu, pszenicy czy surowców pochodzenia zwierzęcego, takich jak kolagen i plazma krwi. Najchętniej stosowane w przemyśle spożywczym są izolaty i koncentraty sojowe.
Wg Kodeksu Żywnościowego białkowe produkty sojowe to produkty spożywcze wytworzone przez redukcję lub usuwanie z surowców roślinnych określonych głównych składników niebiałkowych (wody, tłuszczu, skrobi i innych węglowodanów) w taki sposób, aby zawartość białka (N x 6,25) w przeliczeniu na suchą masę bez uwzględnienia zawartości dodanych witamin, składników mineralnych, aminokwasów i substancji dodatkowych stanowiła przynajmniej 50% (6).
Preparaty białek sojowych można podzielić na trzy grupy, w zależności od stopnia oczyszczenia białka:
– mąki białek sojowych o zawartości białka 50-65%;
– koncentraty białek sojowych o zawartości białka 65-90%;
– izolaty białek sojowych o zawartości białka 90% i więcej (6).
Wartość odżywcza białka preparatów sojowych jest dość wysoka w porównaniu z innymi białkami roślinnymi, ale niższa w porównaniu z wartością odżywczą białka mięsa. Aminokwasami ograniczającymi wartość odżywczą białka preparatów sojowych jest suma metioniny i cystyny.
Ponadto w preparatach sojowych należy zwracać uwagę na obecność substancji antyodżywczych, w tym przede wszystkim inhibitorów trypsyny, fitynianów (sole kwasu inozytosześciofosforowego), które jeśli nie zostały usunięte w procesie technologicznym mogą wpływać na obniżenie wykorzystania białka przez organizm. Dodatek preparatów sojowych może mieć również wpływ na przyswajalność składników mineralnych, w tym żelaza i cynku (5, 9, 14).
Wiele badań klinicznych prowadzonych zarówno u ludzi, jak i na zwierzętach wykazało, że soja oraz preparaty białek sojowych odgrywają korzystną rolę m.in. w chorobach układu krążenia, alergiach, chorobach nerek, nietolerancji laktozy. Obecne badania wskazują również na pozytywne oddziaływanie tych białek w kierunku zmniejszania ryzyka powstawania chorób nowotworowych i osteoporozy.
Wiele badań prowadzonych u ludzi z hipercholesterolemią i normalnym poziomem cholesterolu wykazało wyraźne obniżenie cholesterolu we krwi przy zamianie w diecie białka zwierzęcego białkiem sojowym. W niektórych badaniach zaobserwowano, że do obniżenia poziomu cholesterolu we krwi przyczyniać może się również obecność w soi izoflawonoidów, lecytyny, saponin oraz fitosteroli.
Korzystne oddziaływanie soi i białek sojowych, podobnie jak i innych białek pochodzenia roślinnego, na gospodarkę kostną wiąże się z ich wpływem na mniejsze wydalanie wapnia z moczem w porównaniu do białek mięsnych. Przypuszcza się, że zjawisko to związane jest z niską zawartością w soi aminokwasów siarkowych, a co za tym idzie z niższym wydalaniem wapnia w postaci siarczanów. Ponadto, jak wskazują aktualne badania, niektóre izoflawonoidy, np. genisteina, występujące w soi mają również podobne działanie i mogą wpływać na zachowanie właściwej masy kości.
Znaczenie białek sojowych w zapobieganiu powstawania niektórych typów nowotworów może być związane z niską zawartością tłuszczu. Ponadto niektóre badania wskazują, że jednym z czynników antykarcinogennych mogą być izoflawonoidy, głównie genisteina i diadzeina. Przypuszcza się, że mogą one mieć wpływ na hamowanie powstawania i wzrostu komórek rakowych.
Celem stosowania preparatów białkowych w przemyśle spożywczym jako dodatków jest m.in.:
– wzbogacanie produktów w białko, a przez to poprawienie wartości odżywczej produktów, np. chleba i żywności specjalnego żywieniowego przeznaczenia;
– zapewnienie stałej i powtarzalnej jakości pomimo zróżnicowania jakości surowców;
– zmniejszenie strat technologicznych – zwiększenie uzysku produktu, np. obniżenie ubytków termicznych wyrobów mięsnych;
– modelowanie składu i jakości produktów, np. obniżenie wartości energetycznej, zawartości tłuszczu i cholesterolu;
– obniżenie kosztu wsadu surowcowego, np. częściowe zastąpienie mięsa;
– otrzymywanie dietetycznych środków spożywczych, np. dietetyczne środki spożywcze dla niemowląt, żywność bezmleczna, preparaty odchudzające.
Inną grupą substancji dodatkowych stosowanych w przemyśle spożywczym są preparaty błonnikowe oraz substancje dodatkowe o charakterze błonnika pokarmowego, które spełniają jego funkcje fizjologiczne, a do których należą hydrokoloidy polisacharydowe. Efekt działania tych substancji polega na zdolności wiązania wody, zwiększaniu lepkości i ewentualnie żelowaniu. Podział hydrokoloidów w zależności od pochodzenia przedstawia rycina 1.
Ryc. 1. Podział hydrokoloidów w zależności od pochodzenia.
Ze względu na swoje właściwości fizyko-chemiczne, hydrokoloidy znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym, m.in. w przemyśle cukierniczym, mleczarskim, piekarniczym, owocowo-warzywnym i mięsnym. Stosuje się je przede wszystkim w celu:
– zwiększenia lepkości i nadania odpowiedniej tekstury, np. sosom warzywnym, pieczywu, koncentratom zup;
– wywoływania odczucia pełności w warunkach stosowania napojów niskoenergetycznych z dodatkiem intensywnych środków słodzących;
– tworzenia odczucia sytości, zwolnienia tempa i przedłużenia czasu resorbcji składników pokarmowych w dietetycznych środkach spożywczych, w tym dla osób odchudzających się;
– zapobiegania retrogradacji skrobi, np. w sosach, wyrobach garmażeryjnych;
– stabilizacji zawiesin, emulsji i pian, np. sosów sałatkowych, napojów owocowych i warzywnych, wyrobów garmażeryjnych i cukierniczych;
– wiązania wody oraz zmniejszenia synerezy żeli, np. w przetworach mięsnych, nadzieniach do ciast;
– zapobiegania krystalizacji, np. w mrożonkach, lodach, syropach;
– przedłużenia utrzymywania gazów w napojach gazowanych (15).
Jednym z naturalnych hydrokoloidów często stosowanym w przemyśle spożywczym są karageny – polisacharydy otrzymywane na drodze ekstrakcji z czerwonych glonów morskich oraz alg bałtyckich. Są one mieszaniną trzech frakcji, które różnią się właściwościami w zależności od stopnia zestryfikowania i pozycji grup sulfonowych. Działają one synergistycznie z mączką chleba świętojańskiego, zwiększając siłę żelowania oraz zmieniając strukturę żelu. Wykazują również specyficzne właściwości w powiązaniu z białkami, m.in. kolagenem. Karageny o ciężarze cząsteczkowym nie mniejszym niż 100 000 znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym, głównie mięsnym (jako substancja ułatwiająca obniżenie zawartości tłuszczu i cholesterolu) i mleczarskim (jako substancja żelująca i zagęszczająca) (4, 10, 19).
Obecnie coraz częściej w przemyśle spożywczym wykorzystywane są także preparaty błonnikowe, zarówno frakcje rozpuszczalne w wodzie, jak i nierozpuszczalne. Błonnik pokarmowy to część żywności pochodzenia roślinnego, która jest oporna na hydrolizę przez enzymy trawienne w przewodzie pokarmowym człowieka. Jego składnikami są: celuloza, polisacharydy niecelulozowe (hemicelulozy i substancje pektynowe), lignina oraz gumy i śluzy (1). Błonnik pokarmowy dodawany do produktów spożywczych często korzystnie wpływa na ich cechy technologiczne, poprawiając teksturę i konsystencję, ułatwiając tworzenie emulsji, a także wiązanie wody, przez co zapobiega zbyt szybkiemu wysychaniu. Zapobiega on także zbrylaniu i zlepianiu oraz hamuje proces synerezy (7). Jest on również bardzo często dodawany do dietetycznych środków spożywczych, np. dla osób odchudzających się. Zakres jego stosowania do produktów ogólnego spożycia przedstawia tabela 4.
Tabela 4. Stosowanie preparatów błonnikowych w produkcji środków ogólnego spożycia.
PreparatZastosowanieDawkowanie
preparaty błonnikowe uzyskane
z ziaren soi o zawartości włókna
- 64-78%
- min. 73%
- min. 75%
- składnik nowoopracowanych środków spożywczych niemięsnych
- przemysł piekarski
- makaron
w ilościach uzasadnionych względami technologicznymi
preparaty błonnikowe uzyskane ze:

- słomy pszennej
(zawartość błonnika pokarmowego 97%)

- jabłek
(zawartość błonnika pokarmowego 60%)

- pomarańczy
(zawartość błonnika pokarmowego 60%)
- wyroby garmażeryjne niemięsnedo 1% suchego preparatu
w stosunku do masy wyrobu gotowego
- pieczywo, w tym chrupkiedo 2% w przeliczeniu na mąkę
- polepszacze piekarskiedo 10% suchego preparatu
w stosunku do masy wyrobu gotowego
- wyroby cukierniczedo 2% w przeliczeniu na mąkę
- guma do żuciado 2% suchego preparatu
w stosunku do masy wyrobu
- koncentraty spożywcze w proszkudo 30 g/kg
preparat błonnikowy uzyskany
ze słomy pszennej (zawartość błonnika pokarmowego 97%)
- wyroby mięsne
- wyroby drobiowe (z wyjątkiem wędlin)
do 2% w stosunku do masy
gotowego wyrobu
Do najważniejszych efektów dietetycznych uzykiwanych przez działanie hydrokoloidów oraz preparatów błonnikowych należą:
– ułatwienie kontroli masy ciała poprzez wywołanie wrażenia sytości pożywienia, w sytuacji zastąpienia tłuszczu i skrobi w recepturach środków spożywczych (hydrokoloidy: guma guar, pektyny, mikrokrystaliczna celuloza);
– ułatwienie regulowania poziomu glukozy, a pośrednio i insuliny we krwi na drodze spowolnienia absorpcji glukozy (hydrokoloidy: guma arabska, guma guar);
– obniżenie poziomu cholesterolu ogółem i ewentualnie cholesterolu frakcji LDL w stanach hipercholesterolemii. Mechanizm działania polisacharydów w tym przypadku nie jest wyjaśniony. Może wynikać, jak niektórzy sądzą, z wiązania części tłuszczu w płynie jelitowym o wysokiej lepkości, wiązania soli żółciowych i wydalania ich z kałem (hydrokoloidy: guma guar, guma carob, guma arabska, pektyny, karboksymetyloceluloza, guma karaya);
– regulacja transportu jelitowego i przeciwdziałanie zaparciom – polisacharydy ulegające do pewnego stopnia fermentacji w jelicie grubym (hydrokoloidy: karbosymetyloceluloza, guma karaya);
– przeciwdziałanie przemieszczania się silnie kwaśnej treści żołądkowej do wpustu – ujścia przełyku do żołądka (hydrokoloidy: alginiany);
– w dietach bezglutenowych – zastąpienie właściwości strukturotwórczych glutenu w ciastach chlebowych i cukierniczych (hydrokoloidy: karboksymetyloceluloza, guma guar, guma carob).
Politykę zapobiegania występowaniu wielu chorób na tle wadliwego żywienia można również realizować poprzez wzbogacanie żywności przeznaczonej do powszechnego spożycia.
Zgodnie z definicją Codex Alimentarius (1994) „wzbogacanie polega na dodatku jednego bądź kilku składników odżywczych do środków spożywczych, bez względu na to czy normalnie występują w tym środku, czy nie, w celu zapobiegania i korygowania występujących niedoborów jednego lub więcej składników odżywczych w całych populacjach lub określonych grupach ludności” (2).
Można wyróżnić następujące formy wzbogacania żywności:
– rekonstytucja – dodatek składników odżywczych jako substancji uzupełniających do typowych produktów spożywczych do wysokości ich poziomu w surowcu wyjściowym, które zostały utracone podczas transportu, przetwarzania i przechowywania;
– wzbogacanie – dodatek składników odżywczych do środków spożywczych powyżej poziomu normalnie występującego w tych produktach;
– suplementacja – dodatek składników odżywczych do produktów, w których składniki te normalnie nie występują lub występują w niewielkich ilościach. Może być stosowana w przypadku udowodnionych niedoborów w skali populacyjnej danego składnika (2, 11).
Prowadzone w ostatnich latach w wielu krajach badania żywieniowe wykazały, że wzrost uprze mysłowienia i dobrobytu populacji przyczynił się w części przypadków do obniżenia spożycia niektórych składników odżywczych poniżej zalecanych norm żywienia, m.in. wielu witamin i składników mineralnych. Te niekorzystne zmiany wynikają m.in. ze wzrostu na rynku produktów bardziej przetworzonych, np. rafinowane oleje, przetwory zbożowe uzyskiwane z jasnych mąk, itp., które często charakteryzują się niższą zawartością składników odżywczych aniżeli w surowcach wyjściowych. Jedną z dróg, która może przyczynić się do uzupełnienia niedoborów witamin i składników mineralnych jest wzbogacanie w te składniki żywności poprzez:
– wyrównanie strat tych substancji podczas procesu przetwórczego, np. dodatek soli wapnia do mąki, dodatek witamin z grupy B do płatków zbożowych;
– dodawanie do produktów alternatywnych składników występujących w zastępowanej żywności, np. dodatek witamin A i D do margaryny;
– wzbogacanie produktu w składnik, który występuje w racji pokarmowej w małych ilościach, np. dodatek jodu do soli kuchennej;
– produkcję żywności specjalnego żywieniowego przeznaczenia, np. suplementy witaminowo-mineralne (11).
W tabeli 5 przedstawiono wykaz składników odżywczych dozwolonych do stosowania w środkach spożywczych ogólnego spożycia.
Tabela 5. Wykaz składników odżywczych dozwolonych do stosowania w środkach spożywczych.
Składnik odżywczyZastosowanie
Witamina A- Masło o obniżonej zawartości tłuszczu
- Mieszaniny masła z olejem
- Margaryny roślinne jadalne
- Mleko spożywcze o obniżonej zawartości tłuszczu*
- Przetwory mleczne fermentowane o obniżonej zawartości tłuszczu*
- Mleko odtłuszczone w proszku
Witamina D3- Masło o obniżonej zawartości tłuszczu
- Mieszaniny masła z olejem
- Margaryny
- Mleko spożywcze o obniżonej zawartości tłuszczu*
- Przetwory mleczne fermentowane o obniżonej zawartości tłuszczu*
Witamina E- Oleje roślinne jadalne
- Margaryny
- Zbożowe produkty śniadaniowe
- Soki owocowe, warzywne, owocowo-warzywne i nektary
- Napoje z dodatkiem soków owocowych
Witamina C- Soki owocowe, warzywne, owocowo-warzywne i nektary
- Napoje z dodatkiem soków owocowych
- Koncentraty napojów w proszku z udziałem suszu owocowego
- Koncentraty deserów z udziałem suszu owocowego
- Zaprawy do napojów z udziałem soku owocowego
- Zbożowe produkty śniadaniowe
Tiamina (witamina B1)
Ryboflawina (witamina B2)
Niacyna (witamina PP)
Witamina B12
Kwas foliowy
Witamina B6
- Mąka i inne przetwory zbożowe
- Zbożowe produkty śniadaniowe
- Soki owocowe, warzywne, owocowo-warzywne i nektary
- Napoje z dodatkiem soków owocowych
Pantotenian wapnia- Zbożowe produkty śniadaniowe
- Soki owocowe, warzywne, owocowo-warzywne i nektary
- Napoje z dodatkiem soków owocowych
Biotyna
Prowitamina A (β-karoten)
- Soki owocowe, warzywne, owocowo-warzywne i nektary
- Napoje z dodatkiem soków owocowych
Węglan wapnia- Mąka i inne przetwory zbożowe
- Wyroby ciastkarskie
- Soki owocowe, warzywne, owocowo-warzywne i nektary
Mleczan wapnia
Siarczan wapnia
- Soki owocowe, warzywne, owocowo-warzywne i nektary
* mleko o obniżonej zawartości tłuszczu oznacza mleko o zawartości 1,5% tłuszczu i poniżej.

Podsumowując, należy podkreślić, iż stosowanie w przemyśle spożywczym substancji dodatkowych przynosi korzyści zarówno producentom żywności poprzez ułatwianie procesów produkcji i przechowywania, jak również konsumentom, którzy otrzymują produkt o lepszej jakości zdrowotnej i higienicznej, często wyższej wartości odżywczej. Ich stosowanie sprzyja poszerzeniu asortymentu środków spożywczych, które mogą przyczynić się do urozmaicenia pożywienia i zmniejszania ryzyka powstawania chorób dietozależnych.
Z drugiej strony biorąc pod uwagę niską zawartość substancji dodatkowych w żywności, a tym samym niewielkie spożycie, zagrożenie dla zdrowia ludzkiego wynikające ze stosowania substancji dodatkowych wydaje się być minimalne w porównaniu ze szkodliwością, np. toksyn wytwarzanych przez mikroorganizmy mogące rozwijać się w żywności, która nie zawiera substancji dodatkowych o działaniu konserwującym.
Reasumując – współczesny stan wiedzy wskazuje, iż stosowanie substancji dodatkowych i dodatków do żywności w ilościach zgodnych z zaleceniami Kodeksu Żywnościowego i dobrej praktyki produkcyjnej przynosi znacznie więcej korzyści aniżeli ewentualnych zagrożeń dla stanu zdrowia człowieka.
Piśmiennictwo
1. Bartnikowska E.: Wpływ włókna pokarmowego na gospodarkę lipidową u zwierząt doświadczalnych i ludzi. Acta Academiae Agriculturae Ac Technicae Olstenensis. Technologia Alimentorum, 1993, (455), 25, supl. A. 2. Codex Alimentarius, Foods for special dietary uses (including foods for infants and children). 1994, 4, s. 8. 3. Dyrektywa 89/107/EEC z dnia 21 grudnia 1988 roku o ujednoliceniu przepisów prawa Państw Członkowskich w zakresie substancji dodatkowych do żywności, dopuszczonych do stosowania w środkach spożywczych przeznaczonych do spożycia dla ludzi. 4. Gielecińska I.: Stosowanie karagenów w przemyśle mięsnym i drobiowym. Żywn. Żyw. Zdr., 1997, 4, s. 325. 5. Kłys W.: Izolaty i koncentraty sojowe jako białka funkcjonalne. Warszawa, Biuletyn Informacyjny IŻŻ, 1993, 2, s. 4. 6. Kodeks Żywnościowy: Zboża, rośliny strączkowe i produkty z nich pochodzące oraz białka roślinne. Tom 7. Część II. Białka roślinne. Żywn. Żyw. Zdr., 1997, 1, s. 5. 7. Kolanowski W.: Zastosowanie błonnika pokarmowego w produkcji żywności. Żywn. Żyw. Zdr., 1998, 4, s. 412. 8. Kołożyn-Krajewska D.: Gwarantowana jakość mikrobiologiczna żywności a metody predyktywne. Żywność, Technologia, Jakość, Kraków, 1995, 2 (3), s. 53. 9. Kunachowicz H., Kłys W.: Aspekty żywieniowe stosowania preparatów białkowych w przetwórstwie mięsnym. Gosp. Mięs., 1995, 5, s. 17. 10. Michalski M.M.: Karageny w przemyśle mięsnym. Gosp. Mięs., 1998, 9, s. 62. 11. Nadolna I., Kunachowicz H., Rutkowska U.: Wzbogacanie żywności – aktualne propozycje krajowe. Żywn., Żyw. Zdr., 1997, 1, s. 31. 12. PN-ISO-8402:1996 Zarządzanie jakością i zapewnienie jakości. Terminologia. 13. Rozporządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 17 grudnia 1973 r. w sprawie zezwoleń na produkcję, wprowadzanie do obrotu i na przywożenie z zagranicy niektórych środków spożywczych (Dz. U. Nr 51, poz. 293 z późn. zm.). 14. Rutkowska U., Gielecińska I.: Stosowanie białek sojowych do produktów spożywczych ze szczególnym uwzględnieniem aspektów prawnych w obrębie Unii Europejskiej. Żywn., Żyw. Zdr., 1996, 3, s. 49. 15. Rutkowski A., Gwiazda S., Dąbrowski K.: Substancje dodatkowe i składniki funkcjonalne żywności. Agro Food Technology, Katowice, 1997. 16. Szponar L.: Jakość zdrowotna żywności i racjonalne żywienie w zapobieganiu chorobom na tle wadliwego żywienia. Żyw. Człow. Metab., 1994, 1, s. 3. 17. Traczyk I., Okolska G.: Co to jest jakość zdrowotna żywności. Żywn. Żyw. Zdr., 1996, 3, s. 30. 18. Ustawa z dnia 25 listopada 1970 r. o warunkach zdrowotnych żywności i żywienia (Dz.U. Nr 29, poz. 245 z późn. zm.). 19. Zarządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 31 marca 1993 r. w sprawie wykazu substancji dodatkowych dozwolonych i zanieczyszczeń technicznych w środkach spożywczych i używkach (M.P. Nr 22, poz. 233).
Postpy Fitoterapii 1/2000
Strona internetowa czasopisma Postpy Fitoterapii