Глава 10. Нитриты

1. Синонимы

2. Историческая справка

    В консервировании пищевых продуктов много веков использовалась селитра |1|, но только в 1899 году стало известно, что действующим агентом служит не она сама, а нитрит, образующийся из неё микробиологическим путём |2|. Так как превращение нитратов в нитриты происходит обычно неконтролируемо, то теперь всё чаще предпочитают использовать сами нитриты. Сначала их применяли в чистом виде, но в настоящее время в большинстве стран - только в смеси с поваренной солью, часто в соотношениях, устанавливаемых законодательно. Вследствие токсичности нитрита и образующихся из него нитрозаминов его применение в консервировании пищевых продуктов подвергается критике |3|.

3. Товарные формы

    Для пищевых продуктов применяется лишь нитрит натрия. Во многих странах для безопасности и упрощения дозировки он поставляется в смеси с поваренной солью (так называемая нитритная соль). Сохранность и точность состава таких смесей в целом хорошие |4|.

4. Свойства

    Нитрит натрия NaNО₂ представляет собой бесцветные или слегка желтоватые гигроскопичные кристаллы, плавящиеся при температуре 306 ºС⁴⁸. Он очень легко растворяется в воде и плохо в спирте |5|.

5. Аналитические сведения

    Для качественного и количественного определения нитритов водный экстракт исследуемого продукта питания обрабатывают сульфаниловой кислотой; с последней содержащиеся в экстракте нитриты образуют диазосоединение, которое сочетается с α- нафтиламином в розовый азокраситель, определяемый колориметрически |6|. Для количественного определения можно применять также реакцию с м-фенилендиамином [6|. Количественно нитриты определяют и с помощью ионной хроматографии |7-9|. Содержание нитрита в нитритной соли можно определить цериметрически или спектрофотометрически |10|. Основой методики, принятой в качестве стандарта в Германии, служит перманганатометрия. Другой стандартизованный способ обнаружения нитритов в пищевых продуктах опубликован Американской ассоциацией химиков-аналитиков |11|.

6. Получение

    Нитрит натрия кристаллизуется вместе с нитратом из раствора, приготовленного пропусканием нитрозного газа (получаемого окислением аммиака) через раствор едкого натра. Нитрит растворим хуже нитрата и может быть выделен при охлаждении раствора.

7. Токсиколого-гигиеническая оценка

    Острая токсичность. Для грызунов LD₅₀ нитритов составляет 100-200 мг на 1 кг массы тела |12-14|. Для человека нитриты более токсичны. Летальная доза при пероральном введении составляет 32 мг на 1 кг массы тела, т.е. около 2 г на человека |14|, а по другим данным – 4-6 г |15|. Сравнительно высокая токсичность нитритов может привести к отравлениям в тех случаях, когда нитриты (в чистом виде или в смеси с нитратами) при переработке мяса применяли неправильно. В настоящее время нитрит натрия используют в основном в смеси с поваренной солью.

    Субхроническая токсичность. При использовании раствора нитрита натрия (концентрация

1,4 г/л, в течение 200 дней) вместо питьевой воды у подопытных животных были обнаружены повышенное содержание в крови метгемоглобина и изменения в печени, селезёнке, почках и миокарде |13|. Аналогичный эффект наблюдается и при использовании нитрита калия. По результатам исследований, в которых крысам взамен питьевой воды в течение 13 недель давали раствор нитрита натрия с концентрациями до 3 г/л, было установлено, что вредный эффект отсутствует при концентрациях не более 0,1 г/л. Это составляет менее 10 мг на 1 кг массы тела в день|16|.

    Нитриты оказывают мутагенное действие на микроорганизмы и клетки млекопитающих in vitro |3|. При испытании на мутагенность in vitro часть тестов дала положительный результат, а часть - отрицательный |17|.

    Хроническая токсичность. Скармливание трём поколениям крыс по 100 мг нитритов на 1 кг массы тела приводит к снижению концентрации гемоглобина в крови и уменьшению продолжительности жизни (статистически недостоверному). Способность к продолжению рода у крыс при этой дозе нитритов не ухудшается |18|. Добавление в питьевую воду морским свинкам от 5 до 10 г нитритов/ на 1 л (что соответствует 120-290 мг на 1 кг массы тела)) в течение 4 месяцев не приводит к макроскопическим изменениям (кроме состава крови); однако наблюдается значительное снижение репродуктивной способности |19|. В работе |18| установлено, что нитриты не тератогенны.

    При длительном использовании корма, содержащего 40% мяса с 0,02-0,5% нитритов, канцерогенные эффекты обнаружены не были |20|. Скармливание крысам в течение 115 недель корма с добавкой до 0,5% нитрита натрия показало, что он не канцерогенен |21|. Однако не исключена возможность образования канцерогенных N-нитрозосоединений из нитритов и аминов. Они могут образовываться как в самих пищевых продуктах (экзогенное нитрозирование), так и в желудке (эндогенное нитрозирование). При микробиологическом восстановлении из нитрата может образовываться дополнительный нитрит. Взаимодействие нитрата со слюной ведёт к увеличению усвоения нитрата и нитрита из пищи. Так как N-нитрозамины - сильные канцерогены, следует ограничивать потребление пиши, содержащей нитриты. Кроме того, рекомендуется приём веществ, замедляющих нитрозирование (например, витаминов С и Е). Для нитритов SCF установлено временное значение ДСП- 0-0,1 мг на 1 кг массы тела (кроме грудных детей до 3 месяцев). JЕСFА установил ДСП 0-0,2 мг на 1 кг массы тела и высказался против любых добавок нитритов в детское питание.

    Биохимическое поведение. Нитриты легко всасываются из желудочно-кишечного тракта. Они снижают тонус гладкой мускулатуры, расширяют сосуды и снижают кровяное давление (эффект, используемый в терапии). В более высоких дозах нитриты образуют метгемоглобин и поэтому ведут к цианозу.

    Эти свойства нитритов никак не проявляются при концентрациях, применяемых в пищевых продуктах.

8. Законодательные аспекты применения в пищевых продуктах

    Нитриты (Е249, Е250) разрешены в некоторых странах для посола рыбопро-дуктов⁴⁹. Почти во всех странах разрешено применение нитритов как вспомогательных веществ при посоле мясопродуктов и в качестве консерванта для них. Из-за токсичности нитритов зачастую разрешается применять их только в смеси с поваренной солью.

9. Действие на микроорганизмы

    Общие принципы действия. Антимикробное действие нитритов основано на высвобождении из них азотистой кислоты, а из неё- оксидов азота. Последние связываются с аминогруппами дегидрогеназ микробных клеток, что приводит к их угнетению |22|. Специфическое действие нитритов заключается в торможении бактериальных ферментов, участвующих в расщеплении глюкозы |23, 24|. В обмене веществ у бактерий есть и другие места, уязвимые для нитритов; их наличием можно объяснить угнетение роста и развития (реакции с цитохромами и с

ферментами, содержащими сульфгидрильные группы) |25, 26|.

    Действие нитритов усиливается с уменьшением значения рН, т.е. с повышением кислотности среды. При рН 6,9 для угнетения бактерий вида Staphylococcus aureus необходима концентрация нитритов 4000 мг/кг, при рН 5,8 - 400 мг/кг, а при рН 5,05 - 80 мг/кг |25|. Добавление пищевых кислот, глюконо -δ-лактона или введение кислотообразующих бактерий (род Lactobacillus) увеличивает эффективность нитритов.

    Как показывают опыты на питательных средах, концентрации нитритов в 80-160 мг/кг (обычно используемые в мясной промышленности) недостаточны для удовлетворительного торможения развития бактерий. Часто эффект достигается только сочетанием нитритов с поваренной солью |27|, а также с понижением (вследствие добавления соли или из-за других факторов) активности воды, достаточно низким значением рН, низким окислительно-восстановительным потенциалом, понижением температуры хранения, тепловой обработкой и снижением бактериальной загрязнённости консервируемого продукта |28-32|.

    Для практического консервирования главным является угнетающее действие нитритов на бактерии рода Clostridium и в связи с этим на образование ботулотоксинов. Действие усиливается примерно в 10 раз, в том числе в отношении спор Clostridium botulinum |33|, если питательную среду с нитритом подвергали тепловой обработке (эффект Периго) |34-37|. В этом случае минимальная эффективная концентрация нитритов составляет 50-200 мг/кг (в зависимости от значения рН) |27, 29, 38, 39|. Причины эффекта Периго до сих пор ясны не полностью. Модельные опыты дают основания полагать, что продукты реакции нитритов с веществами, которые при нагревании могут образовываться в мясе, обладают большим антимикробным действием, чем сами нитриты. В качестве таких веществ рассматриваются нитрозотиолы и продукты взаимодействия нитритов с серосодержащими соединениями и двухвалентным железом (подобные солям Руссена) |40, 41|. Эти соединения очень неустойчивы при нагревании |40, 42|. Возможно, что действие нитрита в мясе, прошедшем тепловую обработку, могут усиливать и другие продукты подобных реакций - S-нитрозоцистеин, комплексы цистеина с двухвалентным железом и оксидами азота |42| или продукты реакции нитрита с сахарами, аминосахарами и другими карбонильными соединениями |43|.

    Спектр действия. Нитриты не влияют на рост и развитие грибов и плесеней. Их действие направлено исключительно против бактерий (см. табл.14).

Таблица 14. Угнетающее действие нитрита на бактерии |25|

10. Области применения

    Добавление нитритов к мясным продуктам, особенно к колбасам и копчено не только способствует образованию требуемой окраски и специфического аромата, но и защищает от окислительной и бактериальной порчи. В рамках этой книги интерес представляет исключительно последний эффект. Добавление нитритов к мясопродуктам замедляет развитие патогенных и токсичных микроорганизмов и тем самым образование энтеротоксинов и других ядов, продуцируемых бактериями, что предупреждает пищевые отравления. Их антимикробное действие проявляется при концентрациях 50-160 мг на 1 кг продукта. Из-за токсичности нитритов концентрацию желательно было бы уменьшить, используя многофункциональные заменители, но таковые до сих пор не известны.

    Из множества продуктов, испытанных в ходе поиска таких заменителей, лучше всего подходят сорбиновая кислота и сорбаты |44, 45|. В производстве копченостей при обычных значениях активности воды и рН эти вещества угнетают патогенные и токсичные микроорганизмы иногда лучше, чем нитриты (см. гл.19). Однако их применение никогда не дает той окраски и того аромата соления, которые возникают при использовании нитритов. По этой причине сорбаты в данной области не смогли стать заменой нитритов.

    Как альтернативу нитриту можно рассматривать так называемый Висконсин-процесс, в котором используют защитную культуру Pediococcus acidilacticus вместе с сахарозой |46|, а также применение безнитритных посолочных смесей на основе динитрозилферрогемохромина или протопорфирина IX |47-49| либо использование пигментов плесневых грибов рода Monascus⁵⁰    |50-52|. Некоторые из этих методов обеспечивают привлекательное окрашивание, но большинство не оказывает антимикробного действия; в отдельных случаях возникают технические проблемы, иногда продукты недостаточно проверены на токсикологическую безопасность.

    Нитриты очень реакционноспособны и поэтому в мясе относительно быстро претерпевают превращения |53, 54|. Частично они окисляются в нитраты, или превращаются в оксиды азота, или связываются с миоглобином или другими белками либо с такими аминокислотами, как триптофан и тирозин |53|; частично они реагируют с сульфгидрильными соединениями. Жиры, углеводы и другие составляющие пищевых продуктов также могут вступать в реакцию с нитритами |55|.

    Для сухого и мокрого посола предпочтительнее использовать нитраты. Нитриты больше применяют в колбасах и других продуктах из измельчённого мяса. При использовании нитратов нитритный посол часто удешевляется благодаря ускорению процесса. Процесс посола можно ускорить шприцеванием рассола в мышечную ткань или введением его через кровеносные сосуды, а также с помощью ультразвука или вакуума.

11. Прочие действия

    Нитриты присоединяются к мышечному красителю миоглобину и образуют с ним устойчивый при кулинарной обработке нитрозомиоглобин, в результате чего мясо приобретает красный цвет. Наряду с этим нитриты вносят важный вклад в создание аромата соления |44| и защищают содержащийся в мясе жир от окислительной порчи. Эти «побочные» эффекты имеют для пищевого производства по меньшей мере такую же ценность, как и консервирующее действие нитрита.

Примечания

⁴⁸ По другим данным, температура плавления нитрита натрия составляет 27ГС (Справочник химика. Л.-М., 1963. Т.2).

⁴⁹ В России нитриты калия (Е249) и натрия (Е250) включены (в качестве консервантов и фиксаторов окраски) в список пищевых добавок, разрешенных к применению при производстве пищевых продуктов.

⁵⁰ Ферментированный рис. - Примеч. переводника,