Глава 15. Сахароза

1. Синонимы

    IUPAC: сахароза.

    Русский: тростниковый сахар, свекловичный сахар, «сахар».

2. Историческая справка

    Сахар (тростниковый) появился в Европе из Юго-Восточной Азии около 700 года нашей эры. Отсюда он позднее попал в Америку. В XVIII веке в Германии была разработана промышленная технология производства сахара из сахарной свёклы. Вначале из-за своей редкости и высокой цены сахар был предметом роскоши и лекарством. Со временем он стал использоваться в больших количествах для подслащивания пищи, а еще позже и для консервирования пищевых продуктов.

3. Товарные формы

    Практическое применение находит только сахароза из сахарного тростника (тростниковый сахар) и сахарной свёклы (свекловичный сахар). Она поступает в продажу в твёрдом виде или в виде растворов (сиропов). По своему значению для консервирования другие сахара сильно уступают сахарозе.

4. Свойства

    Сахароза С₁₂Н₂₂О₁₁ представляет собой бесцветные, сладкие на вкус кристаллы, плавящиеся при температуре 185°С. В спирте сахароза растворима мало. В100г воды при комнатной температуре растворяется приблизительно 204 г сахарозы, что соответствует 67,1 г сахара на 100 г раствора. При 100º С в 100 г воды растворяется 487 г сахарозы.

5. Аналитические сведения

    Для качественного и количественного определения сахарозы в пищевых продуктах существуют ферментативный 111 и поляриметрический методы анализа, тонкослойная, газовая и ионная хроматофафия [2|, химические методы, например метод Луф-Шурла, а также высокоэффективная жидкостная хроматография |3-5|.

6. Получение

    Сахарозу получают главным образом из сахарного тростника (Saccharum officinarum) или сахарной свёклы (Beta vulgaris saccharifera). В обоих растениях сахароза содержится в несвязанном виде. Её извлекают водой из соответствующих частей растений и после очистки раствора выделяют кристаллизацией.

7. Токсиколого-гигиеническая оценка

    Для крыс LD₅₀ сахарозы составляет 30-35 г на 1 кг массы тела; самцы несколько более восприимчивы, чем самки |5|.

    Криогенное действие сахара бесспорно |6|. Степень очистки оказывает решающее влияние на кариогенность отдельных его видов |7|. Основным фактором, влияющим на возникновение кариеса, является не количество сахара, а частота его употребления и время пребывания в полости рта. Для напитков это время значительно меньше, чем для твёрдых пищевых продуктов, например кондитерских изделий.

    Сахар, как всякий высококалорийный пищевой продукт, может приводить к избыточной массе, что, в свою очередь, может способствовать возникновению некоторых форм диабета, хотя сам сахар и не является его причиной |7|. Согласно рекомендациям ВОЗ |7|, нормальным можно считать ежедневный приём сахарозы в количестве, не превышающем 10% дневного поступления энергии.

    Мнения о болезнетворном действии сахара (например, о разрушении витамина В₁) не выдерживают научной критики |8-10|.

8. Законодательные аспекты применения в пищевых продуктах

    Сахар - существенная составляющая многих пищевых продуктов, и его добавление в целях консервирования не имеет никаких законодательных ограничений. Исключение составляют диетические продукты для страдающих диабетом или избыточной массой, а также продукты из фруктов специального качества В России и Германии сахар не считается пищевой добавкой.

9. Действие на микроорганизмы

    Общие принципы действия. Сахароза снижает активность воды и тем самым ухудшает условия для жизнедеятельности микроорганизмов. По этому действию она аналогична поваренной соли (см. 9 гл.6). Так как активность воды даже в насыщенных растворах сахара не опускается ниже 0,85, а некоторые микроорганизмы ещё могут развиваться в таких условиях, надёжно защитить пищевой продукт от микробной порчи одним сахаром невозможно.

    Для консервирования пищевые продукты помещают в концентрированный раствор сахара (сироп) или добавляют к ним кристаллический сахар. Вследствие осмотического удаления части воды из пищевого продукта её активность снижается. Зависимость активности воды от содержания сахарозы в растворе представлена в табл. 17.

Таблица 17. Активность воды в растворах сахарозы |13|

    Большое практическое значение имеет сочетание сахара с другими консервантами и с физическими способами консервации (прежде всего, сгущением, сушкой и нагреванием) |11|. Непосредственное антимикробное действие сахарозы отсутствует. В малых концентрациях она даже является для многих микроорганизмов питательным веществом. Кроме того, сахароза вследствие осмоса повышает термостойкость плесневых грибов 112|.

    Спектр действия. Так как действие сахарозы определяется снижением активности воды, спектр её действия обусловливается требованиями микроорганизмов к этому фактору. Из табл. 10, где представлены пороговые значения активности воды для некоторых важных микроорганизмов, видно, что сильнее всего угнетаются бактерии.

    Среди микроорганизмов, переносящих самые высокие концентрации сахара - можно упомянуть плесневые грибы вида Aspergillus glaucus и так называемые осмотолерантные дрожжи, например вида Zygosaccharomyces rouxii, вида Z. bailii, и различные дрожжи рода Torulopsis. Некоторые из этих дрожжей не только устойчивы к высокому осмотическому давлению, но и сахарофильны ,т.е. они не только переносят высокую концентрацию сахара, но и быстрее развиваются при определенных (весьма высоких) его концентрациях. Так, например, Z. Rouxii и лучше растут в 30%-м растворе сахара, чем без сахара или в 60%-м растворе |14|.

    Сахароза, как и поваренная соль, уменьшает растворимость кислорода в воде. Поэтому в продуктах, содержащих много сахара, аэробные микроорганизмы могут испытывать нехватку кислорода |15|).

    Фруктовые продукты. При консервировании фруктовых продуктов сахаром различают способы, которые состоят только в добавлении сахара, и способы, в которых дополнительно применяется сгущение. Сахар используется в твёрдом виде или в виде сиропа.

    Консервированием со сгущением получают джемы, повидла, конфитюры, варенья. Содержание сахарозы в них составляет 55-65%, а в цитрусовых повидлах и вареньях даже выше.

    В продуктах, консервированных сахаром (например, в джемах и вареньях), активность воды составляет 0,75-0,82. Такие значения не всегда достаточно низки, чтобы полностью подавить рост плесеней и деятельность осмотолерантных дрожжей. В этом случае дополнительно применяют пастеризацию или используют сахарозу вместе с другими консервантами, например сорбиновой кислотой, в виде консервирующего или желирующего сахара (смеси сахарозы с пектинами и сорбиновой кислотой).

    Путём засахаривания без сгущения делают цукаты, а также фрукты, засахаренные и обсыпанные сахаром. Фрукты или их кусочки многократно обрабатывают всё более концентрированными растворами сахара. При этом (так же как при посоле и мариновании) в результате осмоса происходит обмен между концентрированным раствором сахара и клеточным соком фруктов. Готовые продукты содержат сахара больше, чем джемы и варенья, и поэтому могут храниться без дополнительного консервирования или консервантов. То же справедливо и для фруктовых сиропов. Они готовятся путём добавления сахара к фруктовым сокам и содержат его до 68%.

    Выпечка. Сахар к выпечным изделиям добавляют для улучшения вкуса. Одновременно он служит и важным консервантом. Типичный пример - пироги и другие сдобные изделия. Содержание сахара в них колеблется от 20 до 50% (в зависимости от вида продукта), что снижает активность воды до 0,83-0,90⁶⁷. Зачастую этого недостаточно для длительного хранения; поэтому по возможности добавляют и другие консерванты, например сорбиновую кислоту.

    Кондитерские изделия. Среди кондитерских изделий имеются такие, в которых сахароза используется исключительно в качестве компонента, придающего продукту вкус и увеличивающего его массу, и такие, в которых сахароза дополнительно выполняет функции консерванта для других составляющих. Ко второй группе принадлежат, например, марципаны, персипаны, нуга, а также наполнители для шоколада и пралине. Содержание сахарозы в них часто превышает 60%. Вместе с приправами и сухими веществами остальных ингредиентов её обычно достаточно, чтобы исключить микробную порчу. Только в редких случаях приходится сочетать сахарозу с более эффективными консервантами.

11. Прочие действия

    Наряду с консервирующим действием сахароза имеет сладкий вкус, и это во многих случаях является главной причиной применения сахара как составной части пищевых продуктов. Концентрация сахара, заметно влияющая на вкус, существенно ниже требуемой для консервирования. В области низких концентраций (менее 10%) сахароза не проявляет консервирующих свойств, а является питательным веществом для многих микроорганизмов (непосредственно или после расщепления на глюкозу и фруктозу).

Примечания

⁶⁷ Здесь важна концентрация сахара в водной фазе.