Диоксид серы — токсин, консервант, регулятор

Людям всегда что-то не нравится. Те, кому хватает еды, недовольны ее ассортиментом, ценой или качеством. Возмущенные потребители ходят на митинги, требуя убрать из состава продуктов красители и консерванты, в особенности токсичный диоксид серы SO₂, известный как пищевая добавка Е220.

Это один из самых распространенных консервантов. Диоксид серы защищает продукты от окисления и подавляет рост некоторых бактерий и грибков, благодаря чему припасы сохраняют приятный вкус и запах, не темнеют и не гниют. Диоксидом серы обрабатывают молоко и жидкие молочные продукты, мясо и рыбу, соки, вино, фрукты и овощи. Их окуривают газом в специальных камерах или пропускают газ через жидкость (эта процедура называется барботажем). В некоторых случаях для консервации могут использовать раствор сернистой кислоты. К сожалению, диоксид серы в большой концентрации токсичен. Он раздражает дыхательные пути, вызывая першение в горле, насморк и кашель. При тяжелом отравлении возможны рвота, отек легких, удушье. Здоровым людям позволительно ежедневно глотать не более 0,7 мг сульфитов на килограмм веса, однако это усредненная доза. Некоторым и 50 мг/кг нипочем, в то время как астматики и аллергики, люди с повышенной или пониженной кислотностью желудочного сока или поврежденной слизистой оболочкой гораздо чувствительнее к SO₂, и бокал вина с горсткой кураги могут вызвать у них боли в желудке, спазмы бронхов и даже анафилактический шок. По действующим в России нормам в продуктах ежедневного употребления и продуктах, поедаемых без предварительной обработки, содержание диоксида серы не должно превышать 100 мг/кг, а в винах — 300 мг/л. Специалисты уверяют, что здоровым людям беспокоиться не о чем. Если нормы обработки продуктов соблюдены, потребители получат в сотни раз меньше допустимой дозы. К тому же диоксид серы быстро окисляется и выводится из организма.

В продуктах диоксид серы пребывает в двух состояниях: свободном и связанном. Плоды, мясо и рыба содержат жидкость, в которой SO₂ растворяется, образуя сернистую кислоту. При ее диссоциации получается бисульфит-ион НSO₃⁻. Под свободным диоксидом серы подразумевают совокупность молекулярного SO₂ и бисульфит-иона. Чем кислее продукт, чем выше его температура или крепость, тем сильнее равновесие «дикосид серы – бисульфит» сдвинуто в сторону SO₂.

Бисульфит-ион связывается с карбонильными соединениями, то есть соединениями, имеющими карбонильную группу >С=О. Некоторые них стабильны, другие — нет и, по сути, представляют собой резерв свободного SO₂.

Диоксид серы эффективно защищает продукты от ферментативного и химического окисления. Ферментативное окисление происходит в плодах и винном сусле. Когда клетки плода разрушаются, из вакуолей в цитоплазму попадают полифенолы, и там они становятся добычей фермента полифенолоксидазы. Получившиеся в результате хиноны полимеризуются, образуя коричневые пигменты, от которых продукты темнеют. В присутствии SO₂ полифенолы окисляются медленнее, в частности потому, что диоксид серы подавляет активность ферментов.

В вине преобладает химическое окисление. Красному вину умеренное окисление во время выдержки в бутылках даже на пользу: оно смягчает резкий вкус танина, улучшает цвет и аромат. А белому вину выдержка вредит. В результате окисления из спирта и других компонентов вина получается вредный и невкусный ацетальдегид. Спасти напиток помогает бисульфит-ион, который реагирует с пероксидами, подавляя образование активных форм кислорода и химическое окисление вина.

Диоксид серы сдерживает рост микроорганизмов, портящих продукты: бактерий, выделяющих молочную и уксусную кислоты, а также дрожжей, которые синтезируют уксусную кислоту или окисляют спирт. Молекулярный SO₂ путем простой диффузии проникает в клетки микроорганизмов, где мешает работе многих ферментов и коферментов, разрушает нуклеиновые кислоты и витамин В₁ (тиамин).

Обычно дрожжи-сахаромицеты, которые осуществляют спиртовое брожение, более устойчивы к SO₂, чем дрожжи, портящие продукты. Поэтому в винном сусле, обработанном диоксидом серы, вырастают преимущественно «правильные» дрожжи, занятые алкогольной ферментацией.

Каким путем SO₂ провоцирует приступ астмы, пока не вполне ясно. Астма связана с воспалительными реакциями и образованием активных форм кислорода. Активные формы кислорода образуются в лейкоцитах при участии фермента НАДФН-оксидазы. Диоксид серы увеличивает активность фермента, вызывая тем самым окислительный стресс и местное воспаление. С воспалением мог бы справиться противовоспалительный цитокин интерлейкин-10, но, возможно, астматики не синтезируют его в достаточном количестве.

Любой консервант — яд по определению, поскольку он должен уничтожать микроорганизмы. Производители пищевых продуктов прекрасно знают, что Е220 требует осторожного обращения. В последние годы ученые активно ищут замену диоксиду серы. Особенно стараются виноделы. Физические методы консервации, такие как микроволны, высокое давление, импульсное электрическое поле, эффективно уничтожают вредные микроорганизмы, однако эти методы испытывали только в лаборатории, а в промышленных масштабах и на разных сортах вина не проверяли. Химические методы, к сожалению, портят вкус вина. И ничто не спасает продукт от окисления. Найти консервант, сравнимый с диоксидом серы по дешевизне, простоте использования, эффективности и универсальности, пока не удается.

Будем надеяться, что со временем эту проблему решат. А пока будьте бдительны. Бдительность заключается прежде всего в чтении этикеток. Наличие Е220 указывают лишь в том случае, когда содержание консерванта превышает 10 мг/л, так что, если Е220 в составе продукта не указан, это не значит, что его там нет. В вине, например, он присутствует всегда как побочный продукт жизнедеятельности дрожжей: расщепляя и синтезируя серосодержащие аминокислоты и другие органические соединения, они образуют диоксид серы. Способность дрожжей к синтезу SO₂ зависит от штамма. Как правило, концентрация эндогенного диоксида серы в вине не превышает 10 мг/л, но изредка может достигать 100 мг/л. В то же время дрожжи синтезируют органические соединения, связывающие SO₂. Все эти особенности учитывают, когда определяют, сколько консерванта нужно добавить для сохранения вина.

Рыночные сухофрукты вообще не имеют этикетки, а диоксидом серы их обрабатывают, можете не сомневаться. И не всегда концентрация SO₂ в рыночной кураге соответствует допустимым нормам.

Диоксид серы можно частично удалить из продуктов, процесс называется десульфитацией и доступен любой домохозяйке. Основан он на том, что SO₂ растворяется в воде и легко выделяется при небольшом повышении температуры. Все продукты, подозреваемые в содержании Е220, нужно хорошенько мыть и по возможности вымачивать в холодной воде. Сухофрукты водой заливают на 20—30 минут, а потом промывают. Из рыбы и мяса диоксид серы улетучивается после термической обработки. Овощные и фруктовые соки можно предварительно прогреть. Что касается вина, то меньше всего Е220 в красных сухих винах, а больше всего — в сладких алкогольных напитках.

Если кто-то рассчитывает, питаясь продуктами без консервантов, полностью освободить свой организм от SO₂, пусть не надеется, потому что в тканях млекопитающих синтезируется собственный диоксид серы. Он образуется при разложении серосодержащей аминокислоты цистеина. Это ферментативный, то есть регулируемый процесс. Концентрация сульфита в сыворотке крови колеблется от 0 до 10 микромоль/л. В разных тканях его содержание различно: больше всего в желудке и миокарде, меньше в легких, селезенке и печени. Биологические эффекты SO₂ пока исследуют на крысах. По-видимому, он выполняет роль сигнальной молекулы и регулирует работу сердечно-сосудистой системы, в том числе просвет легочных сосудов, обладает противовоспалительным действием и смягчает последствия окислительного стресса. Кто знает, быть может, диоксид серы еще будут использовать как лекарство.