CONSERVANŢI ALIMENTARI

Alimentele, prin compoziţia lor bogată în elemente nutritive sunt expuse degradării în

timp. Deteriorarea alimentelor nu poate fi stopată dar poate fi redusă rata de degradare, prin

controlul compoziţiei alimentului, a condiţiilor de procesare, a modului de ambalare,

depozitare şi manipulare a alimentului. Datorită schimbărilor intervenite pe piaţa

agroalimentară, alimentele sunt rareori consumate imediat după producere, fiind, de cele mai

multe ori, consumate la săptămâni, luni sau chiar ani de la producere.

Cu toate că în ultimele decade au fost puse la punct numeroase procedee tehnologice

prin care se măreşte rezistenţa alimentelor la acţiunea factorilor nocivi (metode fizice noi de

procesare şi conservare şi metode noi de ambalare), acestea sunt, în marea lor majoritate,

procedee scumpe, care nu sunt la dispoziţia tuturor procesatorilor din industria alimentară.

Principalele mecanisme prin care se deteriorează alimentele sunt de natură fizică,

chimică şi microbiană, mecanisme care, de cele mai multe ori, se desfăşoară concomitent.

Rezultatul final al degradării alimentelor este imposibilitatea de valorificare a acestora. Dintre

cele trei mecanisme enumerate, cele de natură microbiană sunt şi cel mai des implicate

deoarece microorganismele sunt ubicvitare, fiind aproape imposibilă excluderea lor din

alimente. În plus, prezenţa unor microorganisme în alimente reprezintă o problemă de

siguranţă alimentară deoarece pot determina toxiinfecţii alimentare la consumatori.

Utilizarea metodelor chimice pentru reducerea fenomenelor de degradare a alimentelor

a fost, este şi va rămâne o alternativă viabilă prin care se reduc pierderile din industria

alimentară.

Conservanţii alimentari sunt compuşi chimici capabili să reducă sau să stopeze

creşterea microorganismelor, prevenind dezvoltarea unor procese nedorite produse de acestea

(alterări, fermentaţii, modificări de gust, textură) şi consecutiv, reducerea valorii nutritive a

alimentelor.

Rolul substanţelor conservante în alimente

Conservanţii alimentari se adaugă în alimente pentru:

• Extinderea perioadei în care alimentul îşi păstrează nemodificate proprietăţile

senzoriale;

• Păstrarea pentru o perioadă mai mare de timp a valorii nutritive a alimentelor;

• Furnizarea către consumator a unor alimente lipsite de pericole de natură

microbiană;

• Conservanţii alimentari nu se utilizează pentru a masca eventualele deficienţe de

procesare, manipulare şi/sau depozitare a alimentelor.

Caracteristici generale ale conservanţilor alimentari:

• Au acţiune antimicrobiană (efect static sau cid) cu spectru cunoscut;

• Principiul activ persistă şi îşi exercită acţiunea în aliment pe parcursul procesării şi

depozitării acestuia;

• În concentraţiile utilizate nu manifestă efecte adverse (toxice, metabolice, etc)

asupra consumatorului;

• Nu induc fenomene de rezistenţă la microorganisme;

Conduita de selectare a unui conservant alimentar

În vedere utilizării unui conservant într-un produs alimentar se ţine cont de

următoarele aspecte:

• Spectrul antimicrobian – spectrul de acţiune al conservantului trebuie să fie stabilit

în urma unor teste de laborator pentru a se determina eficacitatea acestuia

împotriva unor tipuri diverse de microorganisme (forme vegetative sau sporulate

ale bacteriilor Gram pozitive, formele vegetative ale bacteriilor Gram negative,

levuri, miceţi, etc). De asemenea trebuie stabilit modul de acţiune al

conservantului asupra microorganismului.

• Proprietăţile fizico-chimice ale conservantului (polaritatea, punctul de fierbere,

stabilitatea la variaţiile de temperatură şi pH, etc). Proprietăţile fizico.chimice ale

conservantului influenţează activitatea antimicrobiană a acestuia. În funcţie de

polaritatea substanţei conservantul poate fi mai mult sau mai puţin solubil în apă.

Astfel conservanţii hidrofili se dispersează mai uşor în mediul apos dar la nivelul

membranei celulei bacteriene, bogată în lipide au o acţiune. Se poate spune, din

acest punct de vedere, că pentru o eficienţă maximă conservantul trebuie să aibă o

structură amfifilă echilibrată. Rezistenţa conservantului la acţiunea unor factori de

mediu (pH, temperatură, etc) este esenţială în menţinerea funcţionalităţii acestuia

pe parcursul procesării şi depozitării alimentului.

• Caracteristicile alimentului în care se utilizează (compoziţia alimentului,

caracterele fizico-chimice). Interacţiunea dintre conservant şi constituenţii

alimentului (lipide, proteine, carbohidraţi, alţi aditivi alimentari) afectează acţiunea

antimicrobiană a acestuia şi, de asemenea, poate conduce la formarea de compuşi

ce modifică organoleptic alimentul. pH-ul alimentului poate determina reducerea

efectului antimicrobian (puţine substanţe antimicrobiene sunt eficiente în

concentraţii mici la pH de mai mare de 5,5). Prezenţa unor substanţe chelatoare

potenţează de regulă acţiunea antimicrobiană a conservantului prin extinderea

spectrului de acţiune.

• particularităţile de procesare ale alimentului – folosirea unor metode de conservare

fizice (pasteurizarea, sterilizarea, deshidratarea) permit reducerea considerabilă a

concentraţiei conservanţilor alimentari. Noile tehnologii de ambalare în condiţii

aseptice şi în atmosferă controlată asociate cu păstrarea alimentelor la temperaturi

scăzute au un efect similar.

• caracteristicile microbiologice ale alimentului – cunoaşterea caracteristicilor

calitative şi cantitative ale microflorei caracteristice alimentelor permite utilizarea

unui număr restrâns de substanţe conservante cu efect specific. Întrucât majoritatea

conservanţilor alimentari se folosesc în cantităţi reduse, acestea exercită, în

principal, un efect de inhibare a microorganismelor şi nu unul de distrugere a lor,

utilizarea lor nefiind un mijloc de corectare a deficienţelor de igienă.

Clasificarea conservanţilor alimentari

Cel mai important criteriu de clasificare a conservanţilor alimentari ţine cont de

structura chimică a acestora şi de modul de obţinere. După aceste criterii se disting:

• conservanţi organici

• conservanţi anorganici

• conservanţi - substanţe "antibiotice" şi enzime

Conservanţi alimentari organici

Acidul benzoic şi sărurile sale (E 210 – E213)

Prima descriere a proprietăţilor antimicrobiene a aciului benzoic a fost realizată în

1875. Pentru proprietăţile sale antimicrobiene a fost utilizat mai frecvent după anul 1900.

Se găseşte în cantităţi variabile în unele fructe, legume, condimente, produse

fermentate, ceai verde, boabe de cafea, tutun etc., unde îşi exercită efectul antimicrobian şi de

unde se poate extrage.

Are acţiune antimicrobiană în forma nedisociată şi ca urmare intensitatea acţiunii

antibacteriene scade odată cu creşterea pH-ului peste 4,6 rata de disociere creşte spectaculos.

Ca urmare acţiunea microbiană este maximă la pH acid (la pH 3 - 93,5% nedisociat, la pH 7 -

0,14% nedisociat).

Acidul benzoic traversează membrana celulară (este lipofil), determină creşterea

concentraţiei de scăderea pH – lui celular, denaturează proteinele, afectează metabolismul

celular, reduce şi chiar stopează multiplicarea microorganismelor.

Îşi exercită acţiunea antimicrobiană în primul rând asupra levurilor şi într-o proporţie

mai mică asupra miceţilor şi bacteriilor lactice fiind un conservant care se poate utiliza în

produsele obţinute prin fermentaţie bacteriană.

Împiedică sinteza de micotoxine a unor miceţi (Aspergillus, Penicillium, Fusarium).

Lipidele, ionii de Fe şi unii surfactanţi anionici acţionează antagonist reducând eficienţa

acţiunii antimicrobiene. Pentru potenţarea efectului se utilizează combinaţie cu alţi

conservanţi sau metode de conservare.

Se utilizează în alimente cu pH acid şi cu un conţinut redus de apă. Se utilizează în:

băuturi slab alcoolice şi nealcoolice, semiconserve din peşte, icre, salate, legume în oţet şi

saramură, aspicuri, sosuri cu şi fără grăsimi, în cantităţi de până la 2g/kg.

Toxicitatea acidului benzoic şi a benzoaţilor este redusă. Nu se acumulează în

organism. Este descompus la nivelul rinichilor şi ficatului până la acid hipuric (principala

formă de eliminare din organism). Doza zilnică acceptabilă recomandată este de 0 -5 mg/kg

G.C..

Acidul sorbic şi sorbaţii (E 200 – E 203)

Acidul sorbic a fost evidenţiat pentru prima dată în 1859 în Sorbum aucuparia (un

arbust fructifer din zona montană). În 1939 au fost evidenţiate efectele antibacteriene iar din

1940 – 1950 se utilizează în industria alimentară. Din această grupă de conservanţi cel mai

utilizat este sorbatul de potasiu.

În comparaţie cu acidul benzoic şi benzoaţii sunt activi la pH mai mare.

Sunt activi împotriva bacteriilor Gram pozitive şi Gram negative (Acinetobacter,

Aeromonas, Bacillus, Escherichia, Vibrio, Salmonella, etc), levurilor (Candida,

Debaryomyces, Hansenula, Pichia, etc) şi miceţilor (Alternaria, Cladosporium, Botrytis,

Sporotrichum, Geotrichum, etc ).

Concentraţiile mici în care se utilizează în alimente au un efect inhibitor asupra

dezvoltării celulare, multiplicării formelor vegetative şi germinării sporilor.

Mecanismul de acţiune nu este pe deplin cunoscut. Se consideră că acţionează prin

alterarea pH-ului mediului intern microbian, alterarea structurii peretelui celular şi interferarea

activităţii unor enzime cu rol în metabolismul microbian.

Se introduc direct în compoziţia alimentului sau se aplică la exteriorul acestora prin

aspersare sau imersare.

Se folosesc pentru conservarea: unor sortimente de băuturi aromate nealcoolice, fructe

uscate, măsline, brânzeturi, produse din ouă, produse de panificaţie, sosuri, emulsii în cantităţi

variabile de până la 2g/kg sau L. Adăugarea în cantităţi mai mari de 0,2% determină

modificări de gust. În unele materiale folosite pentru acoperire se poate adăuga quantum satis.

Sunt consideraţi ca fiind lipsiţi de toxicitate, acidul sorbic fiind un acid gras

metabolizabil în organismul uman. Doza zilnică acceptabilă este de 25 mg/kg G.C..

Parahidroxibenzoaţii şi sărurile acestora (E 214 – E 219)

Sunt esteri ai acidului para-hidroxibenzoic cu acizi graşi organici. Prima semnalare a

efectului antimicrobian a acestor compuşi datează din 1920, datorită similitudinilor structurale

cu fenolul.

În Europa se folosesc metil, etil şi propil-parabenii, dar în alte ţări se folosesc şi butil-

parabenul şi heptil-parabenul.

Se remarcă prin capacitatea lor de a fi activi în medii cu pH neutru. Au pH-ul optim de

acţiune între 3 şi 8.

Solubilitatea lor în apă este invers proporţională cu lungime lanţului alchil crescând, în

schimb, solubilitatea în uleiuri. De asemenea, acţiunea antimicrobiană creşte odată cu

creşterea lungimii lanţului alchil.

Îşi manifestă acţiunea antimicrobiană în forma nedisociată. Au acţiune antimicrobiană

intensă asupra levurilor şi a miceţilor şi mai puţin asupra bacteriilor (în special cele Gram

pozitive). Acţiunea antimicrobiană este consecinţa inhibării enzimelor implicate în respiraţia

celulară, inhibarea germinării sporilor, blocarea sintezei proteinelor şi a ADN sau ARN-ului

bacterian.

Se utilizează în alimente, în amestecuri, între ei (metil:propil în raport de 3:1) şi cu

acidul sorbic sau acidul benzoic şi sărurile acestora. Se folosesc pentru conservare în:

preparate din carne, snacks-uri, produse de cofetărie, în cantităţi de până la 0,3g/kg.

Pentru tratarea superficială a unor preparate din carne în membrană se poate folosi

quantum satis.

La ora actuală utilizarea parabenilor în industria alimentară este limitată de preţul

mare al acestora.

Au toxicitate redusă (DL50 la şoarece 8 g/kg). Sunt detoxifiaţi în ficat şi în rinichi în

mod similar acidului benzoic. Ca atare au un uşor efect anestezic la nivelul mucoasei bucale şi

pot da unele reacţii cutanate în urma contactului direct cu pielea la concentraţii mari.

Acidul propionic şi propionaţii E 280 – E 283

Acidul propionic apare în mod obişnuit în unele sortimente de brânzeturi ca urmare a

fermentaţiei bacteriene. În industria alimentară (panificaţie) se preferă utilizarea propionatului

de Ca şi de Na pentru că aduc şi un aport mineral (Ca) şi favorizează acţiunea agenţilor de

creştere (Na). Au remanenţă mare în produsele alimentare datorită rezistenţei crescute la

acţiunea factorilor fizico-chimici.

Au efect antibacterian şi antimicotic limitat nu acţionează asupra levurilor şi nu

afectează fenomenele de fermentaţie normale, fiind utilizaţi în principal în industria

brânzeturilor şi a panificaţiei.

Efectul antimicrobian este consecinţa acumulării în celulele bacteriene şi a competiţiei

cu unii aminoacizi necesari creşterii microorganismelor.

Se utilizează în industria panificaţiei până la 2g/kg şi la tratamentul de suprafaţă a

unor sortimente de brânzeturi quantum satis.

Toxicitatea acidului propionic este extrem de redusă, acesta fiind forma obişnuită de

metabolizare în organism a unor acizi graşi. Propionaţii (în special cei de Na) pot produce

reacţii alergice. Nu s-a considerat necesară stabilirea unei doze zilnice acceptabile.

Alţi conservanţi organici: Difenil E 230, Ortofenilfenolul E 231, Ortofenilfenilatul

de Na E 232, Hexametilentetramina E 239, Dicarbonatul de metil E 242, Unii acizi

organici şi sărurile acestora.

Conservanţi anorganici

Dioxidul de sulf şi sulfiţii E 220 – E 228

Din această categorie fac parte: sulfitul de Na, bisulfitul de Na, sulfitul de K,

bisulfitul de K, metabisulfit de Na, metabisulfitul de K, sulfitul de Ca şi bisulfitul de Ca.

Se găsesc ca atare în natură. Au fost folosiţi încă din antichitate pentru acţiunea

dezinfectantă (dioxidul de sulf) şi pentru prevenirea unor deprecieri ale produselor obţinute

prin fermentaţie.

Acţiunea antimicrobiană este consecinţa apariţiei acidului sulfuros în urma reacţiei cu

apa.

Au acţiune antimicrobiană selectivă fiind mai activi împotriva microorganismelor care

produc fermentaţia lactică. Levurile folosite în procesele fermentative sunt selectionate pentru

a rezista la anhidrida sulfuroasă. Au acţiune mai intensă la pH acid şi la temperatură scăzută.

Mecanismul de acţiune antimicrobian se manifestă prin interferarea activităţii

enzimelor microbiene care au în structura lor punţi disulfidice şi a celor implicate în respiraţia

microbiană.

Se utilizează în: carne pentru burger cu un conţinut ridicat de legume şi cereale, peşte

uscat sărat, fructe deshidratate, sucuri din fructe, vinuri, suc de struguri concentrat, fructe

marinate etc, în cantităţi de până la 2g/kg sau L (exprimat ca SO2).

Utilizaţi corect, aditivii din această grupă au o toxicitate redusă, problemele constatate

până în prezent fiind minore. Sulfitul se elimină din organism sub formă de sulfaţi în urma

reducerii de către sulfit oxidază.

Sulfiţii reduc conţinutul de tiamină din alimente (nu se introduc în alimente cu un rol

important în aportul de vitamină B1).

Au fost observate reacţii adverse la persoanele suferinde de astm bronşic în urma

consumului de alimente cu un conţinut ridicat de dioxid de sulf.

Nitriţi şi nitraţi (E 250 – E 252)

Se folosesc pentru conservarea cărnurilor încă din antichitate (sărurile de salpetru). În

1940 a fost demonstrat ştiinţific faptul că nitriţii sunt forma care exercită activitatea

antimicrobiană, nitraţii fiind rezervorul de nitriţi.

Nitriţii inhibă creşterea şi diviziunea microbiană şi mai puţin sporularea. Interferează

acţiunea enzimelor care conţin fier conducând la scăderea masivă a cantităţii de ATP din

celula microbiană. Prezenţa agenţilor chelatanţi, asorbaţi şi polifosfaţi (cu acţiune similară),

potenţează efectul nitriţilor.

Are acţiune antimicrobiană asupra bacteriilor anaerobe şi aerobe: Clostridium

botulinum, Salmonella spp., Enterococcus spp. etc). Efectul antimicrobian pare a fi potenţat

de tratarea termică a produselor în care s-au introdus nitriţi. Efectul este mai evident în cazul

conservelor din carne şi este cunoscut sub denumirea de efect "Perigo”.

Nitriţii se folosesc pentru conservarea produselor din carne în cantităţi de până la 150

mg/Kg iar nitraţii se folosesc în produsele din carne şi brânzeturi maturate cantităţi de până la

300 mg/kg.

Se admite prezenţa în produsele în care se folosesc, după procesare, în cantităţi de

max. 175 mg/kg (nitriţi) şi max. 250 mg/kg (nitraţi).

Nitriţii au o toxicitate acută manifestată prin conversia hemoglobinei în met-

hemoglobină situaţie în care afluxul de oxigen către celule este mult diminuat. Copii sub 6

luni sunt cei mai sensibili la acest efect datorită prezenţei în procent ridicat a hemoglobinei

fetale.

Toxicitatea cronică a nitriţilor se manifestă prin formarea de nitrozamine şi

nitrozamide (prin combinarea în organism cu unele amine şi respectiv unele amide), substanţe

cu potenţial toxic ridicat.

Doza zilnică acceptată, recomandată, este de 0 – 3,66 mg/kg G.C. pentru nitraţi şi de 0

– 0,66 mg/kg G.C. pentru nitriţi.

Conservanţi – “substanţe antibiotice”

Natamicina E 235

A fost izolată în 1955 dintr-o cultură de Streptomyces nataliensis, bacterie izolată din

sol în Africa de Sud. Se comercializează sub formă de pulberi, suspensii şi emulsii care se

aplică la suprafaţa produselor alimentare prin aspersare sau imersare.

Este puţin solubilă. Are efect antifungic cu spectru larg şi nu afectează culturile starter

de microorganisme. Efectul fungicid se datorează legării ireversibile de ergosterol, un

component major al membranei celulare a miceţilor care nu este prezent la bacterii şi levuri.

Nu determină fenomene de antibiorezistenţă.

Nu pătrunde în profunzimea alimentului şi nu modifică gustul, culoarea sau mirosul

alimentelor. Are remanenţă mare.

Se utilizează pentru tratarea de suprafaţă a brînzeturilor maturate şi a salamurilor

crude sau de durată, în cantitate de până la 1mg/dm2.

Toxicitatea natamicinei este redusă datorită absorbţiei reduse la nivelul tractului

digestiv. Utilizarea numai la suprafaţă face a aportul în dietă să fie foarte redus chiar şi în

cazul consumului unor cantităţi mari din produsele în care se foloseşte. Doza zilnică acceptată

este de 0 – 0,3 mg/kg G.C..

Nizina E 234

Este o bacteriocină descoperită accidental în 1928. Iniţial s-a încercat utilizarea

acesteia ca antibiotic dar descoperirea penicilinei, mult mai eficientă antimicrobian, a stopat

dezvoltarea proiectului. Se utilizează în alimente din 1950 – primul preparat industria pe bază

de nizină fiind comercializat în 1957 (Nisaplin). Este singura bacteriocină a cărei utilizare

direct în alimente este permisă.

Structural este un polipeptid produs de Lactococcus lactis ssp. lactis. Are acţiune

bacteriostatică şi în special asupra unor bacterii Gram pozitive şi inhibă dezvoltarea sporilor.

Acţionează antibacterian prin afectarea integrităţii membranei celulei bacteriene.

Este stabilă la temperaturi ridicate însă poate fi degradată prin acţiunea unor proteaze.

Este solubilă în apă dar solubilitatea scade odată cu creşterea pH-ului.

Se foloseşte pentru conservarea budincilor din griş şi tapioca, a unor sortimente de

brânzeturi maturate, brânzeturi topite etc. (nepasteurizate), în cantităţi de până la 12,5 mg/kg.

Nu este toxică fiind rapid inactivată în organism de către enzimele din tubul digestiv. Doza

zilnică acceptabilă recomandată este de 0,83 mg/kg G.C..

Lisozimul E 1105

A fost identificat pentru prima dată în 1921 în secreţiile nazale ale omului iar ulterior

şi în alte secreţii unde joacă un rol important în mecanismele de apărare antimicrobiană de la

nivelul mucoaselor.

Cea mai importantă sursă de lisozim este albuşul de ou. Este activ antimicrobian

împotriva microorganismelor Gram pozitive şi aproape deloc împotriva celor Gram negative.

Acţiunea antimicrobiană se datorează degradării unor componenţi din peretele celular

bacterian şi reducerii ratei de multiplicare celulară.

Este stabil la temperaturi ridicate în special la pH acid.

Se foloseşte quantum satis, în special în brânzeturile maturate, pentru a preveni

balonarea tardivă determinată de Cl. tyrobutyricum.