Download - Conservanti Alimentari
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.