Conservanti - clasificarea conservantilor, conditiile ce se impun conservantilor, factorii care influenteaza actiunea antisepticilor, actiuni conservante a nitratilor si nitritilor

Conservanti

Conservantii sunt folositi atunci cand tratamentele clasice, utilizate pentru conservare, nu sunt satisfacatoare pentru a asigura calitatea nutritionala, senzoriala (textura, miros, gust, culoare) si sanitara.

Conservantii clasici sunt utilizati in principal pentru:

- a asigura securitatea sanitara sau inocuitatea produselor alimentare prin inhibarea bacteriilor patogene, eventul prezente, care pot produce toxiinfectii alimentare sau intoxicatii prin toxinele elaborate in alimente;

- a asigura stabilitatea produselor alimentare, ceea ce antreneaza dupa sine pastrarea proprietatilor senzoriale si nutritive ale acestora prin inhibarea microorganismelor de alterare.

Unii conservanti (de exemplu  si derivatii) protejeaza produsele alimentare si fata de oxidari. [1.]

1.1 Clasificarea conservantilor

Conservantii folositi in industria alimentara sunt de doua tipuri:

1. conservanti minerali: nitratii, nitritii, anhidre sulfuroase, sulfitii si acidul boric;

conservanti organici (acizi organici):

- cu efect de conservare principal: acidul acetic, propionic si sarurile de Na, K, Ca, acidul sorbic si sarurile sale de potasiu si calciu, acidul benzoic si sarurile sale de Na, K, Ca precum si derivatii parahidroxibenzoici;

- cu efect de conservare secundar: acid citric, tartic, lactic, ascorbic. [1.]

1.2 Conditiile ce se impun conservantilor

Substantele conservante cu utilizare in industria alimentara trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

sa nu produca forme de rezistenta la microorganisme;

sa nu prezinte toxicitate fata de organismul uman;

sa nu modifice calitatea produsului alimentar;

sa asigure conservarea la doze cat mai mici posibile;

sa poata fi distribuite in mod omogen in produsul alimentar.

La utilizarea unui conservant sa se aiba in vedere urmatoarele aspecte:

substantele conservante nu pot face un produs alimentar salubru si nici nu pot ameliora calitatea alimentara a acestuia, daca produsul respectiv, supus conservarii a fost de proasta calitate;

substantele conservante au un efect esential bacteriostatic, efectul letal fiind lent si limitat;

substantele conservante (unele) pot fi modificate prin oxidare sau sub actiunea enzimelor microbiene si deci, isi pot pierde total eficacitatea;

substantele conservante (unele) pot fi toxice daca sunt injectate in cantitate mare sau pot deveni cancerigene la inserarea pe termen lung (odata cu alimentele in care se incorporeaza);

substantele conservante au eficacitate mai mare daca sunt utilizate in amestec (sinergism) sau asociate cu alte substante, cum ar fi antioxidantii.

Conform directivei CE 95.2 din 20.01995, tinand cont de principiul listei pozitive, conservantii pot fi:

- conservati autorizati, la care nu exista doza limita de utilizare (quantum satis): acid acetic, citric, lactic, malic, ascorbic, glucono-delta-lactina, CO₂;

- conservanti autorizati in anumite conditii: acid sorbic, benzoic, propionic, fosforic si sarurile lor, acidul fumaric si succinic, parabenii sau esterii acidului para-hidroxibenzoic, SO₂, sulfitii si nitritii.

1.3 Factorii care influenteaza actiunea antisepticilor

Actiunea antisepticilor este dependenta de doua categorii de factori:

A. Factorii proprii antisepticilor utilizati, care se refera la:

Concentratia: la concentratii foarte mici conservantii pot stimula dezvoltarea microorganismelor, insa de la o anumita concentratie limita, pentru aceleasi conditii de mediu si temperatura, actiunea conservantilor asupra microorganismelor creste odata cu concentratia sa in produsul supus conservarii.

Eficacitatea conservantului (A) in functie de concentratie este data de relatia:

   in care:

C - concentratia antisepticului;

n - coeficientul de diluare in produs;

τ- timpul necesar pentru realizarea efectului bacteriostatic/bactericid.

Durata de contact: durata de contact este invers proportionala cu concentratia conservantului: la o concentratie mare, durata de contact fiind mai redusa si invers. Prin cresterea duratei de contact eficacitatea conservantului scade datorita: pierderii prin volatilitate; combinarii cu componente ale produsului alimentar; acomodarii microorganismelor la mediul conservant initial.

Temperatura: intre anumite conditii de temperatura, odata cu cresterea temperaturii in progresie aritmetica, actiunea conservanta creste in progresie geometrica.

Specia de microorganisme: bacteriile Gram(-) sunt mai rezistente decat cele Gram(+) la actiunea conservatilor si aceasta datorita diferentelor in ceea ce priveste compozitia lipidica a membranei celulare.

Numarul initial de microorganisme: cu cat gradul initial de contaminare al produsului supus conservarii este mai mare, cu atat eficacitatea conservantului este mai redusa.

Forma si faza in care se afla microorganismele: sporii sunt mai rezistenti decat formele vegetative, iar microorganismele aflate in faza de larg sunt mai sensibile la actiunea conservantilor decat cele aflate in fazele de dezvoltare logaritmice.

B. Factorii specifici produsului conservat, care se refera la:

Compozitia produsului: produsele de origine vegetala care au mai multa apa, mai putine lipide si proteine, dar contin si fitoncide, sunt mai usor de conservat decat produsele de origine animala, care sunt mai bogate in lipide si proteine.

pH-ul produsului: cu cat pH-ul produsului alimentar este mai mic cu atat eficacitatea conservantilor, in principal a acizilor organici stabili, este mai mare. [1.]

1.4 Mecanismul de actiune al conservantilor de tip acizi organici slabi

La folosirea acizilor organici slabi drept conservanti, acestia pot actiona, prin intermediul:

modificarii pH-ului, ca rezultat al disocierii cu formare de protoni de H(in functie de pH-ul neutru).

Exemplu:

moleculei nedisociate care este toxica pentru microorganisme.

Gradul de disociere al diferitilor acizi organici in functie de pH-ul mediului, este aratat in tabelul 1.

Tabelul 1

Procent de acid nedisociat in functie de pH

Membrana celulara este impermeabila acizilor hidrofilici ionizati si deci ionilor de H⁺, care satureaza permeazele cationice si diminueaza permeabilitatea membranara a cationilor. Pe de alta parte, pH-ul intern al microorganismelor este modificat datorita pH-ului mediului exterior. Prin scaderea pH-ului celular intern scade volumul celular si au loc pierderi de cationi de potasiu.

Moleculele de acizi organici nedisociate patrund in celulele bacteriene prin difuzie pasiva si odata ajunsi aici se disociaza eliberand protoni de H⁺, care scad pH-ul interior al celulei si deci modifica metabolismul celular prin incetinirea reactiilor enzimatice. In plus, prin patrunderea moleculelor de acizi organici nedisociati in citoplasma celulara se modifica echilibrul homeostatic al acesteia, ceea ce antreneaza modificari in membrana plasmatica si chiar rupturi, cu consecinte grave asupra dezvoltarii si viabilitatii celulelor microorganismelor.

Daca acizii organici cum ar fi acidul lactic, acetic, citric sunt eficace la baze  1%, alti conservanti cum ar fi acizi: benzoici, sorbic, propionic, precum si sulfitii si nitritii au eficacitate la baze de 0,05 - 0,2% ceea ce inseamna ca aceste substante au si activitati conservante, specifice moleculelor respective.

De exemplu: sulfitii maresc numarul de legaturi -SS- din proteine; acidul sorbic care este eficace asupra drojdiilor si mucegaiurilor, impiedica utilizarea acizilor grasi α-nesaturati; acidul benzoic si sarurile sale, actioneaza asupra drojdiilor si mai putin asupra mucegaiurilor, dar este eficace asupra bacteriilor la pH 2,5 - 4,0. Efectul antibacterian al acidului benzoic si sarurilor sale se realizeaza prin inhibarea reactiei de descompunere a H₂O₂ de catre catalaze si peroxidaze, apa oxigenata produsa de bacterii lactice heterofermentative, dar toxica pentru microorganismele de alterare.

1.5 Actiuni conservante a nitratilor si nitritilor

Azotatii se utilizeza in:

- industria carnii pentru realizarea inrosirii in cazul salamurilor si carnatilor cruzi cu maturare indelungata, reprezentand o sursa de NaNO₂;

- industria laptelui pentru combaterea balonarii timpurii, produsa de bacteriile coliforme si pentru combaterea balonarii tarzii, produsa de bacteriile butirice.

Azotatii se utilizeaza, in principal, in industria carnii pentru realizarea inrosirii carnii in prezenta de NaCl, carne folosita la fabricarea diferitelor preparate din carne. Actiunea antiseptica (de conservare) o prezinta numai nitritii (NaNO₂, KNO₂) mai ales fata de Clostridium botulinum si Staphylococcus aureus.

Mecanismul inhibator al nitritilor s-ar datora:

blocarii gruparilor -SH ale enzimelor, care intervin in mecanismul de oxidoreducere;

formarii de inhibatori "Perigo" labili prin combinarea NaNO₂ sau KNO₂ cu gruparile NH₂ din catenele laterale ale amino acizilor liberi sau din structura proteinelor;

combinarii NaNO₂, KNO₂, respectiv NO cu ferodoxina (un compus care contine Fe si S) si care intra in structura piruvat-ferodoxin-oxidoreductazei, enzima ce intervine in metabolismul energetic al bacteriilor si in special al lui Clostridium botulinum.

Datorita acestor mecanisme, dezvoltarea lui Clostridium botulinum este inhibata ca de altfel si producerea de toxina de catre acesta.

De mentionat faptul ca actiunea de conservare a azotatilor se reflecta si asupra altor bacterii cum ar fi: Clostridium perfringens, Clostridium sporogenes, Bacillus cereus, Helicobacter pylori si Listeria monocytogenes.

1.6 Actiunea conservanta a SO₂ si a sulfitilor

Actiunea SO₂ si a sulfitilor se manifesta asupra bacteriilor, mucegaiurilor si mai putin a drojdiei, asigurand astfel conservarea a numeroase produse alimentare printre care mentionam: vinurile, bauturile pe baza de fructe, siropurile de glucoza, mustar, otet etc.

Actiunea conservanta a SO₂ si sulfitilor se manifesta prin blocarea anumitor activitati enzimatice sau cai metabolice. Se mentioneaza blocarea ATP, inhibarea glicolizei si a sistemelor permeazice si actiunea asupra legaturilor disulfurice. Actiunea SO₂ si sulfitilor este in functie de pH-ul mediului. Atat SO₂ cat si sulfitii inhiba fenomenul de imbrunare enzimatica, contribuind astfel la mentinerea culorii normale in cazul cartofilor feliati, merelor, fructelor si legumelor uscate, crustaceelor. SO₂ si sulfitii sunt utilizati pentru albirea carnii de morun si a altor pesti din familia gadidelor.

1.7 Actiunea conservantilor de tipul proteinelor si antibioticelor

In aceasta categorie de conservanti sunt inclusi nizina, natamicina, lizozimul, lactoferina activata.

Nizina secretata de Streptococcus lactis subsp. lactis are actiune inhibatoare asupra bacteriilor sporogene de tip Clostridium, in special: Clostridium tyrobutiricum, Listeria monocytogenes, Staphilococcus aureus etc..

Nizina este eficienta asupra bacteriilor, unde provoaca porozari ale membranei celulare. Nu are eficienta asupra drojdiilor si mucegaiurilor decat in combinatii cu acidul sorbic.

Natamicina sau peranicina este un antibiotic secretat de specii de Streptomyces naturalensis si Streptococcus lactis. Natamicina are actiune fungicida, fiind utilizata pentru tratamentul de suprafata al branzeturilor, cu pasta semitare si tare precum si a carnatilor si salamurilor crude. Lizozimul este in fapt o enzima (muramidaza) care se extrage din oua si are capacitatea de a hidroliza peretii celulari ai bacteriilor Gram(+). Se foloseste pentru combaterea balonarii tarzii a branzeturilor provocata de Clostridium tyrobutiricum.

Lactoferina activata (ALF) este o lactoproteina care se utilizeaza drept conservant pentru carcasele de vita si pasare. Inhiba dezvoltarea bacteriilor prin legarea fierului necesar in diferitele procese bioenergetice de sinteza din celula bacteriana. In acelasi timp, blocheaza adeziunea microbiotei la biosuprafete si faciliteaza detasarea microbiotei deja existente la biosuprafete.

BIBLIOGRAFIE

1.     Troger, J.C., Les conservateurs, Ind. Alim. et Agr. 9, 1994, p.542; [1.]

2.     Banu, C. (coordonator) s.a., Aditivi si ingrediente pentru industria alimentara, Editura Tehnica, Bucuresti, 2000; []

3.     Banu, C. (coordonator), Dorin, S.S., Dictionar explicativ pentru stiinte exacte, Industria alimentara IAL 6, Aditivi, Editura Academiei Romane si Editura AGIR Bucuresti, 2005 (la tipar); [3.]

4.     Banu, C. (coordonator) s.a., Tratat de chimia alimentelor, Ed. AGIR, Bucuresti, 2002; [4.]