N; v; căldura materiilor prime; zl; ses tart; s; t; tehnologie; gi; i Biblioteca de manuale digitale

În sistemul proceselor de conservare a alimentelor, conservarea chimică poate fi clasificată ca proces chimic.

Procesul se caracterizează prin adăugarea la hrană a unor substanțe chimice mai mult sau mai puțin bine definite care inhibă creșterea microbilor sau provoacă distrugerea lor. Aceste substanțe se numesc conservanți.

Termenul conservant poate fi interpretat ca un termen mai restrâns sau mai larg. Criteriul esențial de distincție este concentrația utilizată. Alți conservanți decât alimentele (de exemplu NaCl, acid acetic) utilizate peste 0,5-1,0% (procentaj în greutate sau raportul în greutate) sunt incluse numai în sensul mai larg al conservanților.

Într-un sens mai restrâns, conservanții sunt acele substanțe chimice care sunt în mare parte străine de alimente și au un efect conservant mai mic de 0,5%.

1.5.1. O scurtă prezentare istorică a subiectului

Cele mai vechi procese de conservare chimică sunt sărarea și fumatul. În cele mai vechi timpuri, oțetul, uleiul, mierea și, conform unor presupuneri, vinul erau folosite și pentru stabilizarea vinului în Roma antică. Beechels din XIII. A fost folosit pentru prima dată în secolul al XVI-lea pentru conservarea cărnii.

Conservanții în sens restrâns (acid sulfuric, acid boric, acid sorbic, acid formic, acid salicilic, acid benzoic) au fost folosiți doar în secolul al XIX-lea. A fost izolat în secolul al XVI-lea și atunci au aflat despre proprietățile lor chimice.

Pentru utilizarea conservantă a derivaților acidului benzoic, acidului propionic și acidului sorbic, numai anexa XX a avut loc în secolul al XVI-lea.

1.5.2. Aspecte de sănătate

În XIX. secolului, când s-au descoperit multe substanțe medicamentoase cu acțiune antiseptică, aceste substanțe au fost încercate și fără discriminare în industria alimentară. Ei nu s-au gândit la aspectele de sănătate, studiile toxicologice erau necunoscute.

Astăzi, siguranța fiziologică a unui conservant este cea mai importantă condiție pentru aplicabilitatea industriei alimentare.

Cele mai importante studii toxicologice sunt:

a) toxicitate acută (valoarea LD50),

b) toxicitate subcronică (experiment de hrănire de 90 de zile),

c) toxicitate cronică (experiment de hrănire pe termen lung),

d) carcinogenitate (experiment de hrănire pe termen lung cu mai multe specii de animale),

e) mutagenitate (studiu in vivo al gametilor de mamifere),

f) efect teratogen (studiu de toxicitate asupra embrionilor-ovocite, experiment de hrănire cu animale însărcinate),

g) efect fiziologic (efectul conservantului asupra metabolismului uman),

h) doza zilnică intactă (ADI, 1/100 din cea mai mare doză netoxică pe baza experimentelor pe animale).

Principalele cerințe pentru conservanți:

• nu dăunează sănătății pe baza studiilor toxicologice de mai sus,

• raportarea cantitativă și calitativă este ușor de realizat,

• fără produse de descompunere toxice,

• nu formează substanțe toxice cu ingredientele alimentare.

1.5.3. Reglementări din industria alimentară, standarde relevante

Cerințele legislației alimentare pentru conservanți sunt fie conținute în reglementări separate, fie fac parte din Regulamentul privind aditivii alimentari sau pot fi incluse în reglementările individuale privind alimentele.

Acidul sulfuric, acidul sorbic și acidul benzoic sunt permise de legile alimentare ale majorității țărilor europene, Japonia, Canada, SUA și Australia, pentru a păstra o mare varietate de alimente, acid propionic și acid p-hidroxibenzoic în unele alimente (66) .

Este un standard convenit la nivel internațional că alimentele pentru copii, alimentele de bază, alimentele de o calitate deosebită sau alimentele dietetice nu trebuie să conțină conservanți.

1.5.4. Mecanismul de acțiune al conservanților

Fiecare conservant, la concentrația obișnuită, are un efect asupra microbilor în câteva zile sau, respectiv, săptămâni. Aceasta este o diferență fundamentală între dezinfectanți și conservanți, deoarece primii sunt eficienți într-un timp mult mai scurt.

Cursul de timp al distrugerii microbiene este descris prin relații de aceeași formă ca și distrugerea prin căldură.

Există o relație exponențială între concentrația conservantului și momentul decesului populației microbiene prezente în alimente:

unde: τ (min) - timpul de descompunere, constantă „a”, c este concentrația, n este exponentul adimensional. Desigur, valoarea constantei „a” și a exponentului n depinde puternic de natura alimentelor conservate (a se vedea punctul 1.5.5) și de microflora, precum și de temperatura la care este utilizat conservantul. Dacă valoarea exponentului n este mare, eficiența compusului scade rapid odată cu diluarea, în timp ce cu o valoare mică de n, diluția se schimbă doar ușor. Dacă n = 1, jumătate dintr-o substanță chimică de două ori mai concentrată acționează în același mod în aceeași perioadă de timp.

Conservanții pot afecta celulele microbiene în trei moduri diferite:

a) Deteriorează peretele celular, membranele, inhibă sinteza materialelor de construcție ale peretelui celular.

b) Schimbă activitatea enzimei (inhibă metabolismul, sinteza proteinelor, sinteza acidului nucleic).

c) Acizii nucleici sunt deteriorați.

În cazul conservanților alimentari autorizați, inhibarea enzimelor este cel mai adesea implicată. Cu toate acestea, pentru aceasta, molecula conservantă trebuie să intre în membrana celulară prin membrana celulară. Pătrunderea moleculelor conservante prin peretele celular este semnificativ afectată de solubilitatea grăsimii compusului. Natura lipofilă promovează penetrarea prin membrana celulară.

1.5.5. Factori care influențează eficacitatea conservanților

Efectul pH-ului

Conservanții care se disociază parțial în soluție pot acționa în două moduri:

• prin intrarea în soluție a ionilor H liberi,

• sub formă nedisociată, deoarece doar molecula nedisociată este capabilă să pătrundă în peretele celular datorită naturii sale lipofile.

Pe măsură ce pH-ul crește, proporția de molecule conservante nedisociate scade, astfel încât acești conservanți sunt ineficienți în domeniul pH-ului de la 6 la 7.

Coeficientul de partiție (raportul dintre concentrațiile de conservant din grăsimi și apă) este important pentru conservarea emulsiilor cu conținut ridicat de grăsimi. Creșterea microbiană are loc numai în faza apoasă, astfel încât moleculele conservante care intră în faza grasă sunt ineficiente. Cu cât este mai mic coeficientul de partiție (de exemplu acid propionic, acid sorbic), cu atât conservantul poate fi utilizat mai bine în alimentele grase.

Substanțele care reduc activitatea apei (sare, zahăr, glicerină) cresc eficacitatea conservanților.

În plus față de reducerea activității apei, efectul zahărului și sării se manifestă prin umflarea celulelor microbiene, creșterea coeficientului de partiție, iar grupul aldehidic al zaharurilor leagă parțial acidul sulfuric.

Ingredientele alimentare care afectează pH-ul, activitatea apei sau formează un strat protector pe suprafața celulei microbiene (ulei, proteine), eventual adsorbând molecule de conservant, afectează, desigur, și concentrația de conservant necesară pentru eficacitate. Prin urmare, concentrațiile semnificativ mai mici în mediu sunt la fel de eficiente ca și în alimente.

Spectrul de acțiune este lărgit prin combinația conservanților individuali.

1.5.6. Cei mai importanți conservanți utilizați în practica conservei

În funcție de afilierea și starea lor chimică, cei mai importanți conservanți utilizați în practica industrială pot fi împărțiți în trei grupe:

• săruri anorganice și acizi,

• acizi organici, sărurile și esterii acestora.

1.5.6.1. Gazele

Efectul microbiologic al conservanților care pot fi clasificați drept gaze, factorii care influențează eficiența, principalele condiții de aplicare sunt descrise în secțiunea 1.5.1. tabelul rezumă.

1.5.1. Tabelul 1 - Factori care influențează eficiența gazelor utilizate ca conservanți (75) (av: gama activității apei pentru a asigura eficiența)

Factori care influențează eficiența

Care microbi sunt eficienți

10-40%, fracția de volum exprimată în%

vârsta celulelor, concentrare

matrite, Gram-neg. drojdii de bacterii

carne, carne de pasăre, fructe proaspete, legume, apă

Provoacă inconștiență peste 10%

microbiene și microbicide

pH 4, concentrație

matrite, Gram-neg. bacterii, drojdii

sucuri, vin, produse uscate

miros înțepător, mutagen în cantități mari

av: 0,25-0,5, concentrație, temperatură

mucegaiuri, drojdii, bacterii vegetative. celule, coace. spori

inflamabil, risc de explozie

av: 0,25-0,5 concentrație, temperatură

mucegaiuri, drojdii, bacterii vegetative. celule, coace. spori

cacao, condimente, amidon, miez de nucă

vârsta celulelor, pH-ul, temperatura,

av: 0,6-0,8, fără materie organică

mucegaiuri, drojdii, bacterii vegetative. celule, coace. spori

apă, ouă, tratarea suprafeței

irită ochii, membranele mucoase

Cel mai important dintre compușii din tabel este dioxidul de sulf, deci acest compus este discutat mai detaliat.

Dioxidul de sulf este comercializat în stare lichidă într-o sticlă rezistentă la presiune sub formă de soluție apoasă (acid sulfuric). Sărurile sale sunt folosite și ca conservanți.

Dioxidul de sulf, M = 64,06 g/mol, este un gaz incolor, cu miros înțepător, la temperatura camerei și la presiunea atmosferică, necombustibil și care fierbe la -10 ° C la presiunea atmosferică. Densitatea SO2 gazos este aproximativ egală cu densitatea aerului. de două ori. Conținut de SO2 solubil în apă la 0 ° C: 80 dm 3/dm 3, la 20 ° C 40 dm 3/dm 3 .

Na2SO3 ⋅ 7 H2O, M = 252,15 g/mol; K2S03, M = 158,27 g/mol; NaHSO3, M = 104,06 g/mol; KHSO3, M = 120,16 g/mol; NaSO2O5, M = 190,1 g/mol; K2S2O5, M = 222,34 g/mol; CaSO3 ⋅ 2 H2O, M = 156,17 g/mol.

Compușii de mai sus, pe lângă sulfitul de calciu, sunt ușor solubili în apă, pulberi albe cu un miros mai mult sau mai puțin de dioxid de sulf.

Bisulfitii (NaHSO3 și KHSO3) există doar în soluție, când sunt uscați formează pirosulfiți (Na2S2O5 și K2S2O5).

Sulful tetravalent, încărcat pozitiv prezent în dioxidul de sulf și sulfiți este foarte ușor oxidat în sulfat și în această formă este rapid eliminat din organism. Cu toate acestea, toxicitatea sa cronică este relativ semnificativă, afectând în primul rând tiamina, dar și alte vitamine și enzime vitale; astfel, nu este de dorit în industria alimentară ca conservant.

Utilizarea SO2, a unor sulfiți, bisulfiți și pirozulfiți este practic permisă în toate țările și este în general limitată la alimente, băuturi și vin de origine vegetală.

Efectul antimicrobian al SO2 se bazează în esență pe interferența cu sistemul enzimatic al celulei. Efectul inhibitor puternic al enzimelor cu grupul -SH este cunoscut de mult.

Ca și în cazul altor acizi conservanți, pH-ul produsului are o mare importanță pentru activitatea antimicrobiană în cazul acidului sulfuric. Acidul sulfuric ocupă o poziție specială în acest sens, deoarece, pe lângă gazul dizolvat SO2, se formează în echilibru 3 etape de disociere: H2SO3 nedisociat, ioni hidrogen sulfit, (HSO3 -) și ioni sulfit (SO3 2–). Până la pH 1,7 predomină acidul sulfuric nedisociat, proporția principală în intervalul de pH 1,7 până la 5,1 fiind ioni HSO3; Peste pH 5,1, acidul sulfuric este prezent în mare măsură sub formă disociată în soluție.

Gazul SO2 dizolvat și HSO nedisociat sunt cele mai eficiente, iar ionii de sulfit de hidrogen au, de asemenea, o activitate antimicrobiană scăzută. Acest lucru explică eficiența sulfiților la valori de pH medii sau mai mari.

Diferența dintre eficiența acidului sulfuric nedisociat și a ionilor HSO3 este diferită pentru fiecare specie microbiană. Ionii sulfit complet disociați sunt practic ineficienți, în acest sens acidul sulfuric se comportă similar cu alți conservanți.

Acidul sulfuric formează compuși de adăugare cu ingrediente alimentare. În acest sens, compușii carbonilici (aldehide, cetone, zaharuri) sunt de cea mai mare importanță, cu care acidul sulfuric formează sulfați. Formarea lor este deosebit de semnificativă în domeniul pH-ului de la 3 la 5, adică în domeniul în care acidul sulfuric este utilizat în principal. Reacția zaharurilor și a acidului sulfuric elimină în esență efectul acidului sulfuric împotriva drojdiilor.

Principalele domenii de aplicare: tratarea substanțelor albe uscate, vin și semifabricate de vinificație. Este folosit cu succes în oenologie pentru a suprima în mod selectiv creșterea microbilor nedoriti (bacterii, mucegaiuri, drojdii sălbatice). În combinație cu acidul sorbic, spectrul său de acțiune poate fi extins.

Pe lângă efectul său antimicrobian, efectele reducătoare și antioxidante ale acidului sulfuric sunt, de asemenea, de mare importanță în unele domenii ale industriei alimentare.

1.5.6.2. Acizii anorganici și sărurile acestora

Acestea includ acidul sulfuric și derivații săi, care au fost deja descriși drept conservanți, și nitrații și nitriții autorizați pentru conservarea anumitor produse alimentare. Azotatul de sodiu și potasiu este comercializat sub formă pură sau amestecat cu sare obișnuită și alte săruri, cum ar fi buretele. Se dizolvă bine în apă și cu greu în alcool. Nitrații pot fi reduși la nitriți de către enzime sau microorganisme din alimente sau din corpul uman. Procesul nu este suficient de cunoscut, deci orice nitriți care pot fi formați trebuie luați în considerare la evaluarea toxicității nitraților.

Sodiul și azotatul de potasiu sunt conservanți autorizați pe scară largă pentru conservarea produselor din carne și a brânzeturilor.

Nitrații din marinada de carne sunt defalcați de unele specii bacteriene tolerante la sare și sunt folosiți ca sursă de azot. Efectul antimicrobian al unei molecule de azot apare în primul rând atunci când este transformat în azotit.

Dintre nitriți, aproape exclusiv NaNO2 este utilizat în industria conservanților. Este mai puțin solubil în apă decât NaNO3. Relativ foarte toxică, doza letală la om este de 2 până la 6 g, în funcție de greutatea corporală. Nitriții se leagă de methemoglobină pentru a preveni absorbția oxigenului și a provoca cianoză. Efectul microbiologic al nitriților se bazează pe formarea acidului azotic și a oxizilor de azot, care se leagă de grupurile amino ale enzimelor microbiene dehidrogenază, dar reacționează și cu citocromi și enzime care conțin -SH.

Eficiența nitriților crește pe măsură ce scade pH-ul mediului. Efectul antibacterian al nitriților este crescut de zece ori atunci când tratamentul termic și nitriții sunt utilizați simultan (efect Perigo).

Nitriții au, de asemenea, un puternic efect inhibitor asupra sporilor Clostridium botulinum, deci sunt încă de o mare importanță practică în conservarea cărnii. Pe lângă efectul conservant, este important și efectul de colorare și formare a aromelor.