Консервантите за храна са основна съставка на преработените храни, които имат за цел да удължат срока на годност на продуктите и да предотвратят влошаването им.

храна

Свързани термини:

  • Нисин
  • рН
  • Бактерия
  • Мутация
  • Микроорганизъм
  • Бактериални спори
  • Мая
  • Бактерия с млечна киселина
  • Антимикробна активност

Изтеглете като PDF

За тази страница

Консерванти: Употреба на храни

R. García-García, S. S. Searle, в Encyclopedia of Food and Health, 2016

Резюме

Консервантите за храна се използват, за да се гарантира безопасността и да се избегне загуба на качество, получена от микробни, физико-химични или ензимни реакции. Съществуват различни видове антимикробни и антиоксидантни агенти, всеки със специфични начини на действие. Киселините, органичните киселини и парабените са широко използвани антимикробни средства, въпреки че използването на естествени алтернативи се увеличава. Антиоксидантите са друга много важна група хранителни добавки. Тази статия предоставя преглед на настоящите индустриални приложения на консервантите за храни, начини на действие, ограничения и международни разпоредби. Наблюдава се и се обсъжда ясна пазарна тенденция за приемане на природни алтернативи, със специален фокус върху билките, подправките и техните производни.

КОНСЕРВАНТИ | Анализ

Заден план

Консервантите за храна представляват група съединения с много различни молекулярни структури; те са органични и неорганични вещества с различни функционални групи и склонност към образуване на йони. Няма процедури, които обикновено са приложими за анализа на консерванти като клас хранителна добавка; процедурите са специфични за консерванта, който се анализира. Най-ниските концентрации на често използвани консерванти са от порядъка на няколко милиграма на килограм храна и, с малки изключения, препоръчителните или законоустановени методи за анализ са предназначени да дадат добра точност при нива от 10 до> 1000 mg консервант на килограм храна. Въпросът за долната граница на откриване рядко е проблем, освен ако не се желае да се използват малки размери на пробата, напр.,

КОНСЕРВАНТИ | Класификация и свойства

Механизъм на антимикробно действие

Консервантите за храна инхибират не само общия метаболизъм, но и растежа на микроорганизмите. В зависимост от вида на използвания консервант, крайното състояние, при което се унищожават микроорганизмите, се достига в рамките на няколко дни или седмици, при обичайните приложени концентрации. Срокът за убиване на микроорганизми под въздействието на консерванти съответства на връзката

където K е константата на смъртността, t1 е периодът от време, Z0 е броят на живите клетки в момента, когато консервантът започва да действа, а Zt е броят на живите клетки след времето t.

Дадената формула се счита за основа за изследване на действието на консервантите в храните. Това правило е валидно обаче само за относително високи дози консерванти и генетично еднороден клетъчен материал. Консервант, добавен към храна, когато микробният брой е малък, инхибира микроорганизмите в началната фаза на изоставане; дозата на консерванти, необходима на практика за инхибиране на микроорганизмите във фазата на експоненциалния логарит, би била твърде висока. Консервантите не са предназначени да убиват микроорганизми в субстрати, които вече поддържат масивна популация от зародиши. По принцип действието на консервантите включва физически, както и физикохимични механизми, особено инхибиторното действие върху ензимите.

Бензоената киселина е ефективна само в кисели храни. Той инхибира ензимите на метаболизма на оцетната киселина, окислителното фосфорилиране, усвояването на аминокиселини и различни етапи в цикъла на трикарбоксилната киселина. Той също така променя мембранната пропускливост на микробната клетка. Инхибирането на транспорта е основният начин на действие на парабените. Дишането на микробните клетки също е инхибирано.

Антимикробното действие на пропионовата киселина се дължи на инхибиране на транспорта и растежа на хранителни вещества, като се конкурира с вещества като аланин и други аминокиселини, необходими на микроорганизмите. Антимикробното действие на мравчената киселина е подобно на всяко подкисляващо средство. Освен това мравчената киселина инхибира декарбоксилазата и хемните ензими, особено каталазата. Антимикробният ефект на други киселини (например млечна, винена, фосфорна и янтарна киселини) се дължи на подкисляването на микробната клетка и инхибирането на транспорта на хранителни вещества.

Антимикробното действие на нитрита се основава главно на отделянето на азотна киселина и азотни оксиди. Нитритът инхибира активния транспорт на пролин в Е. coli и алдолаза от Е. coli, Enterococcus faecalis и Pseudomonas aeruginosa. Реакцията между азотен оксид от нитрита и желязото на цидофорно съединение, участващо в електронен транспорт в клостридии, отчита антиклостридиалното действие. Нитритът реагира с хем протеини като цитохроми и сулфхидрилни ензими, което води до образуването на S-нитрозо продукти.

КОНСЕРВАНТИ | Класификации и свойства

Карбоксилни киселини и естери

Антимикробното действие на хранителния консервант зависи от концентрациите както на йонизираната, така и на нейонизираната форма, както и от специфичната ефикасност на всяка от тях. По принцип недисоциираната киселина е по-добрият антимикробен агент, но не може да се пренебрегне присъствието на йонизираната форма, особено когато при високо рН концентрацията й може да бъде много по-голяма от тази на недисоциираната киселина. Минималната концентрация на недисоциирана киселина, необходима за инхибиране на микроорганизмите, обикновено е с един до два порядъка по-малка от тази на съответния анион.

Няма обща теория, която да обясни механизмите, чрез които тези консерванти на карбоксилна киселина и естери упражняват своя ефект. Транспортът на тези консерванти през клетъчните мембрани е пасивен, но натрупването в клетката води до намаляване на протонмотивната сила през мембраната и намаляване на pH в клетката. Те допринасят за спирането на клетъчния растеж или клетъчната смърт. Някои консерванти могат също да окажат специфични ефекти върху метаболитните ензими. Твърди се, че сорбиновата киселина реагира със сулфхидрилните групи на фумараза в каталаза-положителни бактерии, плесени и дрожди и аспартат, янтарна киселина и дрожден алкохол дехидрогеназа. Предполага се, че това може да се отнася за ензимите, съдържащи сулфхидрил като цяло. Бензоатът инхибира ензимите в окислителното фосфорилиране и на различни етапи от цикъла на трикарбоксилната киселина.

Микроорганизмите са способни да метаболизират някои хранителни консерванти, когато се намират в сублетална концентрация. Значителен пример е превръщането на сорбинова киселина в хексадиенол от определени щамове млечнокисели бактерии. Този продукт може да реагира с етанол, за да образува 1-етокси-2,4-хексадиен и 2-етокси-3,5-хексадиен, които пораждат миризма от тип здравец, която понякога се открива при вина, третирани с консервант.

Опасности и болести

Резюме

Антиоксидантите са група хранителни консерванти, които забавят или предотвратяват влошаването на храните чрез окислителни механизми. Тези молекули действат чрез изчистване на свободните радикали или кислород или чрез инхибиране на ензимите, които улесняват окисляването. Сред най-важните са синтетичните антиоксиданти, бутилиран хидроксианизол (BHA) и бутилиран хидрокситолуен (BHT), които се използват широко в храната в продължение на значителен период от време. Ранните опасения за употребата на тези съединения в храната се дължат на откритията на тумори в горските махали на плъхове, мишки и хамстери. Тъй като такива тумори не са наблюдавани при лабораторни видове без горски машини, впоследствие се стига до заключението, че промените в горските гризачи на гризачи не са от значение за хората. И двете хранителни добавки са обект на обширни прегледи за безопасност.

Въз основа на тази информация се стига до заключението, че в момента няма опасения за общественото здраве и безопасност от консумацията на BHA или BHT в храната на разрешените нива. Все по-честото използване на химикали като BHA и BHA в храни и други стоки трябва да се наблюдава, за да се гарантира, че експозицията остава в допустимите граници.

Сирене | Микробиология на сиренето

Използването на NaCl като консервант за храна е вероятно толкова старо, колкото и самото производство на храна. Необходимата концентрация зависи от естеството на храната, нейното рН и съдържанието на влага, но като цяло,

Натамицин

Други хранителни стоки

Освен мощно приложение като хранителен консервант, се предполага възможността за използване на натамицин като биоконтрол за растителни гъбични патогени, като F. oxysporum, B. cinerea и M. laxa. Натамицинът е бил доста ефективен в борбата с вредителите по културите и е установено, че няма неблагоприятно въздействие върху нецелевите организми или върху околната среда. Комбинираното третиране на гъби с бутони с натамицин и чист кислород има потенциал да подобри качеството на гъбите и да удължи срока на годност. Дори натамицинът намира приложение като лекарство по избор в таблетки, разтварящи устата, неинвазивна система за доставка на лекарства, възникнала като алтернатива на конвенционалните капсули и таблетки, главно за педиатрични и гериатрични пациенти, намиращи затруднения при преглъщане. Освен това се прилага в медицинската терапия за справяне с различни очни проблеми като конюнктивит и гъбичен кератит, което е основна причина за слепота в развиващите се страни по света.

Натриев нитрит

Разни

Zygosaccharomyces

Механизми на устойчивост на хранителни консерванти

Общоприето е, че слабите киселини действат като хранителни консерванти при ниско рН, като дифузират в недисоциирана форма през клетъчната мембрана в неутралната микробна цитоплазма, където настъпва дисоциация, което води до спад на вътреклетъчното рН и натрупване на противоиона. В равновесие концентрацията на недисоциираната форма ще бъде еднаква от двете страни на мембраната, докато концентрацията на аниона ще бъде много по-висока вътре в зависимост от величината на градиента на рН в мембраната. Тези събития предизвикват метаболитни нарушения, предотвратяващи растежа и дори насърчаващи смъртта на развалени микроорганизми.

Както бе споменато по-рано, стресираните Zygosaccharomyces spp., По-специално Z. bailii, показват забележително висока устойчивост към различни консерванти със слаба киселина. Въпреки че молекулярните механизми, лежащи в основата на устойчивостта на този вид към слаб киселинен стрес, не са добре проучени, по-голямата устойчивост на консерванти, проявена от Z. bailii, се предполага, че е резултат от повишената му способност да разгражда киселинния анион, както и да ограничава дифузионно навлизане на недисоциираната форма на киселината в клетките.

Известният факт, че Z. bailii може да поддържа неравномерно разпределение на киселините в клетъчната мембрана, беше обяснен преди това въз основа на предположението, че Z. bailii може да използва индуцируема, активна транспортна помпа, за да противодейства на токсичните ефекти, предизвикани от натрупването на аниони вътре в клетките. Сега е общоприето обаче, че е малко вероятно активното екструдиране само на киселинния противо-йон да бъде достатъчно за установяването на киселинния градиент през клетъчната мембрана. Вместо това се препоръчва Z. bailii клетките да разчитат на ограничаването на дифузионното навлизане на киселини в клетките, което е много по-енергийно ефективен метод от енергийно скъпата екструзия на протони и киселинни аниони. Предполага се, че при Z. bailii адаптивните механизми, водещи до ремоделиране на клетъчната стена и плазмената мембрана, водят до намалена пропускливост на клетъчната обвивка и вследствие на това намалена дифузия на слаба киселина в сравнение с по-чувствителните към киселини видове дрожди, като Saccharomyces cerevisiae.

Забележителна черта на Z. bailii е способността му да използва оцетна киселина като източник на въглерод дори в присъствието на глюкоза, докато поглъщането на ацетат и катаболизмът се потискат от глюкозата в S. cerevisiae. Zygosaccharomyces bailii също така е в състояние да метаболизира сорбат и бензоат, използвайки митохондриална монооксигеназа с активност на бензоат-4-хидроксилаза (ZbYme2p), а Z. bailii устойчивостта към SO2 е медиирана от производството на извънклетъчни сулфит-свързващи агенти, като ацеталдехид.

Допълнителен механизъм, включен в реакцията на Z. bailii на стрес, наложен от слаби киселини, който включва активиране на активността на плазмената мембрана H + -ATPase под стрес на бензоена киселина. Този механизъм е от съществено значение за противодействие на разсейването на Н + градиента през тяхната плазмена мембрана и вътреклетъчното подкисляване. Освен това е установено, че Z. bailii има изключителна способност да понася хронични вътреклетъчни капки на pH.

Zygosaccharomyces bailii е силно устойчив на клетъчна смърт, предизвикана от оцетна киселина и други слаби киселини при много по-високи концентрации от тези, описани за S. cerevisiae. Що се отнася до S. cerevisiae, оцетната киселина предизвиква в Z. bailii или апоптотичен, или некротичен процес на смърт, в зависимост от концентрацията на киселина. При винената ферментация високата устойчивост на Z. bailii към смърт, причинена от оцетна киселина, може да бъде свързана с присъствието на този вид дрожди в края на ферментационния процес, когато условията на околната среда са твърде тежки, за да позволят оцеляването на S. cerevisiae.

КОНСЕРВАНТИ | Разрешени консерванти - серен диоксид

Резюме

Сярният диоксид (SO2) е важен и универсално разрешен хранителен консервант, широко използван при обработката и консервирането на храни от растителен и животински произход. От древни времена е известен като дезинфектант или антисептик. Той придоби популярност като консервант поради очевидната липса на токсичност при бозайниците. Използва се в храни в газообразна или течна форма или като нейтрални и киселинни соли като сулфити, бисулфити или метабисулфити. SO2 е включен в храните за разнообразните му приложения като антиоксидант, избелващо средство, оцветител, инхибитор на ензимните обезцветявания и неензимно покафеняване в допълнение към своите антимикробни ефекти. Храните, които обикновено се консервират с помощта на SO2, са плодове и зеленчуци, плодови сокове и концентрати, сиропи, вина и конфитюри и в по-малка степен скариди, риба, кайма, колбаси и гъби. Специфични антимикробни ефекти, фактори, които влияят върху антимикробната ефикасност на SO2, допустими нива в различни храни, неговите ограничения и други теми са обсъдени в детайли. Хранителната промишленост изисква непрекъсната употреба на SO2 по традиционни начини, докато синергичните комбинации не бъдат подложени на подробни разследвания за повишена безопасност, които могат да доведат до по-нататъшно намаляване на допустимите нива.