Preservación de alimentos mediante aditivos químicos

Ing. Nancy Paola Grajeda Nieto

• Los alimentos siempre son más frescos y de óptima calidad en el momento de su cosecha o matanza. Para mantener esta calidad en los alimentos que se van a consumir después, se los puede conservar con frío, calor, conservantes químicos o una combinación de estos métodos. El calor incluye muchos métodos de procesamiento, tales como pasteurización, esterilización comercial y secado. Otras formas de conservar los alimentos incluyen agregarles ingredientes para su conservación procesarlos y por medio de fermentación.

¿ Qué es un aditivo?

• “ Un aditivo alimentario es una sustancia, o mezcla de sustancias, distintas a la materia prima básica del alimento, que se encuentra en este como resultado de cualquier fase de su producción, de su tratamiento, de su almacenamiento o de envasado” OMS1965

Conservador Tolerancia máxima

Organismos afectados

Alimentos

Acido propanoico

0.32% Moho Pan, pastel y algunos quesos

Acido ascórbico

0.2% Moho Quesos duros, higos, jarabes y aderezos

Acido benzoico

0.1% Moho y levaduras

Margarina, cidra de manzana, cátsup, aderezos

Parabenos 0.1% Moho y levaduras

Productos de panadería, aderezos, bebidas

Sulfitos/ SO2 200-300ppm

Insectos, microorganismos

melaza, frutos secos, la elaboración del vino, el jugo de limón (que no deben utilizarse en carnes u otros alimentos reconocidos como fuentes de tiamina)

Aun que existen muchos productos químicos que pueden ser conservantes

de alimentos, solo un numero relativamente

pequeño están permitidos en los productos

alimentarios debido a la seguridad de los

consumidores y están regulados por la FDA, estos conservantes son

reconocidos como seguros.

FUNCIÓN ADITIVO

Evitar el deterioro del alimento Antioxidantes. Conservantes

Modificar la textura Espesantes y gelificantes. Emulsionantes y estabilizantes.

Modificar el sabor y/o el aroma Aromatizantes y Saborizantes. Resaltadores del sabor. Edulcorantes.

Modificar el color Colorantes. Estabilizantes del color

Modificar otras propiedades (consistencia, textura, acidez)

Antiespumante. Antiaglutinante. Humectantes. Reguladores de la acidez. Acidulantes.

Procesamiento de materias primas; iniciación de reacciones químicas en la producción del alimento

Enzimas

Suplemento nutricional Calcio, vitaminas, sulfato ferroso, omega 3, yodo

Ácido Benzoico y Parabenos

• Es uno de los químicos aceptados por FDA. La actividad microbiana del benzoato esta relacionada con el pH. Estos compuestos son activos a un pH bajo. Se restringe este aditivo a ciertos alimentos por su acides como :

La alta acidez por sí sola es generalmente suficiente para evitar el crecimiento de bacteria en este alimentos, pero no la de ciertos mohos y levaduras.

• Se utiliza en alimentos ácido benzoato que actúa esencialmente como un inhibidor de mohos y levaduras, aunque es eficaz contra algunas bacterias.

• En un rango de 50 a 500 ppm.

• Contra levaduras y mohos en alrededor de pH 5,0-6,0 de 100 a 500 ppm son eficaces en la inhibición.

La FDA acepta tres parabenos en alimentos son heptil- metil y propilparabeno; butil y etil parabeno.se han presentado en heptil-parabeno, parece ser muy eficaz contra los microorganismos, con 10-100 ppm efectuar la inhibición completa de algunas bacterias Gram-positivas y Gram-negativas.Propil parabeno es más eficaz que metil parabeno, con hasta 1000 ppm de la formación y 1,000-4,000 ppmde este último sea necesario para la inhibición bacteriana, para bacterias Gram-positivas son más susceptibles que los Gram negativos los parabenos en general.Es también efectivas con las bacterias malo lácticas.

Los parabenos, son efectivos contra moho y levaduras , en el caso de las bacterias el propil actúa en un rango efectivo es 100 ppm.El heptil y metil parabenos tiene un rango 50-200 y 500 – 1000 ppm respectivamente.Tanto como el acido benzoico y el metil y propil parbeno son permitidos en cerveza con un máximo de 12ppm y en 20 ppm en bebidas de fruta.

Ácido sórbico

• O ácido 2,4-hexadienoico, es un compuesto orgánico natural utilizado como conservante de alimentos. Se tiene la fórmula química C6H8O2. Es un sólido incoloro que es ligeramente soluble en agua y se sublima fácilmente. Fue aislado por primera vez de los frutos verdes del árbol de serbal, de ahí su nombre.

• No debe exceder el 0.2%

• Es mas efectivo en alimentos ácidos.

• Trabaja a un pH de 6.0.

• Puede ser empleado para pasteles ya que no imparte algún sabor.

• Los sorbatos son eficaces contra moho y levadura.

• Los sorbatos son efectivos contra Staphylococcus aureus, salmonella, coliformes, psuchrotrophic , spseudomonas.

Propionatos

• El acido propiónico es un acido orgánico y su estructura es CH3CH2COOH.

• Son altamente específicos contra mohos y tiene acción inhibidora son fungistático.

• Actúan en un pH de 6.

Dióxido de azufre y sulfitos

• El Dióxido de sulfuro (SO2) y el sulfito (SO3), bisulfito y meta sulfito son similares y se sabe que se han utilizado desde hace años.

• Su pH va desde 3.0 hasta 5.0

• Son poderosos bactericidas (Acetobacter spp y C butilinum).

• También pueden inhibir a la Salmonella.

• También pueden ser efectivos contra levaduras como Scacharomyces, Pichia y Cándida.

Nitratos y nitritos

• Nitratos y nitritos son compuestos iónicos que se encuentran en la naturaleza, formando parte del ciclo del nitrógeno. El nitrato (NO3 - ) es la forma estable de las estructuras oxidadas del nitrógeno, y a pesar de su baja reactividad química puede ser reducido por acción microbiológica. El nitrito (NO2 - ), es oxidado con facilidad por procesos químicos o biológicos a nitrato, o bien reducido originando diversos compuestos.

Usos

• Utiliza con fertilizante.

• Color a embutidos.

• Efecto antimicrobiano.

• La carne puede protegerse de la putrefacción bacteriana mediante la adición de soluciones concentradas de sal común. Pero la carne que está conservada únicamente con cloruro sódico toma un color pardo-verdoso atribuible a la conversión de la hemoglobina en metahemoglobina. Para que se mantenga el color rojo se añade al cloruro sódico para salazones una pequeña cantidad de nitrito o nitrato, parte del cual se transforma lentamente en nitrito. El nitrito forma nitroso hemoglobina o nitrosohemocromógeno, de color rojo oscuro. Las concentraciones de nitrito sódico en salazones varían del 0.04 al 10%, dependiendo del tratamiento que se dé y del tipo de carne.

• Los nitratos se emplean como aditivos en la fabricación de productos cárnicos curados y, en menor medida, en la conservación del pescado y en la producción de queso. Además de proporcionar color adecuado a la carne, los nitritos tienen otros efectos sobre los alimentos: retrasa el proceso de oxidación de los lípidos, con la consecuente disminución del característico olor de enrancia miento, produce una mayor firmeza en la textura, y provee a los alimentos de un importante efecto antimicrobiano (especialmente frente a Clostridium botilinum y sus toxinas).

• Además de como aditivos, los nitratos como sustancias de origen natural pueden encontrarse en productos cárnicos frescos, leche y productos lácteos, cereales, frutas, bebidas alcohólicas y verduras. En la mayoría de estos alimentos se encuentran en bajas concentraciones, generalmente inferiores a 10 mg/kg y rara vez exceden los 100 mg/kg. Sin embargo, las verduras, principal aporte de estos compuestos en la dieta junto con los embutidos, presentan unos contenidos que oscilan entre 200 y 2.500 mg/kg, variando en función del procesado del alimento, uso de fertilizantes y condiciones de crecimiento.

• La formación endógena de N-nitroso compuestos comienza cuando los nitratos son reducidos a nitritos por los microorganismos de la cavidad bucal y estos nitritos se transforman después en óxido nítrico en el estómago debido a las condiciones allí existentes. Bajo circunstancias específicas, como la gastritis crónica, los nitritos pueden oxidarse en el estómago a agentes nitrosantes (N2O3, N2O4) y reaccionar para formar Nnitrosocompuestos. Esta reacción se produce con precursores nitrosables, que incluyen una gran variedad de componentes de la dieta tales como: aminas secundarias (pescados, huevos, quesos, carnes...), precursores naturales en los alimentos (como ciertos aminoácidos), los alcaloides presentes en especias que se emplean para curar carnes (pimienta negra), y otros precursores que aparecen en los alimentos como contaminantes (plaguicidas, aditivos o medicamentos

NaCl y azúcar

• Estos conservadores se han utilizados desde hace siglos.

• Principalmente usadas en origen animal para evitar su descomposición.

• Una salmuera de 4.5% es generalmente suficiente para conservar los alimentos y es favorecida por los nitratos.

• La sal deshidrata lo que contribuye a la conservación de los alimentos.

• A concentraciones adecuado, la sal inhibe el crecimiento microbiano como consecuencia del aumento de la presión osmótica del medio o alimento, así como su efecto sobre la actividad de agua (aw).

• Inhiben junto con los nitritos C. botulinum

• La azúcar (Sacarosa) esencialmente tiene el mismo efecto que la sal una de las diferencias es que se necesita 6 veces mas sacarosa para tener el mismo efecto inhibidor.

Antimicrobianos indirectos

• ANTIOXIDANTES.- De manera natural se encuentran en las grasas, previenen los cambios oxidativos que producen ranciedad. Entre los principales antioxidantes que contienen algunos alimentos están la vitamina E, la cual se encuentra en mayor cantidad en alimentos de origen vegetal que en alimentos y origen animal. Sin embargo, estos antioxidantes no se encuentran en cantidades suficientes para evitar en su totalidad los cambios oxidativos que surgen cuando se almacenan los alimentos, por lo cual es imprescindible agregar antioxidantes que cumplan esta función de conservación.

• La principal función de los antioxidantes es evitar o retardar la oxidación de los compuestos del alimento, principalmente de los lípidos que sufren reacciones de rancidez.

• Los antioxidantes reaccionan con los radicales libres, evitando que se propague la oxidación de las grasas contenidas en los alimentos, produciendo que éstos se hagan estables al almacenamiento y se prolongue su vida de anaquel.

• Antioxidantes naturales:

• Entre los antioxidantes naturales que se emplean en la industria alimentaria están los siguientes:

• a) Ácido L-ascórbico que se utiliza en confitería, bebidas de frutas y conservas

• b) Palmitato de ascórbico.

• c) Tocoferoles, la mayoría se extraen de forma natural, se utilizan en aceites naturales o alimentos para bebés elaborados con cereales.

• Antioxidantes artificiales Los antioxidantes artificiales más utilizados son:

• a) Galatos de propilo y octilo, se utilizan en aceites vegetales y gomas de mascar.

• b) Butilhidroxianisol, un poderoso antioxidante utilizado en mantequillas, mantecas y margarinas.

• c) Butilhidroxitolueno, utilizado para prevenir la oxidación de productos grasos.

• Sinérgicos de antioxidantes:

• a) “Ácidos grasos y sus sales, como el ácido láctico, ácido cítrico.

• b) Secuestradores de metales, que bloquean metales e impiden que éstos favorezcan otras reacciones no deseadas.

• c) Existen otras sustancias como la lecitina que es utilizada en gomas de mascar y pastas para untar, y en ciertos productos derivados del romero”.

Agentes aromatizantes

• Algunos agentes utilizados para impartir aroma y sabor a alimentos poseen efectos microbianos.

• Aceites esenciales

• Especies

• Uno de los mas efectivos agentes es el diacetil es el que imparte aroma a la mantequilla y es efectivo contra bacterias Gram- negativos y Gram- positivos actúa como fungicida

• La hierba buena (menta verde) es también antimicrobiana

• ACEITES ESENCIALES.- Son mezclas homogéneas de compuestos químicos orgánicos, provenientes de una misma familia química, como los terpenoides.

• El eugenol ataca bacterias de 9 a 14 Gram-negativas y de 12 a 20 Gram-positivas, inhibe en un rango de 493 ppm con un pH 6 (Torulopsis candida, Aspegillus niger y S. aureus)

• ESPECIAS Y HIERBAS AROMÁTICAS.- Se ha utilizado desde la antiguidad con diferentes finalidades, tanto en la cocina, como remedios caseros. Un ejemplo de las especies para conservar alimentos es la canela, clavo o la cúrcuma. Estas especias conservantes tiene aceites esenciales con propiedades fungicidas, bactericidas que matan o inhiben el crecimiento de microorganismos.

• Las especias son efectivas con bacterias Gram positiva

• Los aceites esenciales como el de orégano, azfran y tomillo se encuentran en un rango 100ppm y inhibe microrganismo como V. parahaemolyticus

• La canela y los clavos tiene un rango de 200-300ppm inhibe Aspergillus parasitucus.

Ácidos y ésteres grasos de cadena media

• Los ácidos grasos saturados tiene una actividad antimicrobiana, que aumenta conforme aumenta la longitud de su cadena, que se asocia al aumento de carácter lipófilo hidrófobo.

• Los ácidos lipofilicos penetran en el citoplasma por difusión simple, y en cierta distancia pueden penetrar por trasporte activo.

• La fluidez de la membrana es finalmente regulada por los microorganismos especialmente como respuesta a la temperatura.

• Los ácidos orgánicos de cadena corta como los ácidos fórmico, acético, propiónico, butílico y benzoico. Para que actúen como agentes antimicrobianos deben:

• Pasar libre y rápidamente a través de la membrana en su forma no disociada.

• Liberar suficientes protones en el citoplasma como para impactar significativamente en el pH.

Ácidos orgánicos.

• Láctico.- Es el principal producto resultante del metabolismo fermentativo de estas bacterias y le otorga el nombre al grupo. Es el responsable de la disminución del valor del pH en su medio ambiente y, por tanto, un modo de antagonismo para muchos otros microorganismos. Además de la disminución del pH, la cadena no disociada del ácido ejerce un efecto antimicrobiano por colapsar el gradiente electroquímico de transporte de protones causando efectos bacteriostáticos y muerte de las bacterias más susceptibles

• Ácidos propiónico y acético- Se producen en menor cantidad, prácticamente trazas. Su síntesis depende de los factores ambientales de desarrollo, en Leuconostoc, la producción de ácido acético depende de la cantidad de oxígeno libre utilizable.Al igual que el ácido láctico, los ácidos acético y propiónico interaccionan con la membrana celular de los otros grupos microbianos, neutralizando el potencial electroquímico.

• Ambos ácidos, propiónico y acético son muy empleados como conservadores en la industria de alimentos pero su origen no suele ser a partir de las bacterias lácticas. En los alimentos fermentados se ha comprobado que el ácido acético es sinérgico con el ácido láctico en sus efectos antibacterianos.Algunos lactobacilos y lactococos tienen actividad lipolífilica y bajo las condiciones adecuadas, producen ácidos grasos en concentraciones que llegan a ser antimicrobianas y, a la vez, también influyen en las características sensoriales del producto.

Bacteriocinas

• Las bacteriocinas son proteínas o péptidos producidos por algunas bacterias y que poseen actividad antimicrobiana, letal o inhibidora, frente a grupos bacterianos estrechamente relacionados con los que las producen. Su naturaleza química permite que puedan ser consideradas conservadores naturales. Su síntesis se produce, generalmente, cuando las bacterias que las sintetizan se encuentran en situaciones de estrés

• Se han dividido en dos grandes grupos o clases: Clase I o l antibióticos y Clase II que son pequeños péptidos estables al calor y no poseen l antionina. Las bacteriocinas de la Clase II son las más abundantes y las que presentan mayor posibilidad de aplicación como conservadores de todo tipo de alimentos.

Las bacteriocinas se pueden introducir en un alimento de diferentes formas:

. En alimentos fermentados como metabolito de los microorganismos utilizados como fermentadores.

. Se pueden introducir como subproductos de la fermentación láctica (suero) en otros alimentos.

. Se pueden agregar purificadas y concentradas directamente en un alimento.

Para que las bacteriocinas se puedan aplicar en un alimento deben ser:

– No tóxicas.

– Estables y muy activas en ese producto.

– Poseer un amplio espectro de actividad antibacteriana.

– No otorgar aromas ni sabores extraños al producto.

– No ser cara y que sea fácil su uso.

Nisina.

• Es la bacteriocina más conocida y aplicada desde hace décadas en alimentación. Es un polipéptido sintetizado por Lactococcus lactis. Está incluía en la clase I de bacteriocinas, es decir, es un lantibiótico. Es muy eficaz como conservador frente a bacterias Gram-positivas. No es eficaz con las bacterias Gram-negativas. Es capaz de impedir el desarrollo de clostridios y bacilos, destruyendo la pared de la espora. La sensibilidad a la nisina varía de unas bacterias a otras. La dosis mínima de eficacia no es siempre la misma.