Aditivos Alimentarios - Universidad de Antioquia

NOTAS
DE
CLASE
1
ESTUDIO DE LOS
CONSERVANTES
Preparado por
GLADYS RAMÍREZ LÓPEZ Q.F.
Sp. Análisis Bromatológico y Toxicológico
Profesora
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE QUÍMICA FARMACÉUTICA
DEPARTAMENTO DE FARMACIA
CURSO DE BROMATOLOGÍA
2008
2
Estudio de los conservantes
Microflora de los alimentos:
La presencia de bacterias, virus y champiñones en los alimentos y productos alimentarios no se
restringe solamente a los patógenos; la presencia de diversas bacterias y champiñones en los
quesos y vinos, por ejemplo, es incluido en ese concepto. En la tabla 1, se relaciona la
presencia de algunos microorganismos que están presentes en los alimentos.
Tabla 1
MICROFLORA
Pseudomonas
Clostridum
Alcaligenes
Flavobacterium
Micrococus
Bacterias Coliformes
Bacterias Lácticas
Salmonella
Bacillus (lactobacilos)
Streptococus
Levaduras
Hongos
Serratia
CEREALES
CARNE
LECHE
FRUTAS Y
HORTALIZAS
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Conservación de los alimentos:
Conjunto de todas las medidas para evitar su descomposición y que generalmente se dirigen
contra el ataque por los microorganismos.
Métodos:
• Físicos
Esterilización – pasteurización que implica calentamiento
Congelación – Refrigeración realizados a bajas temperaturas
Desecación proceso de extracción de H2O
Irradiación mediante radiaciones ionizantes
•
Químicos
Adición de sustancias químicas generalmente denominadas conservadores o
preservativos.
Altas concentraciones de sal, ácido acético al 1%
Bajas concentraciones de benzoatos, anhídrido sulfuroso en concentración inferior al
0.5%
Necesidades de la conservación
Desde tiempos antiguos el hombre sintió la necesidad de conservar los alimentos, teniendo en
cuenta el bajo tiempo de conservación: cereales, frutas y vegetales altamente perecederos.
“El faraón ordenó a José guardar la ⅕ parte de la cosecha para no carecer de abundancia en
los 7 años de escasez”. Cita bíblica. Esta fue la primera conservación mediante la utilización
3
de un gas para conservar un alimento. Al guardar la cosecha, y continuar la respiración se
produjo el CO2 que impidió el crecimiento microbiano prolongando la vida útil del alimento.
Con la modernización y la variación de las costumbres alimentarias se ha ido avanzando en la
conservación de los alimentos. Se calcula que se pierde al menos un 20% de los alimentos
producidos por ataque de roedores, insectos y microorganismos. En los países menos
desarrollados, estas cifras son aún más altas
Un poco de historia:
Inicialmente después de la selección y almacenamiento de la cosecha, ésta era protegida de la
lluvia y del viento, dado que se disminuían sus características fisiológicas y organolépticas.
Posteriormente se desarrolla el método del salado y secado: cereales, harina, pescado o carne
eran desecados; se elaboraba pan 2 veces al año y para su uso se remojaban; lo anterior hacía
la alimentación monótona y se presentaban una gran cantidad de enfermedades carenciales.
Se fueron conociendo otros conservadores como son alcohol, humo, sulfuroso y ácidos
orgánicos (acético – láctico) : puesto principal durante 200 años.
Desde hace unos 100 años se aumentaron los esfuerzos para hacer una conservación que
además protegiera las características y los nutrientes, ácidos: bórico, sórbico, fórmico, salicílico
dehidroacético, el pirocarbonato de dietilo, antibióticos (pimaricina), aunque su uso no se
aconseja por la resistencia que pueden generar.
Aspectos sanitarios que deben tenerse en cuenta al estudiar la viabilidad del uso de un
conservante en alimentos
- Toxicidad aguda DL50
- Toxicidad subcrónica 90días
- Toxicidad crónica: Largo plazo
- Acción cancerígena: Tumores
- Acción Mutagénica: genéticos
- Acción teratogénica: fetos
- Comportamiento bioquímico: distribución y metabolismo.
ADI = Ingestión dosis diaria aceptable mg/dia
Ácido benzoico y sales
0-5 mg/Kg día
Acético
sin límites
Ester metílico del a p-OH-bz
0-10mg/ Kg/día
Nitrato K Na
0-5 mg/Kg /día
Nitrito K Na
0-0.2 mg/Kg/día
a. Láctico
sin límites
SO2 Ácido sórbico
0-25mg/Kg/día
Normas de tolerancia
1. No deben ofrecer ningún peligro para la salud
2. Solo deben usarse cuando su empleo este técnicamente justificado
3. No emplearse en dosis superior a la necesaria para dejar margen de seguridad
suficiente (GMP)
Influencia de factores del sustrato sobre la actividad conservadora
1. Influencia del pH
Los conservantes que a causa de su estructura se ionizan en solución acuosa pueden
deber su acción a la parte no disociada o a los hidrógenos liberados. Por ejemplo ácido
acético:
4
CH3COOH
CH3COO ¯ + H
pH
Las concentraciones a utilizar son altas ya que para lograr la disminución del pH de un
sustrato tamponado como generalmente son los alimentos, se necesitan cantidades de
ácido acético mayores del 1%.
En el caso de sustancias que deben su acción a la parte no disociada; el ejemplo típico
es el ácido sórbico cuya acción se debe a la concentración de ácido no disociado:
CH3 – CH = CH – CH = CH – COOH
Solamente la molécula no disociada es capaz de penetrar la membrana celular
semipermeable del microorganismo y desarrollar su actividad, que suele ser a nivel
enzimático, en el interior.
La concentración de ácido sórbico a usar es muy inferior al 1%. La proporción del
ácido no disociado disminuye al aumentar el pH. Los conservantes que sufren
disociación son tanto más activos cuanto menor es el valor del pH. La parte de
compuesto no disociado puede calcularse de la siguiente manera:
α
=
α = Parte no disociada en %
[ H+] x 100
[ H+]+D
[ H+] = Concentración de Hidrogeniones
D = Constante de disociación
Ejemplo utilizando ácido sórbico:
Hallar el % ácido sórbico no disociado en una mermelada que tiene un pH de 3.0, si su pK es
de 4.76
pk = 4.76
pH = 3.0
α
pk = - log 1.73 x 10¯5
pH = - log [ H+]
K = 1.73 x 10¯5
[ H+ ] = antilog - pH
= _______antilog -[3]
antilog -[3] + 1.73 x 10¯5
x 100 = 98%
En la tabla 2 se puede encontrar el dato de la parte no disociada de diferentes sustancias que
se emplean como conservantes a distintos valores de pH.
5
Tabla 2. Parte no disociada de los ácidos que se emplean como conservantes a distintos
valores de pH
Parte no disociada de los ácidos en %
3,5
4
4,5
5
5,5
Conservante K disociación Valor pK pH 3.0
SO2
1,54 X 10
-2
-5
Acido Benzoico 6,4 6x10
-5
6
6,5
1,81
6
2
0.6
0,2
0,06
0.02
0,01
0
4,18
94
83
61
33
13
5
1,5
0,5
*A.P-0H-Bz
3,3 x 10
4,48
97
91
75
49
23
9
2,9
1,0
A. Sórbico
1,73 x 10
-5
4,76
98
95
85
65
37
15
5,5
1,8
1,02 x 10
-7
6,99
100
100
100
99
97
91
76
50
4,88
99
96
88
71
43
19
7,0
2,3
–
HSO3 (Bisulfito)
-5
A. Propionico 132 x 10
* Ácido parahidroxibenzóico
2. Influencia del coeficiente de reparto
S i la muestra es O/W (grasa/acuosa) la actividad se realizará en la fase acuosa donde
a menor sea su coeficiente de reparto será mas efectivo.
La sal y el azúcar producen un aumento en el coeficiente de reparto produciendo una
disminución de la solubilidad en agua.
Aumentar el pH disminuye el coeficiente de reparto ya que solamente la parte no
disociada del conservante es soluble en grasa.
3. La actividad acuosa (aw): en general las principales bacterias solo pueden vivir en
presencia de aw elevados; por ejemplo los microorganismos patógenos no viven en
aw medios, pero los mohos y las levaduras se desarrollan a 0.85
Sal, glicerina, glicoles, azúcar disminuyen el aw favoreciendo actividad de los
conservantes.
4. Sustancias adicionadas al alimento: sal, hidratos de carbono y el alcohol. La sal
adicionada al alimento implica retirada osmótica del agua produciendo una
disminución de la actividad acuosa; dado que es higroscópica hace más accesibles los
microorganismos a la acción de los conservantes. Actúa sobre las enzimas. Dado que
aumenta el coeficiente de reparto, desfavorece la acción de los conservantes.
El azúcar: al aumentar la concentración, disminuye el aw y disminuye el crecimiento
bacteriano.
Aumentar el coeficiente de reparto, desfavorece la acción de los conservantes.
El alcohol favorece acción de los conservantes.
Degradación de los conservantes:
• Inactivo contra microorganismos que al contrario lo utilizan como fuente de carbono.
• En un alimento muy contaminado y ya se ha iniciado la descomposición microbiana.
Uso de los conservantes:
El uso de los conservantes se encuentra reglamentado tanto internacionalmente como a nivel
de cada país y las concentraciones aceptadas pueden variar de un país a otro. Inclusive un
aditivo de este tipo puede estar prohibido en un país y en otro no; todo esto deberá tenerse
en cuenta en el momento de una importación. Siempre se exige el cumplimiento de las Buenas
Practicas de Manufactura por lo cual es perentorio seguir estrictamente las normas técnicas.
En la tabla 3 se indica el tipo de conservante permitido, según el alimento que se vaya a
conservar.
6
Tabla 3. Utilización de conservantes.
Tipo de alimento
Bebidas Carbonatadas
Jarabes y bebidas frutas
Zumos
Vino y Cerveza
Quesos y similares
Margarinas
Rellenos de Pastel
Embutidos
Conservas de Pescado
Ensaladas y salsas
Frutas y Hortalizas
Frescas
Encurtidos, condimentos,
aceitunas
sauerkraut
(met-prop) Ácido sórbico y
A.bz y sales parabenos
sus sales
Propiónico
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Sulfitos
NO3NO2-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Bibliografía
• MULTON, J.L. (1987). Aditivos y Auxiliares de fabricación en las industrias
agroalimentarias. Ed. Acribia, Zaragoza.
• ERICK LUCK, (2000). Conservación Química de los alimentos. Segunda Edición. Editorial
Acribia. Zaragoza, España
• CALVO, M. (1991). Aditivos Alimentarios. Propiedades, aplicaciones y efectos
obre la salud. Mira Editores S.A., Ayuntamiento de Zaragoza
• BELLO, J. (2000). Ciencia Bromatológica. Principios generales de los
Alimentos. Ed. Díaz de Santos. Madrid
• BELITZ, H.D. y GROSCH, W. (1997) Química de los Alimentos. (2ª Ed.), Ed.
Acribia, Zaragoza.
• BRAVERMAN, J.B.S. (1990) Introducción a la Bioquímica de los Alimentos. (3ª
eds.) Ed. Omega, Barcelona.
• DERACHE, R. (1990). Toxicología y Seguridad de los Alimentos. Ed. Omega,
Barcelona.
• HOWARD R. ROBERTS. (1985). Sanidad Alimentaria. Ed. Acribia, Zaragoza.