Teórica 11-11 Aditivos - Departamento de Química Orgánica

Aditivos
•Definición. Requisitos para su utilización. Clasificación general y usos
•Clases de aditivos. Auxiliares tecnológicos de fabricación
•Seguridad en el empleo. Evaluación toxicológica: ingesta diaria admisible.
Estimación de la ingesta. Beneficios y riesgos del uso de aditivos
Lindsay, R. Aditivos alimentarios. Capitulo 10.(O Fennema). Química de
Alimentos. Edición en español. Ed Acribia. 2001.
Multon, J.L., Aditivos y auxiliares de fabricación en las industrias
agroalimentarias, 2ª ed., Acribia, Zaragoza, 1998.
http://www.anmat.gov.ar/alimentos/codigoa/CAPITULO_XVIII.pdf
http://www.fao.org/ag/agn/jecfa-additives/search.html?lang=es
Dra Carmen Campos
Aditivos
1)Sustancias naturales o sintéticas añadidas a los alimentos procesados,
para desempeñar una función útil, que justifique su uso. Ej.: mejorar
conservabilidad, aumentar el valor nutritivo, conferir o mejorar alguna
propiedad funcional, etc
2) Sustancias adicionadas intencionalmente o no a los alimentos y bebidas
del hombre y de los animales productores de alimentos
Aditivos voluntarios o directos
Aditivos involuntarios o indirectos: residuos de pesticidas, de
medicamentos , monóneros liberan los materiales de envasado.
1
Definición de aditivo en CAA
„
„
„
formar parte de la lista positiva del código
ser utilizado sólo en los alimentos mencionados en el CAA
la cantidad utilizada debe ser la mínima para lograr el efecto
deseado
NO SE DEBEN USAR para:
a)) Enmascarar
E
técnicas
té i
y procesos d
defectuosos
f t
d
de
elaboración y/o manipulación.
b) Si su uso provoca una destrucción considerable del
valor nutritivo del alimento.
c)) Perseguir
P
i finalidades
fi lid d que pueden
d lograrse
l
con
prácticas lícitas de fabricación
d) Engañar al consumidor
2
Denominación de los aditivos
„
En los países de la Unión Europea, los aditivos alimentarios autorizados
se designan mediante un número de código, formado por la letra E y un
número de tres o cuatro cifras.
„
„
„
„
„
„
„
„
„
Colorantes E e INS 100 a 180
Conservantes E e INS 200 a 290
Antioxidantes E e INS 300 a 326
Reguladores
g
del pH
p E e INS 260,, 270,, 330
Agentes emulsionantes, estabilizantes, espesantes y
gelificantes E e INS 400 a 483
Antiapelmazantes E e INS 504 a 572
Potenciadores del sabor E e INS 620 a 637
Edulcorantes E e INS 950 a 967
Gasificantes E e INS 290, 503, 339
Función de los aditivos según el CAA
3
FINALIDADES DE USO
a) Mantener o mejorar el valor nutritivo.
b) Aumentar la estabilidad o capacidad de conservación.
c) Incrementar la aceptabilidad de alimentos sanos y
genuinos pero faltos de atractivo
genuinos,
atractivo.
d) Permitir la elaboración económica y en gran escala de
alimentos de composición y calidad constante en función de
tiempo.
4
Mantener o mejorar el valor nutritivo
•restaurar los nutrientes perdidos en el procesamiento
•estandarizar variaciones naturales
•aumentar el valor nutritivo del alimento
•prevenir deficiencias nutricionales (fortificación)
•Vitaminas
•minerales
•aa
•fibra
•ácidos grasos
„
Conservación
„
„
Antimicrobianos
Antioxidantes
Antipardeamiento
Antimicrobianos
Á
Ácidos
débiles: ac benzoico, ác sórbico, ác propionico
Parabenos
8-8,5
96.7
5
Antimicrobianos mas usados
Ácido sórbico
Ácido propiónico
Ácido acético
Ácido benzoico
6
Usos
„
Presentes en:
Nitratos y nitritos: carnes procesadas (salchichas
(salchichas, jamón)
jamón), pescado
ahumado
Ac. Benzoico y Benzoatos: refrescos, cerveza, aderezos
„
Dióxido de azufre y sulfitos: Fruta seca, relleno pasteles, fruta, .
„
Ac sorbico y sorbatos:: jugos, productos de panadería, aderezos,
carnes,quesos, lácteos, frutas
„
Ac Propiónico y sales: pan de lactal
Ac.
lactal, quesos
„
Ac. Acético y acetatos: aderezos, productos de panadería, escabeches
„
„
Conservación: Antioxidantes
•
•
•
•
•
Ácido ascórbico y sales
Butilhidroxianisol (BHA)
Butil hidroxitolueno (BHT)
Extractos de origen vegetal ricos en tocoferoles
Galatos
7
Características sensoriales
„
„
„
„
Colorantes
Edulcorantes
Aromatizantes/saborizantes
Resaltadores del sabor
Colorantes y edulcorantes son los mas cuestionados por
determinados segmentos de la población
Características sensoriales: colorantes
Producción
Procesamiento
Envasado
Pérdida
del color
natural
colorantes
Restituyen
y
el color
natural
alimentos más atractivos
respondan a las expectativas del consumidor
8
Colorantes
NATURALES
• Curcumina
• Cochinilla (insecto)
• Clorofilas y clorofilinas
• Caramelo
• Carotenoides (β-caroteno)
•Extracto de pimentón (capsantina)
• Riboflavina (lactosuero)
• Rojo remolacha, betaína
• Xantofilinas (luteína, cantaxantina,
etc)
ARTIFICIALES
•Amarillo
A
ill anaranjado
j d S
• Amaranto
• Azorrubina
• Azul brillante
• Eritrosina
• Índigo común
• Negro brillante
• Rojo cochinilla.
• Tartracina
Combinación de colorantes:
Tartrazina + Azul brillante = color verde (que se utiliza para dar color a las
arvejas congeladas)
Ventajas de los colorantes artificiales sobre los
pigmentos naturales
„
„
„
„
„
„
Más brillantes
Más estables
Más baratos
Mayor diversidad de tonalidades
Desventajas:
Algunos son tóxicos
Colorantes utilizados para reforzar el color natural de la
frutas en diversos productos
9
Características sensoriales: AROMATIZANTES / SABORIZANTES
naturales
sintéticos
esencias o aceites esenciales
esenciales,
extractos, bálsamos, oleorresinas,
sustancias aisladas
idénticos a los naturales
acetaldehído, alcohol
hexílico, acetato de
etilo, maltol
artificiales
de transformación o de reacción
Características sensoriales: Potenciadores del sabor
Potenciadores del sabor - Aumentan los sabores del alimento –
sal, las especias, el azúcar y el vinagre
Además aumentan la sensación de "cuerpo” y viscosidad en el paladar
( importante en sopas y salsas)
Mas conocido es el glutamato monosódico (MSG; E621)
Ácido
Á
id glutámico
l tá i y glutamatos.
l t
t
Ácido guanílico,
Acido inosínico, IMP Inosinato sódico .
Maltol y Etil maltol
Maltol y Etil maltol: únicamente como aditivos directos en repostería,
confitería, bollería y elaboración de galletas.
10
Características sensoriales: Edulcorantes
calóricos
bit l xilitol,
ilit l manitol,
it l maltitol,
ltit l lactitol
l tit l
sorbitol,
EDULCORANTES
no calóricos
sintéticos
no calóricos de
origen natural
ciclamato, sacarina, aspartamo,
acesulfame K, sucralosa
de naturaleza glucosídica
(esteviósido, dihidrochalconas,
glicirricina), péptidos
Edulcorantes no calóricos sintéticos
Ciclamato 30 veces mas dulces que sacarosa , estable al calor.
Sacarina es 300 veces mas dulce que la sacarosa, sabor residual
Metálico,, se absorbe rápidamente
p
y se excreta por
p orina
11
Aspartamo 200 veces mas dulces que sacarosa, inestable en condiciones
Ácidas y al calor
Acetasulfame K:
•200 veces mas dulces que sacarosa
•Muy estable al calor y en condiciones H+
•No es metabolizado
•Deja sabor residual
Sucralosa:
g , estable al calor y pH.
p
Muyy soluble en agua,
Ocurre una limitada hidrólisis a glucosa durante almacenamiento.
No deja sabor residual amargo
12
Tecnología de fabricación
„
Espesantes/Gelificantes
Estabilizantes/Emulsificantes
Humectantes
Glaceantes
Agentes de Firmeza
Espumantes
Antiaglomerantes
„
Reguladores de Acidez/Acidulantes
„
„
„
„
„
„
„
Mejoradores de Harina
„
Leudantes Químicos
„
Agentes de masa
heteropolisacáridos
(gomas)
ESPESANTES
proteínas
naturales alginatos, carragenatos,
goma guar, goma xántica,
pectina
sintéticos carboximetilcelulosa, celulosa,
almidones
l id
modificados
difi d
gelatina
GELIFICANTES
agar, alginatos, carragenatos,
gelatina, pectina
ESTABILIZANTES
Carraagenatos pectina
Carraagenatos,
EMULSIONANTES /
EMULSIFICANTES
fosfatos, polifosfatos, carboximetilcelulosa,
ésteres de mono y diglicéridos de ácidos
grasos, gomas, lecitinas, caseinato de Na,
monoestearato de sorbitan
13
Antiaglomerantes
Antiaglomerantes:
los polvos queden sueltos
ayuda a que fluyan
Carbonato de magnesio
Ó id de
Óxido
d magnesio
i
Silicato de aluminio
(caolín)
Bentonita
i
Silicato de magnesio
Gluconatos
REGULADORES DE
ACIDEZ /ACIDULANTES
MEJORADORES DE
HARINA
ácidos acético, cítrico, fosfórico,
tartárico, málico, láctico, carbonatos,
bicarbonatos, hidróxidos, fosfatos,
sulfatos
ácido ascórbico, amilasa, sales de
amonio, SO2, clorhidrato de
cisteína, proteasas
14
Auxiliares tecnológicos de fabricación
Toda sustancia usada intencionadamente en la preparación de alimentos
o de sus ingredientes o en la transformación
ó de materias primas en
productos intermedios.
El uso de un auxiliar puede implicar la presencia de trazas en el producto
final
a diferencia de un aditivo:
se usa únicamente en el proceso de fabricación
su función es pasajera
no se encuentra en el producto final (trazas)
Clasificación de los auxiliares tecnológicos
Sirven para purificar
•Antiespumantes (ac grasos, dimetilpolisiloxanos)
•clarificantes (carbón activado, albúmina, alginatos)
•agentes de filtración y floculantes (membranas hechas con
polímeros sintéticos)
•agentes de lavado y pelado (NaOH,
(NaOH ácidos orgánicos)
•agentes depilantes y desplumantes (alquil aril sulfonatos, éteres
poliglicolicos)
•agentes de desinfección y tratamiento de aguas
(Cl2;O3,KMnO4)
15
Clasificación de los auxiliares tecnológicos
Se emplean para modificar y transformar:
•catalizadores (Ni, Cu, Mn, Pt, ácidos, bases, sales)
•enzimas (papaina, pepsina, cuajo, lisozima, amilasa, lipasa, lactasa,
pectinasa, proteasa)
•resinas intercambiadoras de iones (resinas especificas)
•disolventes de extracción o de fabricación (propano, butano, hexano,
etanol acetona)
etanol,
•agentes reaccionantes (hidrogenantes, decolorantes, desodorizantes,
desamargantes, malteantes, madurantes, coagulantes)
•correctores de pH (HCl, H2SO4, H3PO4, Acético, hidróxidos, carbonatos,
lactatos
•auxiliares de fermentación y medios de cultivo (fosfatos, tiamina)
Clasificación de los auxiliares tecnológicos
Tienen influencia sobre el estado de presentación:
•agentes de congelación (N2, CO2)
•desecantes (sílice)
•modificadores de cristalización (laurilsulfato sódico)
•gases impelentes (N2, CO2)
•agentes desmoldadores y abrillantadores (cera,
(cera parafina,
parafina talco,
talco yeso)
•agentes de revestimiento no consumibles (parafina, cera de abejas,
CMC, alginato sódico)
16
Seguridad del empleo de aditivos:
autorización del empleo de aditivos
„
Evaluación toxicológica + Estimación de la ingesta
„
Evaluación toxicológica→JECFA
↓
Objetivo:
determinar el potencial toxico de una sustancia
Identificar efectos adversos
Garantizar la seguridad de la exposición
„
JECFA→establece IDA
Funciones de la JECFA
17
IDA
Es una estimación de la cantidad de una sustancia expresada en
mg/peso corporal que puede ser ingerida diariamente en la alimentación
a lo largo de toda la vida sin riesgos apreciables para la salud (no
importa la edad, se puede ingerir diariamente a partir de los 3 años)
IDA (mg/kg.pc.dia)=NOEL/FS
NOEL = nivel sin un efecto observado
FS = factor de seguridad
FS 10 –100 (datos con humanos,
humanos animales)
Necesidad del factor de seguridad :
Diferencias de metabolismo y sensibilidad entre especies
En los ensayos con animales estos son seleccionados
La población de animales del estudio es pequeña
Reducción del margen si:
•Son aditivos de uso frecuente desde hace mucho tiempo bien
tolerados por el organismo humano
•Se tienen datos de toxicidad obtenidos directamente en el hombre
•Los datos toxicológicos son muy completos
Aumento del margen si:
•Los datos toxicológicos no son suficientes para asegurar inocuidad
•El aditivo se utilizará en alimentos de consumo estacional
•El efecto tóxico es grave y/o irreversible
•El aditivo está destinado a alimentos de consumo intensivo por niños
18
Establecimiento del IDA
Datos relevantes
„
Metodología
í de fabricación
ó
„
Presencia de impurezas
„
Destino del alimento
„
Niveles de empleo
„
Estimación de la ingesta diaria
Aspectos importantes
„
Toxicidad esperada (estructura química)
„
Niveles de exposición
„
Ocurrencia natural en los alimentos
„
Uso en alimentos tradicionales
„
Conocimiento de los efectos en el hombre
Informaciones preeliminares a los
ensayos toxicológicos
Especificaciones de identidad química y la pureza
„
Características físicas y químicas
„
Olor, volatilidad, estabilidad
„
Sustancia testeada = sustancia usada
Datos exigidos relacionados con la reactividad
„
Reactividad química
„
Estabilidad durante el almacenamiento
„
Reacciones en sistemas modelo y en alimentos
„
Destino del aditivo en los seres vivos
19
Estudios metabólicos y bioquímicos
„
Ruta, velocidad y grado de absorción de la sustancia
„
Nivel de acumulación en diferentes órganos o tejidos
„
Metabolismo y naturaleza de los metabolitos
„
Ruta y velocidad de eliminación
„
Balance metabólico con identificación de los metabolitos
„
Efecto de diferentes dosis en el metabolismo
Resultados de estudios metabólicos
Los metabolitos se encuentran en el
organismo en niveles superiores a las
provoca uso como aditivo
El compuesto
p
no se adsorbe
en el organismo
estudios a largo plazo
El aditivo se acumula
No es permitido su uso
20
Estudios toxicológicos
Toxicidad
Aguda
Corto plazo
largo plazo
Ensayos de toxicidad aguda
•Evalúa los efectos de la exposición a una única
dosis o a varias dosis en 24 h
•Sirve para establecer relación dosis-mortalidad
DL50
•Permite comparar
p
toxicidad relativa de
diferentes sustancias
•útil para contaminantes mas que para aditivos
21
Ensayos de toxicidad a corto plazo
Estudios realizados durante un tiempo correspondiente a 1/10 a
menos de la vida media de un animal (21-90 d para roedores)
Sirven para identificar y caracterizar efectos por la exposición repetida
de distintas dosis de la sustancia
Información obtenida
•Diferencia de sensibilidad entre especies
p
•Nivel aproximado de dosis que provoca efecto tóxico
•Relación dosis-respuesta
•Selección de dosis para estudios a largo plazo
Ensayos de toxicidad a largo plazo
Estudios realizados a lo largo de la vida media de una
especie
Sirven para:
•detectar efectos tóxicos que solo se producen después
de la exposición prolongada (efectos carcinogénicos)
•determinar el nivel de la dosis máxima que no provoca
efectos
•determinar la sensibilidad en relación con la edad
22
Consideraciones importantes en los ensayos
Selección de la especie animal
Selección de las dosis:
dosis muy altas: alteran composición de la dieta
provocan la muerte prematura
poco relevante
l
t en relación
l ió a la
l exposición
i ió de
d humanos
h
dosis muy bajas: disminuyen la sensibilidad del experimento
aumentan el riesgo de ensayos fallidos
Nivel sin efecto (NOEL)
Es la mayor concentración del aditivo que no provoca alteración
detectable de la morfología
morfología, capacidad funcional
funcional, crecimiento o
desarrollo de la vida media del animal
Respuesta (%)
„
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10 0
NOEL=dosis experimental
LOAEL
NOEL
5
10
15
20
25
30
35
40
Dosis (mg)
23
Categorías de IDA
„
„
„
„
„
„
IDA
IDA
IDA
IDA
IDA
IDA
numérica
no especificada (no limitada)
aceptable
temporaria
de grupo
no establecida
IDA no es definitiva
Hay situaciones que justifican su revisión:
„
Nuevos datos sobre la seguridad del aditivo
„
Nuevos usos del aditivo en el alimento
„
Nuevos métodos de fabricación
Ejemplo: ciclamato
„
„
„
„
„
„
„
„
1937 síntesis por Sveda, USA
1950 inicio de comercialización,
comercialización uso en bebidas dietéticas
1960 gran aumento en el consumo
Edulcorante estable amplio rango de pH y temperatura, enmascara
sabor amargo de sacarina
1970 se prohíbe su uso en USA por sospecharse que puede producir
tumores de vejiga en ratones
1982 FDA nuevos estudios indican que ciclamato y ciclohexilamina
(CHA) no son carcinogénicas, mutagénicas ni genotóxicas
Efecto
ecto to
toxico
co evidenciado:
e de c ado at
atrofia
o a test
testicular
cu a asoc
asociada
ada a C
CHA
Conversión ciclamato→CHA variaciones en el hombre de<1-60%
24
IDA - ciclamato
„
1967
50 mg/kg peso.
peso día (T)
„
1970-1976 no establecida (no se usa)
„
1982
11mg/kg peso. día
Estimación de la IDA
„
Se deriva de la IDA de la CHA
Se estima que 37 % del ciclamato es absorbido
Un 63 % esta disponible para convertirse en CHA
Se estima una conversión del 30 %
PM ciclamato/ PM CHA = 2
„
NOEL CHA= 100 mg/kg día
„
NOEL ciclamato= 100*2/0,63*0,3=1058
„
IDA ciclamato= NOEL/FS=1058/100=10.6=11mg/kg día
„
„
„
„
25
CANTIDAD DE UN ADITIVO A AGREGAR
LA MÍNIMA NECESARIA PARA LOGRAR EL
EFECTO LÍCITO DESEADO
Se establece atendiendo
a) El nivel de consumo estimado de alimento o alimentos
para los cuales se propone el aditivo
b) Los niveles mínimos que en estudios sobre animales producen
desviaciones importantes respecto del comportamiento
fisiológico normal
c) El suficiente margen de garantía para reducir al mínimo
todo peligro para la salud en todos los grupos de
consumidores.
Evaluación de la ingesta de aditivos
Objetivos: proteger la salud del consumidor y aportar info para desarrollo
d reglamentaciones,
de
l
t i
se logra
l
a través
t é de:
d
„
Monitorear la ingesta y relacionarla con los valores de IDA
„
Identificar los grupos de consumidores que puedan estar en riesgo
ingestas cercanas o mayores a la IDA
„
Brindar info a entes regulatorios para modificar la regulación en casos
de necesidad
¿Cuando interesa evaluar la ingesta de aditivos?
Aditivos autorizados para alimentos de consumo masivo
Aditivos autorizados en concentraciones elevadas
Aditivos con IDA baja (< 5 mg/kg pc)
26
Métodos para evaluar la ingesta de aditivos
•Métodos
Mét d b
basados
d en ell consumo d
de lla población
bl ió
(Estadísticas de ventas, Balance alimentario)
•Métodos basados en el consumo domiciliario
(Encuestas domiciliarios, Encuestas de ventas
minoristas)
•Métodos basados en el consumo de individuos
(Dietas modelo, Registros dietarios individuales)
Métodos basados en el consumo de la población
Estadísticas de ventas
I
Ingesta
t media
di de
d aditivos=
diti
producidos + importados- exportados / población
Balance alimentario
Se usa información sobre producción nacional
Alimento disponible = producción + importación – exportación -otros usos
Consumo per capita= Alimento disponible/total de la población
% del
d l aditivo
d
en ell alimento
l
Desventajas:
No se consideran desperdicios domésticos
No provee información sobre variaciones en el consumo por diferencias en la dieta
No provee información sobre los todos los alimentos
27
Métodos basados en el consumo
domiciliario
Encuestas domiciliarias
El ama de casa lleva un registro de las compras de alimentos
y se asume que la familia consume los alimentos
inmediatamente
Desventajas:
„ La unidad de consumo es familia y no la persona
„ No se consideran desperdicios domésticos
„ Las comidas realizadas afuera de la casa no se
contabilizan
Métodos basados en el consumo de
individuos
Dietas modelo
Se construyen en base a info de consumo de alimentos que representan
una dieta típica
Registros dietarios individuales
Las estimaciones se basan en datos de consumo de individuos
„
Consumo se evalúa por:
„ registro de datos de alimentos/día
„ registro del peso de los alimentos consumidos
„ recordatorio de la dieta
28
Métodos usados para evaluar la ingesta
de aditivos
Estadísticas
de ventas
producción
Encuestas de
uso de aditivos
por industria
Planillas de
balance alimentario
Encuestas de
compra a amas de casa
Encuestas de
dieta
A áli i del
Análisis
d l
nivel de aditivos en
los alimentos
Estudios
de comidas
duplicadas
Aumenta costo y precisión
Beneficios y riesgos del uso de aditivos
Beneficios
„
„
„
„
Alimentos más seguros y nutritivos
Mas diversidad de alimentos
Alimentos a más bajo precio
Menores perdidas de alimentos asociada al uso de conservantes
Riesgos
se deben evaluar en relación a otros riesgos en alimentos y al de
las formulaciones libres de aditivos
„
Pruebas científicas sobre seguridad insuficientes o dudosas
„
Riesgos o efectos a largo plazo de la ingesta diaria simultánea
de muchos aditivos
29